1864年,德国首次在凿井施工中采用水泥注浆工艺,解决了砖井壁的漏水问题。1900年,荷兰采矿工程师E.J.约斯滕应用水玻璃和氯化钙进行双液注浆,创造了化学注浆法。20世纪50年代以来,美国、日本、苏联等国相继研制成多种新型化学注浆材料,如以丙烯酰胺为主剂的AM-9、聚氨酯等。中国在50年代初开始大量使用注浆凿井法。60年代以来研制出多种化学注浆材料、专用注浆泵、止浆塞和测试仪表等。90年代中期以后,以水泥黏土浆为主要材料的综合注浆技术得到广泛应用。注浆凿井法施工简便,对治理矿井水害、加固岩体、防渗抗漏等快速有效,有利于实现打干井。
注浆凿井法
在含水岩层或较薄含水粗砂层中,用注浆机具经钻孔注入一种或几种胶结性浆液,堵塞裂隙或固结砂层,在井筒周围形成一个隔水的、有足够强度的帷幕,在其保护下进行井筒掘砌的特殊凿井法。
- 英文名称
- grouting sinking method
- 所属学科
- 矿业工程
按注浆施工与井筒掘砌时间的先后,注浆凿井法可分为地面预注浆和工作面预注浆两种。在井筒掘砌完成后,用注浆法封堵井壁漏水、加固井壁称为壁后注浆,其不属特殊凿井法的范畴。
在井筒开凿前,从地面在井筒周围钻注浆孔,安装注浆管及止浆塞,用注浆泵把浆液经注浆孔注入含水层裂隙中进行封水。含水层距地表较近,厚度较大或含水层虽薄但层数较多时,宜采用地面预注浆。其优点是不影响建井工期,作业条件好、安全;缺点是需用大型钻孔机,钻孔偏斜不易控制,浆液消耗量大,分段止浆工艺较复杂。综合工艺技术及装备进步使得中国注浆深度已超过1000米。
在井筒掘到含水层之前,预留止浆岩柱或浇筑混凝土止浆垫,再钻孔注浆封水。其主要优点是注浆孔短,可使用轻便钻机,孔斜容易控制,注浆效果较好,便于检测;缺点是注浆施工需占用建井工期,井下作业条件较差。工作面预注浆适用于含水岩层埋藏较深、各含水层之间距离较大的情况。
要求性能稳定,可注性好;凝结时间可控;凝结后有一定强度,不龟裂,不易腐蚀,抗渗性好;料源广、成本低、易存放、不污染。常用的注浆材料有两大类:①以硅酸盐为主的无机化合物浆液,包括水泥浆、水泥黏土浆、水泥-水玻璃浆、水玻璃类浆液等;②有机化合物浆液,通称化学浆,包括丙烯酰胺类、铬木素类、聚氨酯类、酚醛树脂类和糠醛树脂类浆液等。浆液可以是单一的材料,也可用多种材料配制。
有钻机、注浆泵、止浆塞、搅拌机、混合器、输浆管路、压力表和流量计等。注浆泵是输送浆液的动力机械。应根据注浆深度和岩层条件的变化,能随时准确地调整浆液的流量和压力,保证供液均匀和稳定。常用的有液力调速注浆泵和隔膜计量泵等。在无专用泵的情况下,也可用泥浆泵代替。止浆塞用来分段封隔钻孔和控制浆液注入部位,以实现分段注浆的机具,有机械膨胀式和水力膨胀式两种。前者靠机械压力使密封胶塞产生横向膨胀,与孔壁挤紧,起止浆作用,如三爪止浆塞和异径止浆塞等;后者靠高压水使密封胶筒膨胀,与孔壁贴紧,起止浆作用。
扩展阅读
- 煤炭科学院建井所注浆室.煤矿注浆技术.北京:煤炭工业出版社,1978.