矿井水害的治理技术及工艺.docVIP

主持人、各位朋友、各位同行： 大家好， 今天我非常高兴能和大家坐在一起讨论矿井水害防治技术。 在煤矿建设与采煤作业中，常常遇到裂隙含水岩层，有时还会遇到卡斯特溶洞、断层、软岩或破碎带，有时松软地层、流砂层等复杂地质条件。这些地层由于水源丰富，涌水量大，构成地下水害，影响工程质量与进度，危害作业者健康和增加工程成本，甚至造成淹井、淹矿，严重的还会造成人身伤亡事故。 矿井水害的治理主要有排水、截流、堵水，堵水即封死过水通道是矿井水害治理的根本，矿井堵水最常用、最有效的方法是注浆技术。 我今天和大家一起讨论的题目是－ 注浆技术及其在 矿井水治理中的应用 注浆技术的发展 注浆技术是采用注浆材料，通过注浆设备、机具以一定的注浆工艺和技术参数进行岩土加固和治理水害的特殊的施工方法。 注浆技术的发展历史可以追溯到19世纪初期。1802年法国的查利斯．柏利勒（Charles Berigny）用粘土和石灰进行充填注浆。1824年美国的阿斯帕丁（Aspdin）发明了波兰特水泥后，水泥悬浊液就成了主要的注浆材料。1855铁琴斯博士用水泥浆液在岩石层中进行预注浆，开挖竖井获得成功。从1920年到1930年，随着水库大坝建设的发展，注浆材料也相应发展起来。1926年尤斯登总结前人经验，成功地把水玻璃和氯化钙化学材料用于注浆工程，以后该施工方法被称为“尤斯登工法”。这也是首次采用化学材料进行注浆。 我国煤矿采用注浆技术与地下水害作斗争已有几十年的历史，积累了不少经验。 早在上世纪50年代初，我国煤矿生产建设中，就利用注浆法治理水害。但由于是注浆法的初型，技术比较落后，理论较差，注浆效果不理想。随着建井研究所的成立，诞生了专门从事注浆技术研究与开发的注浆研究室。近五十年来，在研究开发和推广应用注浆技术方面，取得许多重要的科研成果，卓有成效地治理了许多地下水害，丰富了注浆经验，发展了注浆技术，把我国的注浆技术提高到了一个新水平。 60年代之后，我国煤炭注浆技术有了很大的发展。注浆材料从单纯的水泥浆，发展到C－S浆液，（即水泥－水玻璃浆液），MG－646，聚胺酯（包括水溶性聚胺酯）及其他化学浆液，近年来又开发应用了以粘土为主剂的CL－C型粘土水泥浆，降低了注浆成本，为优质高效注浆闯出了一条新路子。 随着注浆材料的发展，在注浆设备、机具方面，研制出一系列专用的注浆泵、高精度的陀螺定向测斜仪，高效的冻注钻机，KWS止浆塞等。 流量测井技术的开发为井筒涌水量的预测、注浆效果的检测提供了可靠和准确的技术手段。 针对软弱地层研究出的单管、二重管、三重管高压喷射注浆法，振冲压密注浆技术等注浆工艺，不仅在煤矿建设中应用，还在土建、坝基及交通工程中发挥了作用。 二、注浆在矿井防治水中的应用 井筒地面预注浆 在矿井建设过程中，井筒常常要通过一个或若干个含水层，含水层涌水给矿井建设带来很大危害，甚至不能掘进，解决这个问题的重要方法之一就是井筒在开挖之前，从地面打钻孔对含水层预先进行注浆封水，使井筒安全顺利地通过含水岩层。实践证明，它是建井中的一个重要的治水方法。很多井筒都成功使用了地面预注浆技术，特别是综合注浆技术在我国煤炭建设中的成功应用，使井筒地面预注浆技术在煤矿建设中应用越来越广泛。并且由于地面预注浆技术的应用，大大缩短了建井周期，以前几年才能凿成的井，现在两年，甚至一年多，井筒就能到底。 下面就着重综合注浆技术作一介绍： 综合注浆技术与传统的井筒地面预注浆相比有以下几个特点: 注浆材料－CL－C型粘土水泥浆（clay cement） 粘土水泥浆的主要成分为粘土、水泥及水玻璃， 粘土水泥浆之所以能起到堵水作用，主要取决于浆液的粘塑性特征，而不是浆液的抗压强度，这是采用粘土水泥浆注浆的一个基本观点。 采用粘土水泥浆可以节约水泥60％以上，降低注浆成本35％以上，具有巨大的经济效益。 流量测井技术 了解和掌握地层中含水层的位置以及注浆前后水文地质参数的变化，对于指导注浆设计与施工、分析评价注浆效果都有十分重要的意义。综合注浆法十分重视水文地质实际状况，获得资料的重要手段之一是采用流量测井技术，所用仪器为钻孔流量计。 流量测井技术的理论基础是根据物质守恒定律导出的流体连续性方程和水的不可压缩性。其基本原理是：钻孔中不论人为的或自然的因素产生轴向水流运动，都会引起钻孔所揭穿的各含水层之间发生径向水流运动，径向水流不同，轴向水流的流量也产生变化。 流量测井仪的主要元件是流量传感器及井径传感器，流量传感器有涡轮传感器、超声波传感器，（介绍超声波传感器） 涡轮传感器的涡轮随水的流动而转动，水流流速越大，涡轮转速越快，产生感应电信号越强；若水流流速保持不变，则电信号保持恒定。在抽注水条件下，只有含水层段由于涌水或吸水，水流流速才相应增大或减少；而隔水层段无涌水、吸水，水流流速不变