李正来 宗磊
淮河能源控股集团煤业公司地质勘探分公司，安徽淮南 232001
摘要：潘二矿在验证西四A组煤地面区域治理效果时，由于井下注浆效果不理想，采用了井地联动的注浆技术，成功封堵了导水通道，确保了井下巷道安全掘进。
关键词：定向钻孔；井地联动；注浆技术；施工工艺
潘二矿为验证西四A组煤采区系统巷道地面区域治理效果，为进一步探查该区域富水性并进行注浆治理，在西四A组煤采区矸石胶带机上山（下段）迎头布置施工了两个定向钻孔及分支孔（主孔D1-1、D1-2，分支孔Z1-Z4），注浆初期采用了井下制浆注浆，从注浆量和透孔后出水情况分析，注浆效果不理想，综合考虑后在矿西风井建立了地面注浆站，采用井地联动注浆治理该区域，封堵垂向导水通道，确保西四A组煤采区系统巷道安全掘进。
1工程概况
1.1定向钻孔
定向钻孔顺巷道方位（方位178°，倾角17°）施工，开孔位于C31灰岩顶板层位，顺层施工层位为C33下灰岩中下部。
水文：C3Ⅰ组灰岩包含4层灰岩(C31、C32、C33上、C33下灰岩），该组为A煤底板直接充水含水层，距上覆1煤底板11.9～21.83m。
构造：钻孔施工有可预见断层，分别为DF306、 Fxb、Fxc、DF14,断层附近岩性较为破碎，次伴生断层及裂隙发育构造较复杂，并可能出现瓦斯异常。
1.2定向钻孔出水情况
D1-2#孔于2020年11月9日13点，钻孔施工至57.6m处出水，水量2m3/h，水温40℃，层位C33上灰岩；11月10日1点，钻孔施工至104m处再次出水，水量8m3/h，水温43℃，层位C33下灰岩；11月12日钻孔施工至孔深113m出再次出水，水量15m3/h，至此，钻孔总出水量25m3/h，停钻放水。至11月21日，钻孔出水量衰减至6.5m3/h。11月22日夜班对钻孔进行二次透孔，透孔至53.4m处时，水量增大至15m3/h；11月22日早班完成透孔，起钻后水量衰减至11m3/h。11月27日进行第一轮注浆治理，共注水泥80袋，终压达8Mpa。 12月1日夜班透孔至90m处，钻孔出水水量0.2m3/h，水温37℃，透孔至110m处水量8.4m3/h，水温37℃，停钻观察水量。12月1早班，测水量7.56m3/h，水温41℃，早班继续透孔至113m、116m时水量均为9.45m3/h，透孔至119m、121m水量为8.4m3/h，透孔过程中110m-115m段钻屑颗粒较大，为砂质泥岩，115m-121m根据钻孔钻屑及返水情况分析为正常灰岩层位，水量8.4m3/h，水温42℃，停钻，12月2日进行第二轮注浆治理，共注水泥62袋，终压达10Mpa。注浆结束后，进行第三次透孔，施工至107m，110m、158m、181m位置出水，最大水量25m3/h，终孔深度551m水量6.3 m3/h。
2注浆实施方案
采用矿西风井地面注浆站在地面进行现场制浆、注浆，以井上下注浆系统管路为依托，井上下现场安装注浆三通枪头，连接定向钻孔，实现超远距离注浆。
3井地联动注浆技术
3.1注浆系统
（1） 注浆系统管路由415m垂直送浆管和2000m井下巷道高压软管组成。地面注浆泵采用2英吋35MPa高压软管和地面注浆孔连接，井下输浆管路采用2英吋25MPa高压软管接到井下注浆钻孔闷盘。
3.2注浆枪头
采用2英吋圆钢加工，枪头出浆端使用高压旋塞阀与闷盘连接，卸压侧安装高压旋塞阀卸压，进浆端使用高压快接头与2英吋35MPa高压软管连接。注浆枪头三通上焊接安装不低于40MPa的抗震压力表。
3.3高压管控技术
3.3.1高压旋塞阀的使用
高压旋塞阀启动和闭合都十分的迅速，阻力小，连接简单，即使在高压状态下启动和闭合操作比较方便。
3.3.2关键点压力监测
高压旋塞阀和压力表组合使用，安排专人观察四点(地面注浆站送浆钻孔口、送浆钻孔下口、西A组煤胶带机巷上山上平巷，井下注浆枪头)监测压力值变化情况，发现异常增压，立即联系停止注浆，进行卸压操作，防爆管伤人。
3.4管路防堵技术
地面注浆站到井下注浆钻孔处，有415m长垂直送浆管及2000m长2吋高压胶管，为防止高压注浆管路堵塞，采取了专人监测、定时卸压、带压冲洗管路等措施。
3.4.1专人监测、定时卸压
专人监测：安排专人观察各监测点压力值变化情况，发现异常增压，立即联系停止注浆，检查处理。
定时卸压：长时间注浆时，每2小时定时安排专人对打开高压旋塞阀卸压，防止浆液附着管壁，减小管路孔径，出现管路堵塞现象。
3.4.2带压冲洗管路
根据管路长度及管径大小，每次注浆结束后，压水清洗管路，冲洗管路时间和冲水量要确保，并带压冲洗、反复冲洗，确保注浆管路和旋塞阀中无浆液残留，保证下次能正常注浆。
4注浆施工
4.1注浆工艺
（1）注前压水试压，检查管路连接是否牢固。
（2） 注浆先稀后稠的方法，浆液比重控制在1.2g/cm3，注浆过程中单孔连续注浆2小时不见升压时，逐渐提高浆液浓度。
（3）注浆过程中发现渗浆现象时，降低注浆泵流量，控制在10m3/h以下，或采用间歇注浆的方法处理。
（4）注浆孔口压力达到设计压力时，逐渐降低注浆泵流量，如注浆压力能稳压在设计压力值30分钟以上，即结束注浆。
4.2定向钻孔注浆
注浆时间 孔号 孔深（m） 初始水量（m3） 终压(MPa?) 比重（g/cm3） 注浆量(t) 备注
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这张表统计是地面注浆站建成前后对D1-1、D1-2进行了井下现场注浆和井地联运注浆，浆液比重均为1.2—1.3，注浆量相差很大，表明井地联动注浆优势明显。
2021年2月24日～2020年4月4日，对Z1―Z4分支孔采用井地联运注浆，Z3、Z1孔压力达分别在6.5MPa、4.5MPa时均出现跑浆现象，立即停注，之后采取井下现场制浆注浆，注浆终压达到10Mpa。
5总结
（1）通过井地注浆系统优化建立、高压管控技术、管路防堵技术采用，井地联动注浆得以安全可靠的实施，与井下注浆相比，从注浆效果分析，井地联动注浆更符合底板灰岩水区域治理。
（2）井地联动注浆过程中，巷道底板出现渗浆现象，采取降低注浆泵流量处理，但如果泵量过小，便并加大堵管的风险，井下注浆泵处理更加便利有效，因此，在井下准备一套注浆设备很有必要。
（3）通过本次井地联动注浆，实现了安全、快速、高效、高压远距离注浆，为A组煤底板灰岩水区域治理提供了一种新的方案。
（4）本次井地联动注浆与地面区域注浆量相比，注浆量相差甚远，下步做好注浆原始资料收集，做好分析。探索出一套更加优化的注浆参数。