纳米级注浆材料及高性能混凝土斜井堵水应用研究

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发布时间：2021-10-10

资料介绍

矿井概况
小纪汗煤矿隶属于陕西华电榆横煤电有限责任
公司，设计年产量 lOMt／a_1j，并配套建设一座年
入洗能力 lOMt的现代化大型选煤厂，矿井服务年
限 124．1a，矿井于 2010年 1O月开始施工，预计
2013年投产。
煤矿井筒在施工过程中需穿过上更新统冲湖积
层孔隙潜水、第四系中更新统黄土孑L隙裂隙潜水、
白垩系洛河砂岩孔隙裂隙潜水、侏罗系碎屑岩类风
化壳裂隙水、碎屑岩类裂隙承压水等 5个含水层，
根据实际的岩层揭露情况，井筒整体涌水量较大，
同时由于巷道局部地区出现泥、岩互层现象，造成
顶板较为破碎，淋水较大。尤其是副斜井在施工至
440～550m段时，斜井顶板淋水达 54m ／h。
目前我国煤矿巷道 (井筒 )堵水技术手段主
要有围岩注浆及喷射混凝土。常村煤矿+470水平
回风巷 J、红柳煤矿 1122工作面辅运巷 J、龙固
煤矿辅 2运输大巷 J、郭家河矿主副井井筒 (斜
井) J、骆驼山矿 16煤大巷等均采用了注浆堵
水技术，取得了良好结果。巷道 (井筒 )喷射混
凝土可对围岩形成良好支护 j，阻断深部水向巷
道壁渗透。
小纪汗煤矿由于副斜井围岩表面的淋水较大，
传统的干式喷浆方法不能完成喷浆，喷射到淋水岩
面上的混凝土因凝固慢、无粘接强度而基本上都脱
落，其回弹率达 90％以上，也曾尝试过先堵水使
岩面变干后再喷浆的方案，但由于没有能渗透到微
细孔隙里的合适注浆材料而堵水失败。井筒岩石表
面暴露在空气中受侵蚀并在孔隙潜水的浸泡下近
l0个月，暴露岩层在逐步弱化，面临潜在的垮塌
风险。因此，寻找一种能够实现斜井表面喷浆支护
并封堵住岩层孔隙潜水的材料及工艺是井筒掘进的
当务之急。
考虑工期的紧迫性，决定对富水区的喷浆支护
和孔隙水堵水选用高性能混凝土湿喷及纳米级材料
注浆解决井筒淋水问题。
2 副斜井富水区施工方案及效果
2．1 副斜井富水区地质条件
副斜井井筒全长 3552m，倾角 6。，净宽 5．6m，
净高 4．4m，净断面 21．3m ，巷道在穿越洛河组砂
岩段 440～550m 含水层时，巷道围岩淋水较大，
巷道岩性主要为砂质泥岩和细砂岩，水源主要以孑L
隙水 (裂隙不发育)为主，水量达 54m ／h。
2．2 传统施工方案
当斜井施工出现涌水后，在富水区先后施工了
多个导水孑L进行导水，试图将涌水导出，方便现场
喷浆施工，但由于水源主要为裂隙不发育的孔隙
水，水流没有固定流向，导水效果甚微。使用普通
干喷法进行喷浆时其回弹率高达 90％以上，为改
进喷浆效果，在混凝土中增加了普通速凝剂及防水
剂的用量，但喷浆时回弹率仍高达 85％，无法实
现正常喷浆并达到斜井支护的要求。
为了彻底解决上述问题，曾计划采用混凝土砌
碹的方式来通过该淋水段，但考虑到混凝土砌碹施