露天矿煤层裂隙注浆材料性能与帷幕截流技术

王海^1,2，黄选明¹，朱明诚¹，曹海东¹，张雁¹

1. 中煤科工集团西安研究院有限公司2. 中国矿业大学资源与地球科学学院

摘 要：露天矿位于内蒙古东部,矿坑涌水量大,补给源主要为地表河流,河水经深厚砂卵石层沿煤层隐伏露头渗入煤层,进而涌入矿坑,采用疏干井疏排矿坑涌水,造成水资源的巨大浪费和环境严重破坏,并增加露天矿生产成本,为此截断水源补给通道、减小矿坑涌水量、保护水资源,通过水泥粉煤灰浆液及掺加水玻璃的水泥粉煤灰-水玻璃双液浆的室内反复试验,研究了粉煤灰掺量对水泥粉煤灰浆液凝结时间、结石率及强度的影响,水玻璃对水泥粉煤灰液浆的凝胶时间、结石率和强度的影响,并针对露天矿煤层厚、补给范围广的特点,进行了现场注浆堵水试验。研究结果表明:水泥粉煤灰浆液的凝结时间与粉煤灰掺量呈线性正相关关系,水玻璃可有效降低水泥粉煤灰浆液的凝胶时间,凝胶时间与水玻璃掺量呈线性正相关关系,而与水泥含量呈线性负相关关系;结石率与粉煤灰、水玻璃掺量呈线性正相关关系;结石体强度与粉煤灰掺量呈线性负相关关系,而与水玻璃掺量近似呈线性正相关关系。掺入适量的水玻璃可控制浆液扩散距离、提高浆液结石率和结石体的强度,通过在该露天矿西北侧补给区域进行厚煤层注浆堵水试验,矿坑涌水量减少约12 000 m³/d,注浆效果显著,表明在厚煤层裂隙和空隙中注入水泥粉煤灰及水泥粉煤灰-水玻璃双液浆可截断渗水通道、减少矿坑涌水量。

关键词：水泥粉煤灰-水玻璃双液浆;煤层涌水;注浆堵水;凝胶时间;结石体强度;