新河礦井井筒與壁后注漿工藝探討的論文

　　1 工程概況

　　新河煤礦位于焦作煤田東部,太行山南麓,井田中心西距焦作12km,東南距修武縣城3km。礦井設計生產能力為60萬t/a,服務年限為37.5a。采用立井開拓方式,工業廣場內設計三個立井,分別為主井、副井和回風井。主井井筒表土及風化基巖段均采用凍結法施工,基巖段均采用普通法施工[1]。近期主井井筒淋水測水時發現,井筒井壁淋水增至6.5m3/h,于是組織監理單位、施工單位進行研究,并對井筒淋水進行了復測,發現井筒井壁淋水最大值達到8.2m3/h,經研究決定對井筒淋水部位進行全井筒壁間、壁后注漿。

　　2 技術路線

　　本次注漿采用下行式充填注漿,即落吊盤由上向下注漿。注漿范圍為全井筒局部出水點及井壁壁間、壁后,確定注漿以單液水泥漿為主,輔助雙液漿封孔(必要時需注入化學漿,局部出水點跑漿嚴重時可適當摻入鋸末材料,提高注漿效果)[2]。要求注漿孔深度壁座及凍結基風化基巖段部位要穿透井壁,壁間注漿時必須嚴格控制穿透內壁(不得穿透外壁)[3]。

　　3 注漿材料

　　3.1 注漿材料

　　漿液材料采用單液漿+雙液漿。水泥選用復合32.5水泥,水灰比為1:1,雙液漿C:S=1:1。水玻璃選用液體硅酸鈉型、濃度為38~40玻美度、模數為2.8的水玻璃。

　　3.2 漿液的配制

　　按設計配比井下采用人工進行配料。

　　3.3 注漿壓力配比參數選擇

　　注單液漿時,以濃漿為主,水灰比0.75:1~0.6:1;注雙液漿時水泥漿水灰比為1:1,水泥漿與水玻璃體積比為:1:0.8~1:1。

　　4 注漿工藝[4]

　　4.1 設備布置

　　(1)工作盤:如利用輔助盤作為工作盤。施工前,將輔助盤清理干凈,喇叭口及各孔口用δ50mm厚木板封嚴。如利用輔助盤作為工作盤時,施工時周圍要用木楔固定牢固,并加設防護欄。(2)利用工作盤注漿時注漿機設在工作盤中間,儲漿桶、儲水桶設在吸漿管路一側,風鉆使用后在工作盤上放平。清水從地面由注漿管下放至工作盤儲水桶。(3)水泥等物品用提升吊桶運放至工作盤,并放置在靠近儲漿桶側。

　　4.2 鉆孔布設

　　根據井壁接茬出水部位,人員站在吊盤上進行布孔作業。先將吊盤上提至此段井壁最上部出水點部位,然后落吊盤,從上向下注漿封堵井壁集中出水點。由專人用風鉆按照現場技術員或有經驗的注漿工根據施工揭露地層出水情況指定的孔位打眼,注漿眼均勻布置為宜。在井壁上用YTP-26型風鉆配42mm鉆孔“一”字鉆頭鉆進600mm,埋設套管后,再用28mm鉆頭進行注漿眼施工。凍結段眼深為:打穿內層井壁,進入外層井壁不超過100mm,凍結基巖風化帶及壁座段眼深為:打穿井壁,眼深1000~1500mm,孔口管外露長度為50mm。每層注漿孔呈交錯布置,每層布置4~6個孔為宜,孔間距及布孔位置視現場情況選擇鉆注,并適當加減孔。若造孔后孔內不管有無水均需埋管,最后用雙液漿封孔。

　　4.3 注漿管埋設

　　開孔后,將事先加工好的1.2″注漿孔口管馬牙扣端纏上麻絲,抹上鉛油,絲扣端上好管套,用大錘或鉆具將注漿管砸(推)入孔內(作為套管),然后將管套擰下,將球閥安裝到注漿孔口管的絲頭上。注漿前,先壓水試驗,球閥與高壓混合器接好后,開動注漿泵用清水沖孔,并作耐壓試驗。

　　4.4 注漿作業

　　(1)注漿管安好閥門,安好混合器,并聯接好輸漿管路系統。(2)管路系統聯接好后,關閉進漿閥門,打開各管路開泵用清水試壓,達到1.2倍的注漿終壓持續10分鐘無跑水現象即為合格。(3)注漿時,設專人觀察井壁有無跑漿現象。(4)注單液漿時,若壓力不升,進漿不減時,應逐漸加大濃度;反之,若壓力上升快,進漿量減慢時,應依次降低漿液濃度,每更換一次,漿液濃度一般持續20分鐘。(5)停泵后應及時壓清水,沖洗管路和器具。

　　4.5 注漿記錄

　　注漿過程中,司泵人員及技術人員應做好詳細記錄,記錄內容如表1。

　　4.6 注漿結束標準

　　在注漿終壓達到的情況下,注漿孔不再吸漿,且注漿孔內不再涌水,可結束本孔單孔注漿。井筒集中出水點全部封堵住,水量小于6.0m3/h以下并達到設計規范要求,此時結束井筒整體注漿工程。

　　5 注漿分析

　　5.1 注漿過程分析

　　根據現場情況和井壁涌水觀測記錄顯示:(1)各注漿孔注漿壓力達到設計終壓值,注入量小于50~60L/min,穩定20分鐘以上。(2)注漿結束時,漿液的水灰比不低于1:1(即1:1漿液或更稀)。(3)注漿壓力比靜水壓力大0.5~1.5Mpa。本次注漿均按設計配比1:1至0.75:1進行,注漿終壓在3Mp~6.5Mp,注漿過程嚴格按照技術要求進行,符合規范要求。

　　5.2 注漿效果分析

　　井筒凍結段井壁無集中出水點,基巖段無0.1m3/h以上的集中出水孔。經施工單位、監理單位、建設單位三方測得井筒涌水量為0.34m3/h,注漿效果理想。

　　5.3 注漿小結

　　本次自上向下注漿井筒和壁后的充填注漿,技術路線合理、施工工藝先進、防護措施到位,確保了最終的注漿效果,對該礦井筒安全、防治水工作和礦井的基建工程均有較大的意義,對類似礦井的相似工程具有一定的參考價值。

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