井筒:预注浆（共8篇）
井筒:预注浆 篇1
赵固二矿回风立井净直径为5.2 m, 井口设计标高+81.5 m, 落底标高-638 m。采用冻结法施工井筒表土段和风化基岩段, 冻结深度为628 m。基岩段采用普通法施工, 深度为106.5 m。预计在二1煤层顶板垂深683.40～730.87 m处, 井筒涌水量为60 m3/h。为保证井筒基岩段掘砌施工时的安全, 在掘砌施工前, 决定对下部地层进行探水、注浆施工。
1地质及水文地质概况
(1) 工程地质。
井筒落底标高为-638 m, 井筒总深为719.5 m。井筒穿过的冲积层厚522.53 m, 基岩段强风化带厚68.3 m, 岩层主要由粗粒砂岩、中粒砂岩、砂质泥岩、泥岩、粉砂岩组成;基岩段中风化带厚度10.7 m, 岩层主要由泥岩和粗粒砂岩组成;基岩段弱风化带厚度24.95 m, 岩层主要由砂质泥岩和粗粒砂岩组成;弱风化带以下主要以细粒砂岩、泥岩、破碎带、粗粒砂岩、中粒砂岩、砂质泥岩为主, 裂隙发育。二1煤层见煤位置为730.87 m, 厚度6.01 m, 煤层倾角6°, 井筒不揭露。井检孔资料显示:井筒基岩段岩石岩性完整, 节理、裂隙局部发育, 岩石硬度系数为4～6, 属于第Ⅱ～Ⅲ级稳定、中等稳定岩层。
(2) 水文地质。
井检孔资料显示, 二1煤层上部砂岩裂隙承压含水层是风井井筒基岩段的主要含水层组。二1煤层顶板以浅50 m范围内的地层, 岩性由泥岩、砂质泥岩、砂岩等组成, 砂岩为主要含水层, 但砂岩裂隙一般不太发育, 富水性较弱, 地下水补给条件差, 以消耗静储量为主。根据流量测井资料, 预计井筒涌水量60 m3/h。
2注浆堵水方案
套内壁结束后先形成排水系统, 接着施工止浆垫, 并对上部10 m范围内井壁进行注浆加固, 然后采用ZDY650 (MK-3) 型煤矿全液压坑道钻机施工探水注浆孔, 根据设计要求进行工作面预注浆。
3注浆工程设计
3.1注浆起止深度及注浆方式
探水注浆段为119.5 m (610.0～729.5 m) , 根据井筒基岩段水文地质条件及钻探设备的施工能力, 采用2个段高进行探水注浆。第1探水注浆段高为73.4 m, 注浆起止深度为610～683.4 m, 注浆孔6个, 注浆压力为13.67～17.09 MPa;第2探水注浆段高为46.1 m, 注浆起止深度为683.4～729.5 m, 注浆孔6个, 注浆压力14.59～18.24 MPa。采用下行压入式注浆, 将上段已注过浆的裸孔经扫孔作为下段注浆的导管, 注浆终孔深度超过井筒落底深度10 m。
在钻孔钻进过程中, 当涌水量超过5 m3/h时, 要停止钻进, 先进行注浆堵水;当钻孔涌水量小于5 m3/h时, 可以恢复钻进至终孔。
3.2注浆钻孔的布置参数及施工顺序
注浆钻孔布置6个孔, 正北方向作为1#孔, 钻孔按顺时针编序号。注浆钻孔口距井壁0.5 m, 终孔超出井筒荒径距离2.0 m。施工时将钻孔分2组, 单号孔为第1组, 双号孔为第2组。先对第1组钻孔进行注浆, 封堵岩石大的裂隙, 再施工第2组钻孔, 封堵细小裂隙, 并作注浆质量检查孔。其中1#孔为初检孔, 主要检查水量和地层的岩性, 6#孔作为终检孔, 检查本次探水注浆的质量。
3.3注浆压力
注浆过程中, 封孔终压一般选取钻孔静水压力的2.0～2.5倍, 注浆压力为工作面进浆管处的压力, 前期封堵岩石大裂隙时注浆压力取低值, 后期针对岩石小裂隙注浆取高值。
注浆起止深度为610.0～683.4, 683.4～729.5 m, 注浆压力分别为13.67～17.09, 14.59～18.24 MPa。
3.4注浆材料及注入量
工作面预注浆选用普通单液水泥浆, 主要采用P.O42.5R普通硅酸盐水泥掺入水泥质量0.5%的食盐和0.05%的三乙醇胺配制而成。食盐和三乙醇胺起速凝早强作用。如岩性破碎、涌水量较大或吸浆量较大时, 采用双液浆或先期注单液浆最后注双液浆封堵;注浆后期视注浆效果压注化学浆液, 封堵孔隙水。
3.5止浆垫施工
止浆垫在套壁前已施工完毕, 混凝土强度等级为C80, 经计算止浆垫厚度取3.0 m (可以承受注浆最大压力) 。探水注浆施工前, 先对止浆垫上方10 m范围内的井壁进行注浆加固, 使止浆垫上部井壁与混凝土止浆垫共同承受注浆压力。
3.6埋设孔口管
井筒套壁结束后, 在距止浆垫上2.0 m的位置施工搭设工作平台, 而后埋设探水孔口管6个。孔口管长度取4.0 m, 露出止浆垫上口0.5 m。孔口管采用Ø108 mm×6 mm无缝钢管, 孔口上部焊接法兰以便连接注浆阀。中下部加工成倒鱼鳞结构。
埋设孔口管时, 将钻机按设计的方位、孔径、倾角固定在井壁上, 用Ø130 mm钻头钻进, 钻孔深度为4.5 m, 用压风将孔内岩粉吹净, 然后在钻孔内灌入2∶1水泥砂浆, 紧接着下孔口管, 孔口管上端露出止浆垫500 mm。1 d后, 用钻机扫掉孔口管内水泥砂浆, 并做压水试验, 压力控制在1.5倍静水压, 压水10～20 min不漏为合格。否则注双液浆进行加固孔口管, 重复以上操作, 直至合格为止。
3.7注浆孔施工
注浆钻孔采用煤矿全液压坑道钻机, 使用Ø50 mm钻杆、Ø75 mm钻头, 施工注浆钻孔时, 用清水作循环液。在打钻前, 要在孔口管上安设高压球阀, 以防止钻孔施工时含水层突水造成淹井事故。
打钻施工前要在井筒内搭设平台, 将钻机固定在井壁上。在钻孔施工过程中, 若钻孔涌水量超过5 m3/h, 或因岩石破碎塌孔等原因无法钻进时, 要停止打钻进行注浆。否则一直钻进, 直至设计终孔。
3.8注浆作业
(1) 注浆前准备工作。
注浆站安装2台注浆泵, 并设置清水池、水泥浆搅拌系统。注浆设备及管路必须进行试运转, 注浆系统要满足最大注浆压力和流量的要求。经试运转及耐压试验, 无异常后方可注浆。注浆孔钻进到既定深度后, 用清水冲孔 (破碎带不冲) , 直到返清水后, 进行注浆作业。注浆作业程序:接通输浆管路→压水试验→注浆→定量压清水→冲洗输浆管路→拆洗注浆泵→扫孔或钻进。
(2) 压水试验及注浆压力的调整。
注浆前要先对钻孔压水试验, 冲洗岩石裂隙中的充填物, 以提高浆液结石体与岩石裂隙面的黏结强度及抗渗能力, 并根据泵压及注入量对钻孔吸水量进行测定。
在注浆过程中, 注浆压力可分为初期、正常及终压3个阶段。根据注浆压力变化情况, 及时控制泵量, 调整浆液浓度及凝胶时间等, 使注浆压力平稳地升高, 直至达到注浆终压、终量, 并稳定20 min以上。
(3) 浆液的调配。
常用单液水泥浆水灰比及单液水泥浆配制见表1。注浆的初始浓度应根据已测定的单位钻孔吸水量进行选择 (表2) , 先稀后浓, 当浆液在裂隙沉析、充填阶段时, 若压力不升、进浆量也不减时, 应逐渐加大浓度。若压力上升快、进浆量减小, 为保证足够的注入量, 此时应依次降低浆液浓度。每更换一次浆液浓度, 一般持续20 min。
风险管理提供及时有效的服务。同时, 参加评价与风险有关的控制系统, 为企业管理层提供“经营风险在控制中”的保证;在推动控制自我评估的进程中, 内部审计人员对企业管理层组织状况加深了了解, 促进管理层各部门参加者对风险和控制自我评估的学习。企业运用控制自我评估的方法, 通过在企业控制系统中建立的人力资源结构, 增强了企业管理人员的内部控制能力, 可以产生数量少而效果好的控制, 从而有助于公司治理结构的完善和控制目标的实现。
副井筒井壁注浆封水技术的应用 篇2
摘要：为解决方庄二矿副井井筒涌漏水问题，提高副井冬季运输安全系数，延长井筒装备的使用寿命，方便职工上下井。通过在井筒内施工注浆钻孔，应用注浆封水技术，彻底解决了井筒井壁大量渗水问题。
关键词：井筒 注浆 封水
1 矿井概况
方庄二矿位于焦作煤田东部，南距修武县城约16km，西南距焦作市约22km。矿井1980年12月25日投产，批准设计生产能力0.45Mt/年。2006年核定生产能力0.48Mt/年，2011年复核生产能力0.48Mt/年。矿井采用立井多水平开拓方式，共有井筒4个，主井提升原煤，副井提矸、通风、升降人员、提升物料。一水平标高-175m，二水平标高-500m，目前生产采区为23采区，准备采区为25采区。副井采用立井罐笼提升，井筒直径5.0m，井筒深度323m。副井内安装有金属梯子间，作为矿井安全出口。
副井井壁在接茬处出现多处漏水现象，井筒涌水量达到0.5m3/min，在井深70～90m、110～140m、170～210m处，砂岩水通过井壁及接茬处渗入井内。由于井壁多处渗水，加之罐道梁的影响，使整个井筒处于淋水状态，井内设施常年被水浸淋，罐笼内淋水，升入井人员常年在淋水环境中上下罐，且冬季井筒内大量结冰，给副井运输及职工上下井，造成了严重的安全隐患。
2 施工方案
2.1 渗水治理方案 井壁渗水状态是由于井壁接茬处存在缝隙，含水层段井壁质量不好造成的，要想从根本上解决问题必须采用注浆封水方法解决。
2.2 注浆堵水方法 根据井下实际观察副井井筒的淋水状况及水文地质条件，确定井筒淋水的主要原因是由于井壁接茬处漏水，注浆范围为井深70～210m，有针对性的对淋水点进行封堵，注浆材料拟采用水泥-水玻璃双液浆为主，以达到隔绝水源渗入井壁的目标。
2.3 注浆顺序的确定 考虑到副井井筒的客观条件，为方便施工、提高注浆堵水效果，确定注浆顺序为由上往下施工。
2.4 注浆材料的选择 水泥选用国标425#普通硅酸盐水泥，水玻璃选用浓度为38～40Be（波美度）。原因：①浆液凝结时间较短，可以很快的起到封水效果。②浆液无毒，对地下水和环境无污染；材料来源丰富，价格比较低廉。
2.5 注浆浓度的确定 ①水泥浆的水灰比为0.5：1，注浆量大时浆液增加浓度到1：1。②水泥浆和水玻璃浆液的体积比：正常注浆并出现漏浆时，水泥浆与水玻璃体积比为3：1；注浆量大时增加为2：1；最后封孔时，水泥浆与水玻璃浆的体积比要达到1：1。
3 封水施工步骤及过程
3.1 注浆设备的选择及布置 本次注浆选用ZBQ-
50/6气动双液注浆泵。用YT-23型气腿式凿岩机打注浆孔，注浆管选用Φ20mm注浆锚杆，长度为0.5～1.0m。
打注浆孔时，将打钻设备及注浆锚杆放置在副井罐笼顶部，人员进入罐笼顶部时必须加装防护伞。将罐笼下至淋水点，然后由管子道、梯子间将两根Φ25mm高压软管下至施工地点，作为打钻用的风、水管路进行施工。
注浆设备及注浆材料，放置在地面副井管子道口，输浆管路使用打钻用的风、水管路，对注浆孔进行注浆。
3.2 注浆孔的布置及参数的确定副井注浆段的注浆孔为壁后注浆孔 壁后注浆孔的深度以超过井壁厚度0.5～1.0m为宜。因井壁是接茬处渗水，注浆孔采用三花眼垂直布置井壁接茬处，间排距为0.5～1.0m（根据涌水状况确定）。
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3.3 注浆孔施工 由于井筒掘进方法原因，接茬多而且接茬处漏水较严重。占井筒漏水量的80%，是本次注浆的重点：①每班施工前搭设和检查、确认安全防护设施及对讲机是否合格、正常。②使用对讲机发出打点信号将罐笼下至出水点后搭设工作平台，并将施工工具及材料固定牢靠。③向井筒出水点施工钻孔，然后布置注浆锚杆。④使用对讲机联系地面人员停风、水，泄压后将风水管与注浆锚杆连接并联系注浆。⑤注浆达到结束标准后，联系停泵泄压、冲洗管路。⑥拆除工作台，检查现场，确保没有遗留工具后，使用对讲机联系提罐升井，并拆除防护设施。
接茬处施工。在接茬淋水点按间距0.5-1.0m进行打孔注浆，注浆孔深度以超过井壁0.5～1.0m为宜。钎头采用28mm钎头，注浆孔口管采用Φ20mm注浆锚杆，1个高压阀门，两根Φ25mm高压软管。
3.4 注浆及压力确定 进行注浆前，先用清水对注浆孔进行清洗，然后注入相应的注浆材料，严格按照设计要求控制浆液浓度及配合比，对于注浆压力变化情况要密切观察，根据注浆实际情况，对注浆材料配比进行随时调节，进而在一定程度上达到最好的堵水效果。根据副井实际条件，依据不破坏井壁的原则，进一步确定注浆压力。通常情况下，注浆压力控制在2～3MPa，最大注浆压力不超过3MPa。按照方案设计，采取直接钻孔注浆的方式对每一茬部位较大的涌水点进行处理。注浆后，壁后孔隙、缝隙连通条件引起改变，注浆过程中，需要对注浆压力和注浆量的变化情况进行观察，防止注浆压力过大进一步破坏井壁。
4 效果
通过井筒注浆封水技术的应用实施，使副井井筒涌水量由原来的30m3/h降到6m3/h，改变了方庄二矿副井长达二十多年的淋水情况。①安全方面，改善了工人的上下井环境，避免了井筒在冬季大量结冰对提升运输造成的安全隐患，保证了副井筒的安全提升工作。②减省了井底排水费用和除冰的投入，取得了良好的经济效益。③该工程若招标，支出的总费用将达到四十余万元，而矿井自行施工所产生的人工费及材料费总支出不足五万元，该技术的应用改善了方庄二矿副井运行环境，为矿井节约了资金投入，取得了明显的安全、经济效果。
5 结论
①在施工过程中，针对方庄二矿副井涌水量大的难题，需要对井壁渗漏水情况、井筒地质资料等进行充分的分析。②采用注浆封水技术封堵方庄二矿副井涌水是行之有效的，改善了工人的上下井环境、保证了副井筒的安全提升工作、减省了全年井底排水费用和除冰的投入，经济效益、安全效果显著。③施工中采用的注浆工艺流程合理，所选参数适宜，依据现场情况确定的注浆材料配比、浆液配比合理，应用效果好，降低了材料成本。④通过在副井筒的施工，总结出施工封水注浆经验，对注浆孔的选择、布置根据现场淋水情况的不同，更具有针对性，效果更加明显。该工程结束后，在矿井底板岩巷25修改轨道下山顶板淋水段采用了相同方法进行了封水施工，效果明显，该技术得到进一步验证。⑤采用注浆封水技术在方庄二矿副井的成功应用，为类似矿井涌水的治理提供了可以借鉴的成功经验。
参考文献：
[1]宋德军，郎彦龙，李保东.综合注浆技术在小康矿副井筒封水工程中的应用[J].煤矿安全，2007（06）.
[2]朱喜东.综合注浆技术在小康矿副井筒封水工程中的应用[J].煤炭技术，2006（11）.
[3]卞春.宿松南副井井筒注浆治水[A].中国煤炭学会成立五十周年系列文集2012年全国矿山建设学术会议专刊（下）[C].2012（11）.
立井井筒工作面预注浆设计与研究 篇3
某煤矿设计生产能力120Mt/a, 采用立井开拓方式, 工业广场布置主、副、风三个井筒。风井井筒净径5.0m, 全深360m。采用普通法施工, 井壁为单层砼结构, 壁厚400mm。
二水文地质情况
根据《某煤矿风井井筒检查孔地质报告》和风井井筒实际施工情况, 井筒有要揭开两个含水层:第一含水层170～175m, 中粗粒砂岩, 预计涌水量为35～50m3/h;第二含水层:181～187m, 粗粒砂岩, 预计涌水量为39～53m3/h。各含水层岩性以粗粒砂岩为主, 是富水性含水层, 出水类型属于微裂缝～孔隙水。
三施工方案
根据井筒工程、水文孔提供的工程地质和水文地质资料, 采用单一水平工作面钻孔、注浆。注浆材料采用水泥浆液, 按水灰比1:1配制:配1m3浆液, 水泥为0.688吨, 封孔时, 加入10～20%水玻璃进行双浆液封孔。水玻璃:选用液体硅酸钠型, 浓度为Beˊ﹦35～45, 模数为M﹦2.5～3.4。
四布孔方式与注浆段高
由于工作面预注浆孔布置圈径比井筒的净径小, 为了在井筒荒径轮廓线之外能够形成一定厚度的注浆壁, 采用径向斜孔的布孔方式。由于井筒含水层总厚度小于钻机能力达到的钻孔深度, 采用全段高一次打钻注浆方法。
五注浆参数
1.注浆压力
P0=PH+Hγc/100=2.5*注水点静水位压力=2.5*1.2=3MPa
P0—结束注浆时孔口的最大压力, MPa;PH—结束注浆时注浆泵上的表压力, MPa
H—计压点以上的浆液柱高度, m;γc—注浆浆液相对密度。
求得PH=1.0MPa
2.注浆孔数
根据含水层的水文地质条件、井筒特征, 按照下式计算含水层的注浆孔数:N=π (D-2A) /L。
式中:D—井筒净径, 5m;A—注浆孔与井壁距离, 取0.5m;L—注浆孔间距, 取1.6m。
计算得N=3.14 (5-2*0.5) /1.6=7.85, 取8。
3.斜孔径向倾角
采用径向斜孔, 钻孔倾角按照下式计算:α=tg-1 (S+A) /H
式中:α—钻孔在径向上与竖直轴线的夹角;S—终孔位置在径向上超出净径的距离, 取3.0m;A—注浆孔与井壁距离, 为0.5m;H—注浆段高。
计算得:α=2.78°
4.注入量估算
结合本矿井地层具体特征及以往注浆的施工经验, 由于预注浆地层以孔隙水为主, 裂隙缝-微裂隙缝并存, 浆液扩散半径小;本次注浆预设计在含水层内形成注浆壁厚度为4m的帷幕, 则设计浆液的有效扩散半径为2.0m;隔水层内设计水泥浆液有效扩散半径为1.0m。
浆液注入量可按下式计算:Q=AπR2HnB/m
式中:A--浆液消耗系数, 为1.2～1.5;R—以井筒中心为基点的浆液有效扩散半径 (m) ;H—注浆段高 (m) ;n—岩层平均裂隙率, 为0.01～0.05;B—浆液充填系数, 为0.9～0.95;m—浆液结石率, 为0.85。
求得Q=29.8m3。
六止浆岩帽设计
井筒掘进到注浆段以上一定距离即可停止施工, 为含水层注浆预留一段止浆岩帽, 其厚度计算得:B=P0*r/[δ]。
式中:B—止浆垫厚度, m;P0—注浆终压, MPa;r—井筒净半径, m;[δ]—岩石的允许抗剪强度, MPa。
经计算, 此段段高的止浆垫厚度为1.7m, 本次预注浆止浆岩帽厚度设计为2.0m。
七钻探施工
钻探设备采用2台红旗-100型钻机, 配Ф73mm钻杆, 钻头采用Ф75mm钻头, 设计全部清水钻进施工。利用悬挂的临时吊盘作为打钻工作平台, 在金属模板的四个方位设固定牛腿, 将临时吊盘固定在牛腿上, 工作台固定要牢固、稳定, 并操平找正。将钻机按设计的方位、孔径固定在打钻工作平台上。探水施工前, 孔口管必须打压试验合格并安装高压阀门, 以防钻进时含水层突然涌水造成突水事故。钻进施工过程中技术要求如下: (1) 每段预注浆钻孔施工遵循先内后外, 对称施工的原则, 最后施工检查孔。 (2) 钻进过程中, 若钻孔涌水量超过10m3/h, 则停止钻进, 关阀进行注浆。孔内浆液凝固达到强度后, 再继续钻进施工, 若孔内出水再超过10m3/h, 则反复扫孔→钻进→注浆, 最后达到注浆孔设计孔深。 (3) 钻进过程中, 若因岩石破碎、塌孔等出现喷孔、抱钻等现象时, 造成无法钻进时, 则冲孔抽钻进行注浆。 (4) 施工过程中, 操作人员应掌握好钻机操作压力, 确保钻进施工时加压、钻速适当。 (5) 带阀清水钻进时, 若循环液变小或中断应立即将钻具提至安全位置, 然后检查水量变小的原因, 排除故障后再继续钻进。 (6) 禁止弯曲钻杆下井, 提高对中度, 定时检查钻具, 发现不符合要求的应及时更换, 钻具加工要规范, 出刃一致, 焊接牢固。为防止掉物入孔, 钻进时孔口钻杆套厚皮胶板。 (7) 每孔终孔停钻后, 应加大水量冲孔, 冲孔时间一般为30min左右, 直到孔内岩粉基本排除为止。 (8) 终孔时要核实钻具长度, 确保钻孔深度符合设计要求。 (9) 要认真做好钻进记录与钻机维修工作。
八预埋孔口管施工
在每段混凝土止浆垫浇筑前预埋8根孔口管, 孔口管设计采用Φ89mm无缝钢管加工制作, 上端焊接4寸高压法兰盘。预埋孔口管埋深为5.5m, 上端露出止浆垫外0.5m。预埋孔口管时, 要根据每个钻孔设计角度对孔口管进行固定;为防止钻孔偏斜, 钻孔的方位角要由专业技术人员进行操作, 预埋过程中要及时校对准确, 然后用Φ20mm螺纹钢筋一头锚固在井壁内, 一头焊接在孔口管上, 孔口管与孔口管之间也使用Φ20mm螺纹钢焊接牢固。同时, 预埋的孔口管两端要采用彩条布封闭, 防止预埋时操作不当, 误将铁质器械掉入孔口管内。浇筑止浆垫时, 要确保孔口管不晃动, 孔口管壁外混凝土要捣匀、捣实, 保证孔口管埋设牢固;若孔口管出现位移, 要及时进行纠偏。浇筑的混凝土达到强度后必须对预埋孔口管进行耐压试验, 试验压力不小于注浆压力。
九注浆施工
注浆站布置在井口附近, 安装2台HFV-C型液压注浆泵, 并设置清水池、水泥浆搅拌系统。利用井壁施工用JS1500型搅拌机作为一级搅拌池, 在地面紧邻一级搅拌系统旁砌筑4m3的二级搅拌池, 采用普通Φ108弹簧管将一级搅拌池内浆液放入二级搅拌池。上料利用原有散装水泥罐直接上料。注浆利用原输浆管路。输浆管路与注浆泵和孔口管之间用2〞高压胶管连接。
1.注浆工艺流程
2.注浆施工要求
(1) 注浆前要检查注浆设备完好情况, 周围是否有障碍, 人员是否站在安全地点。 (2) 注浆泵及输浆管各接头要绑紧接牢, 注浆过程中, 工作人员应观察接头情况, 并应避开孔口管位置, 避免跑管伤人。 (3) 注浆开始之前, 必须作好充分准备。注浆一旦开始, 不得中途停顿。必须停顿时, 应先注水后停泵。停泵后打开放浆阀, 使浆液或水自由地从进浆阀流出来。 (4) 注浆管要埋设牢固, 防止注浆压力过大而将注浆管压出孔口伤人。 (5) 注浆泵接线送电必须由电工进行, 并不得带电作业, 不得带电移动及搬迁电器设备。井下所有电器设备不得漏电, 不得有短路现象发生, 发现异常及时处理。 (6) 为了防止浆液中混入纸片、水泥硬块及其它杂物堵塞管路, 影响注浆, 所搅浆液在进入注浆泵前必须进行过滤。 (7) 注浆人员严格执行注浆泵操作规程, 佩戴防护眼镜、乳胶手套, 注浆管路要牢靠, 以防脱出伤人, 放浆时, 要注意安全, 人员避开放浆阀门, 防止浆液溅入眼内, 时刻注意压力表变化情况, 发现异常情况及时处理。 (8) 注浆时, 要安排专人密切观察压力表变化及周围跑浆情况, 发现问题及时处理、汇报。 (9) 注浆过程中, 必须时刻注意观察压力表和进浆量的变化情况, 发现故障及时排除, 切记不要使压力升的太高, 以免损坏机器、管路、球阀或造成其他事故, 排除故障时要停泵泄压, 严禁带压排除故障。 (10) 注浆要结束时, 先开放浆阀, 再关闭进浆阀, 且阀门必须关严, 不能因漏浆造成浆液向管内及注浆泵倒流。一般要等半小时。待水泥初凝后, 方可慢慢启动, 放气放水, 观察情况, 打开孔口阀门时, 面目不可正对孔口, 同时正对阀门口不可站人, 防止高压未凝固浆液喷射伤人。 (11) 每个孔注浆结束后, 应立即用清水冲洗管路和注浆泵。
十结语
井筒:预注浆 篇4
井筒即将揭露的第五含水层 (组) 为上石盒子组砂岩裂隙含水层 (共有2～5层, 包括K3砂岩) , 厚17.10～59.50 m, 裂隙发育, 富水性强, 前期井筒穿过此层曾发生245 m3/h的涌水, 造成淹井事故。
1井筒水文地质特征
根据北回风井检查孔地质柱状图及钻探施工报告资料, 井筒即将揭露的砂岩含水层厚37.03 m, 处于二叠系上石盒子组, 岩性以浅灰—灰白为主, 夹泥岩、粉砂岩薄层, 裂隙发育, 富水性强, 可形成爆发性突水危害。检查孔钻探施工至该段时, 循环液全部漏失, 采用流量测井渗透系数K=0.228 025 m/d推算此段井筒涌水量为19 m3/h, 注浆前井下施工的探放水钻孔在该层段涌水量为40 m3/h。为确保井筒施工安全穿过该含水层, 对工作面进行超前预注浆封堵含水层[1]。
2施工设计
2.1注浆段高划分
根据钻孔实际揭露的水文地质情况, 砂岩含水层在-220.77～-257.80 m, 预注浆从井深191.6 m开始, 至井深280.0 m, 注浆段高88.4 m。采用分段下行方式施工, 上分段为井深191.6 ～241.6 m范围, 分段高度50.0 m;下分段为井深241.6 ～280.0 m范围, 分段高度38.4 m。
2.2钻孔布置
采用径向斜孔布孔方式共布置10个注浆孔;井筒中心布置2个检查孔。注浆孔上口圈径5.5 m;沿井筒周边均匀布置, 孔间距为1.699 m, 各孔终孔位置在水平方向上超出设计荒半径2 m, 各注浆孔径向倾角α=arctan (S+A) /H=1°54′41″;2个检查孔在井筒内东西方向布置, 距井筒中心均为1 m, 终孔深度超过不透水基岩1 m。钻孔布置平、剖面分别如图1、图2所示。
2.3止浆垫施工与孔口管埋设
(1) 根据不透水岩层的埋藏深度、厚度及地质构造情况, 按设计要求, 完成冻结段内壁套砌施工后, 掘进1.9 m至194.1 m, 为方便施工采用平面型止浆垫。止浆垫混凝土强度等级为C40, 厚2.5 m, 止浆垫按荒半径3 700 mm挖掘, 要求上部与井壁重叠600 mm。
(2) 孔口管埋设时, 采用先钻孔、后埋管的方式, 严格按照设计孔位预埋Ø108 mm×8 mm无缝钢管, 上端焊接高压法兰盘, 做打钻注浆孔口管及检测孔孔口管。上端高出止浆垫0.5 m, 下端深入岩石1.5 m, 孔口管长取4.5 m;用Ø20 mm热轧带钢筋围绕钢管外壁焊接几圈增加孔口管与止浆垫的咬合力。
(3) 待止浆垫养护完成后, 用钻机扫掉孔口管内水泥砂浆进行压水试验, 并联合注浆管路进行耐压试验。压力控制在比注浆终压高1 MPa, 压水10～20 min不漏即为合格, 否则注浆加固孔口管, 直至合格为止。
2.4注浆终压
注浆压力是驱动浆液在裂隙中流动、扩散、充填、压实的能量, 是控制浆液扩散半径的重要因素之一, 依照《矿山井巷施工及验收规范》第3.5.9条规定, 注浆终压取静水压力的2.0～2.5倍。在实际操作中, 应以钻探出水后实测静水压力来确定注浆终压。
2.5工作面排水系统
探水注浆期间采用二级排水, 即:工作面→吊盘→地面。
(1) 吊盘上布置2台D80-50×12型高扬程卧泵 (1台运转, 1台备用, 遇到突发情况具备2台同时运转的能力) , 排水能力为80 m3/h, 排水扬程600 m, 电机功率160 kW。
(2) 吊盘水箱至地面排水管路铺设1趟Ø108 mm无缝钢管, 采用1台2JZ-10/600A型凿井绞车悬吊。
(3) 工作面至吊盘水箱采用QKS50-400-120kW型矿用排沙潜水电泵2台, 单台流量50 m3/h, 通过胶管排水。
(4) 如因井下涌水量变大而2台卧泵能力达不到施工需求, 则增加吊桶排水, 吊桶排水量为40 m3/h。工作面总排水能力达140 m3/h。
2.6钻探注浆
2.6.1钻探
采用1台TXU-200A型液压钻机配合Ø50 mm×6 mm地质钻杆钻进 (1台备用) , 采用Ø75 mm PD复合片无芯钻头, 地面直接供水作为打钻循环用水。每次钻注施工前, 先打开孔口压盖, 对将钻注的孔口管安装孔口高压阀门, 并安装防突装置, 连接牢固, 预防突水。要求钻一孔, 注一孔, 注好一个孔方可施工下一个钻孔。钻孔施工顺序采取对称开孔。
2.6.2注浆
工作面注浆时, 按照设计注浆孔位, 隔孔打眼注浆 (即1#、6#、3#、8#) ;当涌水量较大或者隔孔注浆效果不明显时再进行全孔注浆 (即2#、7#、4#、9#、5#、10#) 。最后施工2个注浆效果检查孔, 确定钻探注浆效果。
(1) 注浆工艺流程。
单液水泥浆经二次搅拌→注浆泵→输浆管→控制阀→孔口管→岩层裂隙;双液浆为单液浆与水玻璃, 经吸浆泵调节比例混合后采用同样方式进行注浆;化学浆为化学原浆与草酸溶液, 分别采用独立管路输送至工作面, 经混合器混合后采用同样方式注浆。
(2) 浆液浓度配置与选择。
浆液主要采用单液水泥浆, 必要时采用双液浆或者化学浆。单液水泥浆均选用P.O42.5普通硅酸盐水泥, 水泥浆水灰比在2∶1～0.5∶1之间调整, 并加入0.05%三乙醇胺和0.5%氯化钠化学附加剂, 缩短浆液凝固时间, 提高水泥结合体的强度及稳定性。
(3) 压水试验。
每孔终孔测水后接通输浆管路进行压水试验, 压力由小到大逐步升压到最大注浆终压, 测定各不同压力参数时的吸水量并绘制吸水量曲线, 压水时间为20～30 min。并根据压水结果, 确定起始浆液配比。
(4) 养护、扫孔与复注。
每次注浆后养护时间应不少于12 h, 扫孔检查注浆效果。若扫孔后钻孔出水量大于1.0 m3/h要进行复注, 复注要在养护24 h后进行。
(5) 注浆结束标准。
①各孔注浆压力均达到设计终压;②注浆总量接近或超过预计注浆量;③效果检查孔涌水量小于1.0 m3/h。
3探注工程
该工程共施工10个探水注浆钻孔, 2个检查孔, 钻探进尺1 082 m, 扫孔569 m, 共注水泥801.75 t, 水玻璃6.2 t。其中第1阶段施工至孔深66 m, 共施工钻孔11个, 其中检查孔1个, 单孔 (3#) 出水量最大13.8 m3/h, 单孔 (5#) 注浆量最大49 t;第2阶段对第1阶段施工的12个钻孔扫孔后延深至孔深88 m, 最后施工检2孔进行验证。单孔 (9#) 出水量最大为14.5 m3/h, 单孔 (9#) 注浆量最大为70.75 t。施工钻孔出水量与注浆量关系如图3所示。
4效果评价
4.1第1阶段
第1阶段施工的11个钻孔均有不同程度的出水, 注浆前施工的钻孔涌水量较大, 注浆后周边钻孔涌水量明显减小。如1#孔出水量为7.7 m3/h, 注浆后施工10#、2#孔, 涌水量分别减少至0.9, 2.0 m3/h;8#孔出水量为8.6 m3/h, 注浆后施工7#、9#孔, 涌水量分别减少至3.0, 2.0 m3/h;3#孔出水量为13.8 m3/h, 注浆后施工2#、4#孔, 涌水量分别减少至3.0, 4.0 m3/h, 说明注浆后导水裂隙得到有效封堵, 注浆效果明显。
检1孔出水量1 m3/h, 相比前期施工的钻孔出水量明显减小, 说明注浆效果比较明显。
4.2第2阶段
第2阶段共完成11个钻孔的施工, 包括检1、检2孔终孔施工, 各钻孔均扫孔并延深至设计终孔位置, 施工的11个钻孔中均有不同程度的出水, 注浆前施工的钻孔涌水量较大, 注浆后周边钻孔涌水量减小。如10#孔出水量为8.2 m3/h, 注浆后施工1#孔涌水量减少至4.0 m3/h。2#孔出水量为7.5 m3/h, 注浆后施工1#孔涌水量减少至4.0 m3/h。3#孔出水量为4.5 m3/h, 注浆后施工4#孔涌水量减少至2.5 m3/h。这说明注浆后导水裂隙得到了一定的封堵, 注浆效果较明显。
4.3对比分析
由图3可看出, 钻孔第2阶段出水量与第1阶段基本相同, 但注浆量却有明显增大 (钻孔第2阶段注浆量除1#、4#和5#比第1阶段减少外, 其余钻孔注浆量均比第1阶段有明显增加) 。说明此含水层下阶段层位裂隙较发育, 富水性较上阶段强。
从出水层位上分析得出, 钻孔第1阶段出水深度在24～55 m之间, 45～55 m时水量最大;钻孔第2阶段出水深度在73～80 m之间, 说明该含水层在24～55 m和73～80 m层位段裂隙较发育、富水性最强。
钻孔第1阶段注浆结束后施工第2阶段时, 所有钻孔扫孔过程中在第1阶段层位 (55 m以上) 均未出水, 说明第1阶段注浆效果较好。
从注浆量上分析2个阶段累计平均单孔注浆量为72.2 t (不包括检1孔和检2孔) , 注浆量较大, 说明总体注浆封堵效果较好。
最后施工的检1、检2孔分别出水 (0.16, 0.09 m3/h) , 证明含水层得到了有效加固, 注浆封堵效果较好[2,3]。
5结论
此次工作面预注浆用时19 d, 完成了计划用时30 d的预注浆任务, 注浆段高88.4 m。经过此次工作面预注浆, 该段砂岩含水层封堵效果明显, 井筒施工过程中未出现涌水、漏水现象。不仅确保了井筒施工安全, 同时有效缩短了工期, 提高了工程质量。
摘要：刘桥一矿北回风井井筒穿过第五砂岩含水层前, 通过采取合理选择钻注顺序和浆液浓度、提高注浆压力、调整注浆段高划分等措施对工作面进行超前预注浆施工, 并对探注结果进行效果评价, 实现了井筒的安全掘砌。
关键词：砂岩含水层,工作面预注浆,止浆垫,注浆压力
参考文献
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[2]骆志兵.矿山建设工程技术新进展 (下册) [M].合肥:合肥工业大学出版社, 2009.
井筒:预注浆 篇5
文家坡矿设计生产能力为4.00Mt/a, 立井开拓。回风立井设计净直径7.0m, 垂深752.2m, 全井筒采用普通法施工。根据井筒检查钻孔, 回风立井井筒所穿越的地层自老而新有侏罗系中统延安组 (J2y) 、直罗组 (J2z) 、安定组 (J2a) , 白垩系下统宜君组 (K1y) 、洛河组 (K1l) , 第四系及第三系 (Q+N) , 全井筒预测涌水量82.03m3/h, 实际井筒掘砌至-412.0m处, 即洛河组中段, 井筒涌水量已达到92.79m3/h。
2 注浆分析
化学浆液是一种溶液型介质, 与悬浮液不同, 化学浆液具有粘度低、渗透性能好, 可以在细小的裂隙和弱透水砂层中形成良好的扩散充填, 并且浆液凝胶和固化时间具有较大的调节幅度, 适于洛河组砂岩水害治理。只要提供必要的注浆压力条件, 化学浆液在孔隙介质中具有良好的渗透扩散能力, 并且能够形成相对均匀的扩散范围。因此可以认为采用化学注浆技术治理掘井阶段的洛河组含水层水害在技术上是可行的。
掘进段揭露水量较大, 对掘、砌施工造成明显影响条件下, 则适于采用预注浆方法, 通过在壁后围岩构筑封水帷幕取得截渗效果, 为掘进和井壁浇筑创造必要的减渗条件。采用迎头预注化学浆治水采用长段注浆, 为弥补洛河组砂岩较弱的渗透性缺陷, 一方面, 为使浆液尽可能地提高渗透扩散范围, 需要浆液胶凝时间尽量延长;另一方面, 为防止岩层渗流水对浆液的稀释作用, 对化学浆液聚合过程的可控性和注浆工艺都具有较高的要求。
3 注浆设计
3.1 注浆段高
根据井检2号钻孔揭露的洛河组赋存情况分析, 风井洛河组注浆厚度在150m左右。初步设计采用50m段高分3段进行预注浆。
如图3-2所示, 本次首注段注浆初步设计段高55m, 为井深383.3m~434.5m井段, 及其上所铺设的止浆垫 (初步设计4.0m厚, 下铺0.5m厚的过滤层) , 掘进段高45m, 为井深379.5m~424.5m (含止浆垫) , 底部预留10m止浆岩帽。
3.2 止浆垫设计
止浆垫结构及尺寸如图3-1所示。
3.3 布孔原则
考虑拟注段岩层为双重介质, 微裂隙发育, 浆液渗透扩散性差, 且没有可供参考的注浆经验可循。因此, 采取循环加孔注浆方法, 即先按一定的孔距布置一定数量的注浆孔, 待全部注浆满足停注封孔标准后, 再在已注孔间补孔检查浆液扩散效果。如插孔涌水, 说明先期注浆未达到预期的效果, 须在孔间补孔进行补充注浆, 直至达到预期的封水要求。
3.4 注浆孔布设
(1) 首先按孔间距1.0m根据下式确定周边外圈注浆孔数量:
N-注浆孔数, 个;D-井筒净直径, m;A-注浆孔与井壁距离, m;L-注浆孔间距, m;3.14: (7 2 0.3)
根据帷幕效果预期, 结合井下施工条件, 周边外圈注浆孔距离净径边缘300mm, 分段先注孔采取径向外偏5°, 切向歪斜3°布设, 以10m分段进行钻孔、注浆;间插补注孔采取径向外偏3°, 切向歪斜3°布设, 采取见水即注方式进行钻孔、注浆。
(2) 周边内圈注浆孔距离净径边缘1.0m布设8个注浆孔 (编号A1~A8号孔) , 其主要注浆目标是辅助提高壁后帷幕形成质量, 径向外偏角度为3°布设, 采取10m分段进行钻孔、注浆。
(3) 中间孔孔数9个采用垂直孔, 主要作用是充填井筒中间部位的空隙, 防止其下部水上涌。
补强孔 (编号B1~B16号孔) 距离净径边缘300mm沿井筒周边等间距、径向外偏角度间隔采用7°和9°, 切向歪斜3°布设, 孔深为25m, 另设3~4个辅助检查孔, (编号检1~检4号孔) 径向外偏角度间隔采用5°和7°布设, 对应孔深分别为30m和15m, 具有检查注浆段上部壁后浆液扩散范围并补充注浆。
根据以上布孔方案, 风井首注段共设计注浆孔77个, 其中55m深孔57个, 20~30m浅孔20个。
3.5 布孔参数及注浆顺序
注浆选择周边内圈8个注浆孔作为水泥浆液试注孔。首先选择4个对顶孔 (如A1、A5和A3、A7号孔) 作为首注孔对向布孔进行水泥注浆。如4孔均对水泥浆吃浆效果不好, 则余下孔全部改注化学浆;如有孔具对水泥浆液具有可注性, 则达到停注标准后再布置另外4个对顶孔 (如A4、A8和A2、A6号孔对向布孔注浆) 继续进行水泥注浆, 直至达到停注标准;如4个首注孔中只有个别钻孔对水泥浆液具有可注性, 则停注后在该孔两侧继续再加补2孔注水泥浆。
3.6 注浆孔结构
孔口管采用Ф108mm无缝钢管, 长度6m, 管口焊接高压法兰盘。注浆孔采用Ф73 mm或Ф56mm钻头无芯掘进。
3.7 注浆工艺
周边外圈孔分第一轮孔和第二轮二轮孔注浆, 其中先注孔均采取分段注浆方式进行第一轮注浆, 各分段以10m为宜。
第一轮分段注浆如钻孔揭露出水较大, 有一定压力, 且灌注化学浆泵压较高、吃浆量正常, 表明含水层属孔隙性补给, 一般没有较宽大的裂隙渗透通道。这种情况下, 要合理调配化学浆液胶凝时间 (最好控制絮凝时间在2~3分钟左右) , 防止浆液遇水稀释, 且适当提高注浆压力;如揭露含水层水量较大, 且压力较高, 而注浆过程泵压较低吃浆量较大, 这种情况可能存在较宽大的裂隙通道。这种情况下, 要及时停注化学浆, 改注水泥浆液, 待水泥注浆快速升压后, 在及时改注化学浆液直至达到停注标准, 同时可适当延长浆液胶凝时间 (可控制絮凝时间在4分钟左右) , 以提高浆液的渗透扩散范围。
4 注浆效果
风井于2010年4月16日掘进至井深390.5m位置揭露到洛河组富含水层段, 探水涌水量为为61.18m3/h, 采用工作面预化学浆方法进行封堵, 注浆段为50m, 2010年4月16日开始注浆, 2010年5月28日结束, 工期42天;注浆段掘进通过后实测揭露水量为25.92m3/h, 水量减小35.26m3/h。
参考文献
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井筒:预注浆 篇6
1.1 工程概况
夏店井田位于汝州煤田东部, 汝州市西北, 东临庇山矿区, 其中心距离汝州市约15 km。夏店矿副井井口设计标高+309.2 m, 井底标高-560.0 m, 井深894.2 m (含井底水窝9 m) , 净直径7.0 m。表土层厚度35 m, 永久井颈7.5 m, 正常表土段支护形式:采用C35双层钢筋砼, 支护厚度500 mm。基岩段841.2 m, 砼强度为C40, 支护厚度500 mm。
1.2 水文地质概况
根据井检孔、主、回风井实际揭露情况下及勘探工程处提供的地质及水文地质资料, 副井由上向下穿过的主要含水层分别为: (1) 第四系砂砾石孔隙含水层。位于第四系下部, 由冲积、坡积卵石层和碎石层组成, 为孔隙潜水含水层。本层埋深47 m (总厚为15 m) , 岩层原始裂隙率0.08, 涌水量约110 m3/h。含水层自然水位标高+291.2 m。 (2) 三叠系下统刘家沟组砂岩裂隙含水层。岩性为浅褐色中粒砂岩, 硅质胶结, 垂直裂隙发育, 为裂隙承压含水层, 厚度71.8 m, 是前期地面预注浆的目标层位, 前期进行了地面预注浆, 预注浆深度129 m, 根据提供的地面预注浆报告, 地面预注浆后最大涌水量为10 m3/h。本层岩层原始裂隙率0.08, 地面预注浆后岩层裂隙率0.03。 (3) 二叠系石千峰组砂岩裂隙含水层。该含水层主要为其下段的平顶山砂岩, 平顶山砂岩为灰～灰白色石英、长石中粒砂岩, 硅质胶结, 垂直裂隙发育, 横向沟通性差, 为裂隙承压含水层, 本层埋深310.9～410.8 m, 厚度100 m, 最大涌水量为219 m3/h, 岩层原始裂隙率为0.06。 (4) 各含水层间砂岩裂隙含水层。由多层灰～灰白色中、细粒砂岩组成, 砂岩部分层段裂隙发育, 岩芯破碎, 但在该段的施工过程中钻井液不消耗。该含水层性质为裂隙承压含水层, 本层最大涌水量为9.64 m3/h, 本层岩层原始裂隙率为0.02。
1.3 地面预注浆情况
井筒地面预注浆工程于2009年11月20日竣工, 工程质量符合规范和设计要求。共完成工程量为:注浆孔8个, 进尺1 432 m, 浆液注入量3 539 m3, 比设计注浆量超注687 m3, 其中单液浆1 729 m3, 混合浆1 810 m3。造孔质量、注浆参数及浆液性能等均达到设计要求标准。注浆结束后, 通过对注浆孔进行抽水、压水等试验, 认为本次基岩段含水层注浆堵水及第四系乱石层段的注浆加固效果达到了设计要求。
2 注浆堵水方案
2.1 第四系砂砾石孔隙含水层
根据实际开挖情况, 本层采取顶水掘进, 若井壁裸露层有出水点, 且总水量大于10 m3/h, 用YT-28风钻造孔, 则对裸层进行注浆堵住出水点。然后进行浇筑钢筋混凝土;若总涌水量小于10 m3/h时, 则顶水掘砌井壁。待本层含水层过后, 再由下向上统一进行壁后注浆。
2.2 三叠系下统刘家沟组砂岩裂隙含水层
由于本层为地面预注浆主要目的段, 原则上不考虑工作面注浆, 为防止地面注浆存在终孔注浆空白带, 确保施工安全, 在井深35 m位置开始超前探水, 预留5 m预注浆岩帽 (风化基岩段岩冒留10 m) 。用DQ-50型潜孔钻机造孔, 孔深25 m, 高低帮各布置一个。如果没水允许施工20 m, 超前距不小于5 m;有水则在探水孔上安设注浆塞注浆, 然后再采取预埋孔口管的方式进行工作面预注浆, 注浆结束后施工检查孔检查注浆情况, 检查孔布置在注浆孔之间, 以验证注浆效果。
注浆采用下行式, 即孔内涌水量超过5 m3/h时停止造孔, 提钻注浆, 然后扫孔再注浆, 直至孔深达到设计要求。每个注浆循环完毕后向下掘进施工炮眼前, 先用伞钻施工探水眼, 眼深7 m, 共布置4个, 沿井筒荒断面周边眼位置均匀布置。无水则掘进, 有水则重新采取措施。向下掘进时允许进尺20 m, 预留不小于5 m的超前距, 然后再按上述方案继续注浆……, 依次类推, 直至该层含水层施工完毕。
2.3 二叠系石千峰组砂岩裂隙含水层
视实际探测情况, 采用下行式工作面预注浆的方法通过含水层。考虑到平顶山砂岩顶部有一层近35 m厚的紫斑泥岩, 为吸取主井施工教训, 在掘进至距平顶山砂岩7 m时, 工作面停止掘进, 采用DQ-50型潜孔钻机造孔, 进入平顶山砂岩中不少于2 m, 然后下孔口管, 孔口管终端至孔底, 然后进行耐压试验, 合格后进行工作面预注浆, 然后安全稳妥地揭开平顶山砂岩。
进入平顶山砂岩后, 其它施工方法同2.2。
2.4 各含水层间砂岩裂隙含水层
视实际探测情况, 采用下行式工作面预注浆的方法通过含水层。
3 注浆设备、材料及基础参数
3.1 孔口管长度及安装
(1) 第四系砂砾石孔隙含水层注浆不使用孔口管, 直接采用DN20管加棉纱封孔注浆, 长度为3.5 m, 垂直裸露井壁施工。
(2) 根据以往注浆经验, 基岩段将孔口管的长度定为3.2 m (除平顶山砂岩第一段为10 m以外) , 孔径为108 mm的无缝钢管, 孔口管上端焊接法兰, 安装直径159 mm抗压4 MPa的阀门。
(3) 孔口管的安装。先用3.5 m的长钎子按照注浆孔的技术参数对埋孔位置进行短探, 如果没有涌水, 就用直径130 mm的钻头开孔, 孔深3.2 m, 之后将管下到孔内, 孔外预留0.2 m, 压上压盖, 用注浆机通过压盖注浆, 直至周围浆液饱满为止。浆液水灰比为水泥∶水=1∶1, 水泥浆与水玻璃比为1∶0.5。探孔内有水则对该位置进行局部注浆, 堵水后埋孔口管。凝固24 h后, 用注浆机试压, 压力不小于注浆压力1.5倍[1], 试压时间不低于15 min, 视为孔口埋设合格, 否则重新埋设。
3.2 注浆设备及布置
设备选用2TGZ-60/210型双液调速高压注浆泵。设备布置:在井口利用搅拌机拌制浆液, 在工作面搭设高度为1.5 m的工作台, 放置1台注浆泵及操作开关。另需存放4个0.5 m3的铁桶, 2个存放水泥浆, 1个存放清水, 1个存放水玻璃。工作面的供风、信号、动力电缆、照明电缆利用原有的设施。利用溜灰管下供水及水泥浆液, 潜孔钻机打眼造孔, 钻头直径95 mm;开孔之前孔口管安装好阀门并打开阀门, 在孔口管阀门内造孔。
3.3 注浆材料
本次工作面注浆材料以单液水泥浆为主, 注浆孔封孔采用水泥-水玻璃双液浆。
水泥采用P.o42.5级新鲜普通硅酸盐水泥, 水玻璃采用35～45 Be碱性水玻璃。
若普通水泥-水玻璃双液浆液注入压力达到设计终压并维持不少于10 min及注浆孔单孔浆量小于20 L/min并维持不少于10 min, 则认为注浆结束进行封孔。
3.4 注浆参数选择
开注时, 利用单液水泥浆注浆, 水灰比前期为1∶0.8, 后期为1∶1;封孔时为增加封孔的质量和效果, 采用水泥-水玻璃双液浆封孔, 水泥浆与水玻璃比为1∶0.3～1∶0.5。
封孔前期使用15～20 Be水玻璃浆液, 后期加大浓度到25～30 Be, 终孔时加大浓度到35 Be。
3.5 注浆压力
注浆压力是浆液克服流动阻力, 进行扩散、充塞和压实的能量。工作面预注浆时, 工作面上孔口 (受注点) 的表压Pb为:
式中, PW为含水层水压, MPa。
由于地下水静水位为+291.2 m, 实测各含水层的静水压为:第四系砂砾石孔隙含水层0.29 MPa;三叠系下统刘家沟组砂岩裂隙含水层1.1 MPa;二叠系石千峰组砂岩裂隙含水层3.93 MPa。
各含水层间砂岩裂隙含水层:根据岩层埋深变化, 范围为0.29～4 MPa。
因此, 各含水层工作面注浆压力取静水压的2～4倍, 瞬间最大压力不超过15 MPa, 视具体情况依以上原则而定。
3.6 注浆孔处理
为增加水泥浆的可注性, 在注浆前需对裂隙进行预处理。由于水玻璃注到岩石裂隙后, 对裂隙面有极大的润滑作用, 能够提高岩层对浆液的吸收能力, 可以明显增加浆液的注入量。因此在注浆以前, 先向孔内压水、后泄压, 反复多次, 再向孔内压注经过稀释的水玻璃溶液 (浓度10～20 Be) , 以提高水泥浆液的可注性。
4 现场实施情况
4.1 第四系砂砾石孔隙含水层
根据实际开挖情况, 在揭开本层后井壁裸露层有出水点较少, 仅有6个出水点, 其它为散水, 总水量约12 m3/h, 其中散水约0.5 m3/h, 不影响施工。对于集中出水点, 由于水压不大, 采用YT-28风钻造孔, 用直径44.8 mm无缝钢管一端车丝扣, 其余车马牙扣, 全长缠绵线封孔试压注浆, 注浆采取低压点注方法, 达到封水效果, 然后进行浇筑钢筋混凝土, 待本层含水层过后, 再由下向上统一壁后注浆。
4.2 三叠系下统刘家沟组砂岩裂隙含水层
根据实际开挖情况, 施工探孔时, 单孔最大涌水量15 m3/h, 最小涌水量不过0.5 m3/h。在揭开本层后, 发现井壁裸露段出水以散水为主, 集中出水点较少, 本含水层共71.8 m, 仅下部50 m左右进行了3次工作面预注浆并顺利地通过含水层。
4.3 二叠系石千峰组砂岩裂隙含水层
本层含水层主要为石千峰组砂岩下部的平顶山砂岩含水层, 根据主、回风井实际揭露平顶山砂岩段水文地质情况, 平顶山砂岩竖向裂隙发育, 横向沟通性差, 且副井井筒附近存在地质构造层, 给施工带来了很大难度。
本层采取工作面注浆, 采用超前钻探, 预留岩帽进行工作面预注浆的施工方案。掘进采用DQ-50型潜孔钻机造孔, 进入平顶山砂岩中不少于2 m, 然后下孔口管, 孔口管终端至孔底, 然后进行耐压试验, 合格后进行工作面预注浆, 然后安全稳妥地揭开平顶山砂岩。
进入平顶山砂岩后, 按照本层注浆堵水方案逐步实施。通过现场实施, 每段注浆检验合格后, 爆破掘进一段, 至多掘进两段, 工作面水量明显增大, 已严重影响正常施工。若强行施工, 一是排水能力限制;二是混凝土施工质量不能保证;三是人员作业环境差。在此情况下, 只有重新布孔注浆, 提前进行下一循环, 造成人工、材料、机械的极大浪费。为了改变这一现象, 经现场分析及取岩芯实验观察, 平顶山砂岩裂隙竖向发育, 横向沟通性差, 虽然在四周施工有浅孔, 用以补充深孔的注浆空白带, 但仍然存在局部裂隙有出水现象。同时, 由于平顶山砂岩硬度较大, 每次装药量也较大, 对井筒四周围岩震动影响较大, 原来己被浆液充填的裂隙被震开, 出现渗水现象。另一方面, 注浆期间, 单孔涌水量虽然较大, 但吃浆量不大且注浆压力上升很快, 浆液扩散半径不够。考虑到上述原因, 经反复实践, 取段高15 m, 每次注浆前, 先向孔内压水, 每压水5 min, 使孔内泄压1 min, 反复多次, 使裂隙间夹杂的泥砂等杂质冲出, 增强裂隙沟通性, 压水直至表压降低1/3以上或保持静水压, 然后注入稀释10倍的水玻璃润滑岩壁, 最后进行注浆。注浆检验合格后, 允许掘进10 m的小循环注浆掘进, 取得良好效果。
4.4 各含水层间砂岩裂隙含水层
副井进入各含水层间砂岩裂隙含水层后经实际测量, 最大涌水量在2 m3/h左右, 遂决定采用散水集中、大水导出, 强行掘进通过, 后期进行壁注浆方法通过含水层。通过现场实施效果良好。
5 几点经验
准确掌握地质水文资料, 善于分析, 做到有的放矢;工作面注浆施工, 必须有技术人员现场跟班, 确保注浆孔施工质量;遇到裂隙发育较好, 但吃浆量少的可注浆岩层, 采取先压水→放水泄压→压水 (反复进行) →压稀释后玻璃水 (润滑) →泄压注浆;根据现场揭露地层情况, 造当调整注浆段高, 能起到事半功倍的效果。
参考文献
井筒:预注浆 篇7
近年来, 随着立井井筒深度的增加及侏罗系 (软岩) 煤层开采, 立井井筒施工中常常遇到各种砂岩裂隙、孔隙水、灰岩溶洞水、断层破碎带水、岩溶陷落柱水等复杂地层, 这些地层往往水源丰富、涌水量大, 可能引起突水、坍塌、冒落等事故, 甚至造成淹井和人员伤亡等安全事故。立井井筒工作面预注浆施工技术, 是治理这些复杂地层、消除可能发生或已经发生水害的有效技术方法之一。
2 井筒地质及水文地质
义能煤矿主井井筒检查孔揭露的地层自上而下有第四系、侏罗系、二叠系地层, 各地层特征分别叙述如下:表土段深度231 m, 侏罗系深度231~765 m, 厚534 m, 由杂色粉砂岩、泥岩及灰色细砂岩、中砂岩、含砾粗砂岩组成。高角度细小裂隙较发育, 含孔隙、裂隙承压水, 岩性松散, 易泥化。地层倾角6°~8°, 检查钻孔未发现断层破碎带和溶洞。主井井筒地质柱状如表1所示。
注:地下水含水类型为孔隙、高角度细小裂隙承压水。
3 注浆施工
3.1 注浆施工工艺流程
注浆施工工艺流程:确定含水层的位置→预留隔水岩帽→预埋孔口管→施工止浆垫→搭设打钻工作平台并安装钻机→打钻注浆→注浆结束。
3.2 注浆设计
(1) 止浆垫厚度的计算与选择。止浆垫的位置应选择在完整的不透水层, 最好在硅钙质胶结的岩石中, 如果岩性较差, 则需加大其几何尺寸, 止浆垫底部应超过井筒外壁[1]。超过外壁的距离视岩性而定, 若是砂岩, 超过井壁0.3 m以上;若是泥岩, 超过井壁0.7 m以上, 应采取注浆加固止浆垫的措施, 且加厚止浆垫以上的井壁厚度。
止浆垫厚度计算:本次砼止浆垫设计成单级平底型, 砼标号C45。其计算公式为:
式中:Bn为砼止浆垫厚度, m;P为注浆终压, 最大取24ΜPa (3倍静水压力) ;r为井筒荒半径, 取3 m;R3~7为C45砼7 t强度的80%, 取36ΜPa。经计算得, 砼止浆垫厚度Bn=3 m, 取4 m。
(2) 预埋孔口管长度的计算。根据孔口管直径、孔口管长度等计算管壁摩擦力, 即阻止孔口管向上运动的阻力T, 其计算公式为[1]:
式中:T为管壁摩擦力, ΜPa;f为工作条件系数, 取0.7;d为孔口管直径, 取0.108 m;L为孔口管长度 (埋入砼的长度) , m;[τ]为孔口管与水泥结石粘结强度, 取0.14ΜPa。
根据注浆最大压力P和孔口管直径d计算起拔力F, 其计算公式为:
式中:F为注浆压力使孔口管向上运动的起拔力, ΜPa;P为注浆最大压力, 取24ΜPa。
为使孔口管不被注浆压力拔出, 须满足T>F。
经公式代换得出孔口管长度L计算式为:
经计算, 孔口管长度L>6.6 m, 取7 m。其中, 止浆垫内4 m, 止浆垫以下入岩2.5 m, 止浆垫以上0.5 m。
(3) 注浆孔设计。本次注浆层位是侏罗系含水层, 注浆段起点深度是620 m (隔水层岩帽10 m) , 终止深度775 m (进入隔水层10 m) , 总长度155 m。注浆孔设计35个, 分2圈布置, 内圈孔圈径3.6 m, 孔数15个, 径向角5°, 终孔50 m位置孔底落在荒径外3.2 m, 作用是针对上层岩性破碎, 喷岩石碎块段进行加固。外圈孔圈径3.8 m, 孔数20个, 径向角2.5°, 100 m位置孔底落在荒径外3.2 m, 155 m落在荒径外5.6 m, 作用是封堵孔隙水、裂隙水。注浆孔布置如图1所示。
注浆压力:注浆压力是推动浆液在裂隙、孔隙流动、扩散充填、压实的动力, 是控制浆液扩散距离的重要因素之一, 一般选用地下水静压力的2~4倍。前期封堵较大裂隙, 取低值 (静水压力的2倍) ;后期针对小裂隙、孔隙, 取高值 (静水压力的3~4倍) 。
主井井筒基岩段工作面预注浆参数如表2所示。
3.3 钻注机具选择
在立井井筒基岩段工作面预注浆过程中, 对打钻的机具与注浆机具都要作出明确的规定。
3.3.1 打钻机具选择
钻机选用ZDY1200S型钻机。钻杆选用直径50 mm较好, 钻头根据岩石软硬等条件选择, 钻孔孔径一般为75 mm。
3.3.2 注浆机具选择
注浆机具选择的关键是压力和流量。选用2台高压注浆机型号XPB-90E, 流量190 L/min, 注浆压力26ΜPa。
3.4 注浆施工过程
主立井工作面预注浆工程, 从2011-02-04止浆垫施工结束。在止浆垫以上1.5 m井壁周围均匀布置6个泄压孔, 首先对井壁和止浆垫加固注浆, 防止浆液上窜压坏井壁和止浆垫, 注浆压力达到23ΜPa (静水压力的3倍) , 井壁、止浆垫安然无恙。
把工作面35个注浆孔分成3组, 第一组孔1#~15#, 孔深50 m, 径向角5°, 先行施工, 注入水泥浆, 主要封堵较大裂隙。第二组、第三组共计20个孔, 分2组施工, 第二组孔为单号孔, 即17#、19#、21#、23#、25#、27#……35#, 孔深100 m, 径向角2.5°。第三组孔为双号孔, 即16#、18#、20#、22#、24#、26#……34#, 孔深155 m, 径向角2.5°, 各组孔的注浆压力逐次提高, 然后对第二组孔 (单号孔) 重新扫开, 延深至155 m, 高压力注入化学浆。
截止2011-03-30, 总工期45 d, 共扫孔4次, 注入水泥浆2 040 t、化学浆1 227 t, 各段工期、涌水量、注浆压力如下:
第一组孔钻注日期2011-02-14—20, 钻孔最大涌水量由29 m3/h降至7 m3/h, 其他各钻孔涌水量降至7~5 m3/h (第二次注浆前扫孔水量) 注浆终压15ΜPa。
第二组孔钻注日期2011-02-21—03-01, 钻孔最大涌水量由14 m3/h降至7 m3/h, 其他各钻孔涌水量降至5~3 m3/h, 注浆终压18ΜPa。
第三组孔钻注日期2011-03-02—14, 钻孔最大涌水量由15 m3/h降至2 m3/h以下, 其他钻孔涌水量降至2 m3/h, 注浆终压23ΜPa。
第二组单号孔钻注日期2011-03-15—30, 钻孔最大涌水量由5 m3/h降至1.5 m3/h, 注浆终压24ΜPa。
检查孔:后施工的钻孔检查先施工的钻孔, 第二组孔检查第一组孔50 m以上的水量, 第三组孔检查第二组孔100 m以上的水量, 待第三组孔复注达到钻孔涌水量小于1 m3/h后, 第四组孔即原第二组孔深度由100 m延深至155 m, 注入化学浆, 达到单孔最大涌水量小于0.5 m3/h。
3.5 钻注分析
(1) 第一组孔、第二组孔注浆过程中浆液的运动扩散有如下几个途径: (1) 注浆孔所注含水层裂隙, 当较大裂隙被充填, 其中微细裂隙及孔隙水泥浆液颗粒已无法注入, 表现为压力上升。 (2) 浆液被压力的推动下, 上升充填止浆垫与围岩间空隙及爆破震动裂隙, 并沿井壁壁后爆破震动裂隙上窜至井壁接茬跑浆 (有时上窜到止浆垫以上30 m以上) 。 (3) 当上述两个空间充满, 就会产生劈裂窜浆, 当地层中的软弱结构面, 岩层层面小于注浆压力时, 浆液会沿劈裂缝隙流失而消耗。当止浆垫或井壁出现质量问题, 极易压裂止浆垫或井壁, 这时应适当调换浆液, 调整注浆参数, 以实现正常注浆。
(2) 由于侏罗系地层的复杂性, 调研其他矿区注浆情况出现的问题, 并根据几轮注浆情况进行分析, 得出以下结论:分层段、反复扫注, 采用水泥浆注浆, 钻孔涌水量变化不明显, 说明水泥浆颗粒很难压入并封堵细小裂隙孔隙。继续注颗粒性浆液作用不大, 具备注入化学浆条件。此时, 应采用化学浆, 采取高压力、小流量进行注浆, 达到充填细小裂隙和孔隙水的目的。
3.6 注浆效果
井筒开挖后总涌水量小于2 m3/h, 达到了注浆预想效果, 并且加固了井筒围岩, 取得了良好的经济效益和社会效益, 为同类工程治水提供了成功经验。
4 结论
通过对义能煤矿主井井筒工作面含水层的预注浆实施及研究, 从注浆参数的设计、止浆垫、孔口管的计算和施工、打钻注浆工器具的优选及安全注意事项等方面, 总结出一套完整的井筒工作面预注浆施工技术和经验, 取得了井筒开挖后总涌水量小于2 m3/h的显著效果, 并且加固了井筒围岩, 取得了良好的经济效益和社会效益, 为同类工程治水提供了成功经验。
摘要：通过义能煤矿主井井筒工作面预注浆施工, 总结出一套完整的工作面预注浆施工技术和经验。井筒开挖后总涌水量小于2 m3/h, 达到了注浆预想效果, 并且加固了井筒围岩, 取得了良好的经济效益和社会效益, 为同类工程治水提供了成功经验。
关键词：立井井筒,工作面预注浆,施工技术
参考文献
井筒:预注浆 篇8
关键词：工作面预注浆,含水层,成孔,浆液
一、工程概况
八连城矿西风井位于珲春市西部, 作为八连城矿西部采区的回风井, 距市区约8km, 该风井距工业广场西约2.8km。井口锁口标高为+28.30m, 井筒中心坐标为X=4742675.00m, Y=43603714.00m, 净直径4.5m, 井筒深度约527.5m。井筒支护方式:表土和风化基岩段 (0~14m) 为钢筋混凝土井壁, 壁厚600mm;基岩段采用素混凝土支护, 强度为C30, 壁厚450mm。
二、施工情况
井筒2010年7月开工, 截止2010年9月13日, 该井筒已施工40m, 根据井筒施工组织设计, 井筒自进入基岩一直采用“先探后掘”的防治水方式施工, 且已进行了多次壁后注浆进行封堵涌水。
2010年9月13日4点班, 工作面探眼打到4m (φ42mm) 深时, 探眼内出现涌水, 单孔涌水量达到80.0m3/h左右。依据井检钻孔资料, 该段由粉砂岩、钙质粉砂岩互层组成, 夹粉砂薄层 (裂隙层面高度:120mm~10mm不等) 。裂隙发育, 属强富水性含水层。依据《煤矿安全规程》规定, 井筒涌水量大于10m3/h时, 采取工作面预注浆及壁后注浆的施工方法, 为保证工程质量, 创造良好的工作条件, 并加快施工速度, 因此决定采取井筒工作面预注浆及壁后注浆的施工方案。由于该层岩石横向裂隙发育, 岩石强度低, 且遇水泥化, 工作面岩石起不到止浆的作用, 因此采用人工止浆垫的方法进行工作面预注浆。
三、工作面注浆设计及具体施工方法
本次注浆的总体设计方案:先施工工作面滤水层、止浆垫, 止浆垫养生期间在工作台上方进行壁后注浆, 争取在止浆垫养生期间注完。待止浆垫养生期满后, 再进行工作面预注浆。
1、防止工作面预注浆时浆液从上壁溢出, 分别在止浆垫上部1.5m和2.5m处布设壁后注浆孔, 孔间距为1.7m, 进行壁后注浆, 形成壁后闭合止浆带。两圈注浆孔位竖直面内相互错开不能重合。
2、工作面预注浆的施工方案:采用下行式注浆方案。深度在工作面下50m处, 止浆垫厚1 m, 为素混凝土, 混凝土强度C30, 滤水层和止浆垫内预埋了两个直径530mm长5.5m的滤水桶及6根Ф108孔口管, 然后再打钻注浆, 达终压后, 停止注浆, 终压控制在6MPa, 然后继续透孔, 见水再注, 直至注到设计位置。附图1滤水桶及孔口管布置图。
3、工作面预注浆及井壁壁后注浆方案的施工顺序:
布设孔口管、铺设滤水层、打止浆垫、井壁壁后注浆形成止浆带 (止浆垫养生期) 、滤水层注浆、工作面打钻注浆、总体注浆效果检测。
4、工作面预注浆的相关参数确定及具体施工方法
(1) 施工期间工作面排水
将水泵放在一层盘上, 工作面采用1台潜水泵 (另有1台备用) 把水排至吊盘水箱内, 由大泵将水排至地面, 直至注浆结束。
(2) 清理淤泥浮货
将工作面积水排干, 露出工作面淤泥时, 把淤泥浮货清净。
(3) 铺设滤水层
为保证止浆垫施工质量, 止浆垫下面要用红砖铺设滤水层, 其厚度为3.0m。
(4) 预埋孔口管和滤水层注浆管
孔口管6根, 长度6 m, 直径为1 0 8 m m的无缝钢管, 一端焊接法兰。施工止浆垫时按要求预埋孔口管, 埋入深度5.7 m, 外露0.3 m, 便于注浆施工。
(5) 浇注混凝土止浆垫
浇注混凝土止浆垫前, 为保证止浆垫与井壁接触良好, 止浆垫周围井壁采用风镐凿毛, 厚度100mm。在滤水层 (红砖) 上面铺双层彩条布作为隔浆层, 然后再浇注混凝土。待止浆垫浇注完毕, 将其上面再铺一层彩条布。
(6) 钻孔布置
沿工作面周圈布置孔口管, 作用是在钻孔时起导向作用, 布孔圈径1.95m, 孔口到井壁预留0.3m间距, 便于钻机施工。一圈布置6个孔, 孔间距1.7m, 钻孔向外偏斜109′, 孔底落点在井筒荒径位置。见附图。
四、工作面预注浆施工要求
1、壁后及滤水层注浆
注浆前要对止浆垫周围井壁壁后进行注浆充填, 防止工作面注浆时浆液逆行溢出。用风钻沿井壁周圈打孔穿透井壁, 钻孔直径42mm, 固定1.2寸注浆管 (长度800mm, 一端带有马牙口, 一端带螺纹) , 布置钻孔11个, 间距1.27m, 顺序注浆。止浆垫养护7天以后停止抽水, 提出水泵, 封闭所有预埋管, 法兰封闭。观察止浆垫及井壁漏水情况, 若有漏水部位, 用风钻打钻下管注浆加固, 止浆垫起到止水作用以后才可开始工作面钻进注浆工作。
2、注浆方式及顺序
采用分段下行单孔对称注浆方式。段高及钻注顺序见图, 由于工作面窄小, 钻孔和注浆为单行作业, 先钻到第一段深度, 起钻开始注浆, 注到终压后停止注浆, 再开始第二孔钻注工作。按此循环将6个注浆孔第一段全部钻注完, 再开始扫孔钻到第二深度进行注浆。图示:
6个预注浆孔分为两组施工, 隔孔施工。每孔按钻进情况, 遇涌水即开始注浆, 若无涌水继续钻进, 注浆段高为井筒工作面向下4 0 m。最后几个孔若还有较大涌水, 可根据情况在附近补充注浆孔。
3、注浆材料
以单液水泥浆为主, 参加水泥重量4%的絮凝剂, 漏浆严重或注浆量较大时采用水泥—水玻璃双液浆,
采用水泥-水玻璃双液材料注浆, 浆液浓度对注浆效果的影响很大, 稀浆容易注入, 扩散距离大, 但结石率底, 凝固时间长;浓浆则注入困难, 扩散距离小。注浆前, 对水泥浆和水玻璃浆大致凝胶时间进行地面试配, 获得数据如表1所示。
注浆材料单液浆初期水灰比为1:1, 后期为1:1.2。注双液浆时, 水泥浆水灰比为1:1~0.6:1 (按重量) , 水玻璃采35~45 Be′波美度。水玻璃与水泥浆比为1:1 (按体积) , 水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥。注浆过程中采用改变水泥浆的水灰比或水泥浆与水玻璃的体积比的方法来提高浆液浓度。当某一浓度浆液注入20~30m i n后, 注浆压力没有明显上涨, 吸浆量也没下降的趋势时, 可将水泥浆浓度调一级;反之用某浓度浆液注入@@@@后, 其压力上升很快, 应调稀水泥浆浓度。每一次注浆中, 注浆压力由小逐渐增大, 注浆流量由大到小。注浆量单液注浆为5 0~6 0 L/m i n, 双液注浆为100~120 L/min, 注浆泵终压值大于设计终压值, 连续保持20 min以上时, 即可结束本段注浆。
4、注浆结束标准
注浆压力:注浆扩散半径控制在8m左右, 注浆压力控制在1.5~2.0Mpa.终压控制在2.5Mpa。
5、施工设备
钻机:TXU—300型钻机2台。注浆泵:2TJZ—60/210型注浆泵2台。
6、搭设钻机平台
在止浆垫以上2m的位置搭设钻机平台, 钢架结构, 上铺80mm厚的木板, 平台搭设牢固, 梁与柱要避开钻孔位置, 便于钻机操作。
7、施工设备布置
搅拌站布置在地面, 用管路下放搅拌好的水泥浆。注浆泵、水玻璃槽和水泥浆液槽及水槽均放在钻机操作平台上。
五、工期
总工期30天, 其中:铺设滤水层和止浆垫浇注3天, 混凝土养生7天, 打钻注浆20天。
六、劳动组织 (略)
七、打钻注浆技术要求与安全注意事项
1、钻机机体用直径15.5mm的钢丝绳绳扣锁在孔口管上, 要卡紧锁牢。
2、开钻时要注意检查提引器中心、立轴中心、钻孔中心三点是否在同一垂线上, 发现问题及时处理。
3、注浆钻孔钻进采用清水做冲洗液。
4、软硬换层时, 一定要慢钻、轻压 (3 0 0~4 0 0 K g/c m 2) 钻进。
5、经常检查钻具是否弯曲, 禁止用弯曲的钻杆钻进。
6、注浆前, 应把大模板刃脚拆除, 并把模板提至距工作面10m以上, 以防跑浆固死模板。
7、使用浆液时, 一般是先稀后浓逐级调节。
8、注浆前, 对于注浆材料的凝胶时间要进行测定, 以便注浆作业中掌握。注双液浆时, 每更换一级浆液浓度, 应测定凝胶时间。
9、注双液浆操作程序:同时打开水玻璃吸液阀门和水泥浆吸液阀门, 先以清水代替两浆液并用两阀门调节, 使水玻璃与水泥浆吸入量比为1:1 (按体积) , 正常后方可使用两液注浆。
10、为防止浆液中混入纸片及水泥硬块等杂物而堵塞管路, 在浆液槽口和吸浆管头均应设置过滤网。
11、水泥浆液槽内设专人搅拌, 并采用压风管吹沸, 以防水泥沉淀。
12、水泥浆和水玻璃均保持不少于其槽内体积的二分之一。在从地面下放水泥浆时, 地面人员应先与工作面人员用电话联系好, 且准确掌握用量, 以防水泥浆溢出槽外。
13、注浆期间, 由注浆泵司机负责观察注浆压力 (泵压及孔口压力表) 和吸浆量的变化情况, 当注浆泵压发生突降, 吸浆量减少或不吸浆时, 一般是泵的吸水笼头或泵吸浆口球阀 (低压阀) 堵塞;如果泵压突增, 而注浆口压力上升很慢或不升压, 一般是输浆管路堵塞;当泵压及孔口压力均出现突然上升, 而吸浆能力下降或不吸浆, 多为混合器或钻孔发生堵塞, 应及时处理。
14、注浆中注浆压力突然下降, 增大流量仍不回升, 属跑浆或超扩散, 可采用缩短凝胶时间, 增大浆液浓度或低压与间歇注浆的方法来解决。
15、注浆过程中设专人观察井壁及接茬处及孔口管法兰盘连接处是否溢浆, 如有浆液溢出, 应及时停止注浆, 进行处理。
16、注浆过程中, 若需临时停泵, 停泵前对注浆孔注一定量的清水, 以防废孔;停泵前, 用清水清洗注浆泵及管路。
17、注浆期间设专人做好泵压的观测记录。泵压的观测与记录, 应在观测进浆量的同时进行, 压力表指针如有摆动, 应取其平均值;孔口的注浆管路, 若安有压力表, 每3~5min也需要观测一次压力。
18、当注浆终压达6Mpa时, 则单孔注浆结束。
19、注浆结束后, 待最后一个注浆孔注完延续15~24h, 用钻机打5个注浆效果检测孔, 孔深不小于设计注浆孔深。以上5个检测孔均无透水现象, 且井筒掘进段的最大涌水量小于5m3/h, 方可进行掘进。
八、结束语
1、经过工作面预注浆, 继续下掘井筒时工作面涌水量由原来的400m3/h降至5m3/h, 注浆封水率达98%, 实现了干打井。
2、工作面预注浆的施工方法, 既适应裂隙发育的含水层的堵水也适应砂岩含水层。实施工作面预注浆堵水所需设备少、工艺简单易行, 可获得较好的技术经济效益。