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硅谷杂志:立井井筒注浆封水技术在朱集西矿的应用

2012-11-04 09:48 作者:李军 胡军 来源:硅谷网 HV: 编辑: 【搜索试试
  【硅谷网11月4日文】据《硅谷》杂志2012年第16期刊文称,采用冻洁法施工的井筒冻结圈解冻以后,表土冻结段井壁或多或少会出现渗水现象,由于井筒外围存在着流砂层,对井筒的安全带来较大隐患,必须对井壁进行注浆堵水。
  1概况
  朱集西矿位于安徽省淮南市潘集区,矿井设计生产能力400万t/a。主井井筒净直径6m,井深999.9m,表土厚达470m,包含四个含水层,三个隔水层,其中四含直接覆盖于风化基岩带上。表土层采用冻结法施工,冻结深度529m,冻结段内外壁均采用双层钢筋混凝土井壁支护,基岩段采用单层素混凝土井壁结构,厚度为530m,井壁支护参数如表1。2011年7月19日发现在主井井深315m~450m段井壁出现多处出水点,出水形式为同水平环形喷水,出水量约25m3/h。
  表1井壁支护参数表
  序号 名称 井筒深度
  (m) 壁厚(内壁/外壁)
  (mm) 混凝土强度等级
  (内壁/外壁)
  1 冻结段内/外壁 0~145.2 500/500 C30/C40
    145.2~301.6 700/700 C40/C50
    301.6~511.1 950/950 C50/C70
  2 壁座 511.1~521.1 1900 C70
  3 基岩段 521.1~545 750 C50/C30
    545~999.9 500~600 C30
  2注浆方案
  根据主井井壁设计及施工工程质量、地层条件及水文地质特征,该井筒井壁涌漏水部位分为集中少,分散多,出水主要沿井壁环状裂隙处,故本次主井井筒壁间注浆采取集中堵水的方法,先自上而下对井筒内较明显的出水点进行封堵,等明显出水点封堵结束,然后再从下到上进行壁间注浆加固充填。
  3注浆堵水工艺及方法
  3.1注浆设备
  注浆泵选用2TGZ-60/210型双液注浆泵,根据注浆量的需求,对泵头大小进行更换交替使用,制浆采用自制立式0.3m3搅拌机。
  3.2浆液输送
  利用主井改绞后提升系统的罐笼作为注浆工作平台,所有设备放在地面,在地面进行制浆和配浆,通过两路高压胶管将水泥浆和水玻璃输送到井下,经混合器混合后注入孔内。混合管长度要根据双液浆扩散半径需要凝胶时间而定。
  3.3注浆材料
  注浆材料是关系注浆堵水工程成败的关键之一,它直接影响到注浆效果、注浆成本和注浆工期等一系列的问题。此次施工注浆材料选用P.O42.5普通硅酸盐水泥和模数为2.8~3.2、波美度38~40的水玻璃,局部添加有少量速凝剂。
  3.4浆液配比
  单液水泥浆的水灰比一般为1:0.75~1:1.25,水泥与水玻璃的体积比1:1~1:0.6,在使用水玻璃时可根据凝胶时间的需要适当加水稀释。在施工过程中,应严格浆液配比,严禁使用失效结块水泥,制成的浆液也不能存放时间过长。
  3.5注浆压力
  注浆压力是浆液在受注岩体中运移所需的动力,压力的大小因注浆目的不同而有所变化,井壁注浆堵水压力在正常情况下一般为静水压的2~3倍,但也要考虑井壁的耐压强度,特别是井壁是否存在破裂、裂隙通道情况及受注岩体的可注性、水压、所用的注浆材料等因素,而采用在不同层段,不同部位进行调整。既要达到注浆堵水目的,又不发生对原井壁的损坏。经P=K(E2+2R0E)÷〔2(R0+E)2〕公式计算,综合考虑井筒井壁的实际情况确定此次井壁壁间注浆堵水终压:井深350m~520m注浆终压为6MPa,井深在350m以上注浆终压为3.5MPa。
  3.6注浆施工顺序
  井壁堵水注浆施工总体采用上行式,阶段下行式的方法。
  3.7孔口管制作、安装
  孔口管选择φ42mm的无缝钢管制作,长度600mm,前部加工成马牙扣,并缠上生麻,在开好的孔内加入少量树脂锚固剂,利用大锤将孔口管推进孔内。孔口管埋设后注浆前,要进行耐压试验,达到要求后方可进行注浆。
  3.8注浆工艺
  设置注浆站→安装输浆管路→安装孔口管→耐压试验→注浆孔延深→控压注浆→封孔。
  4井壁壁间注浆
  壁间注浆先自上而下对井壁内的明显出水点进行堵水,在出水点周围0.3m~0.5m打孔,等明显出水点封堵结束,再从下到上按间距30m,每排均匀布置四个孔进行壁间加固充填。打眼时先用直径Ф42mm的风钻施工0.4m,安装好孔口管及球阀,然后用直径Ф28mm钻头穿过球阀打眼施工至设计深度,终孔深度均控制在穿透内壁进入外壁≤100mm。注浆过程中,对压力小,无跑漏的情况下采用单液浆为主,双液浆辅之,一旦发生漏浆则以双液浆为主的方法进行注浆并封孔。此次注浆自2011年7月18日早班至2011年8月10日早班结束,注浆段高为井深60m~521m。本次注浆共造孔76个,共注入水泥128.7吨,水玻璃16.78吨。
  5结束语
  通过注浆治理,效果非常明显,注浆后冻结段无任何明显水点,井筒总涌水量不到1.5m3/h,经过注浆后,至今井筒总涌水量均无大的变化,为今后其它井筒的注浆堵水提供了借鉴经验。
  作者简介:
  李军(1978-),男,江苏丰县人,1998年毕业于江苏徐州工业学校,现在皖北煤电集团公司朱集西矿从事矿井地质工作。
  
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