新河矿井井筒与壁后注浆工艺探讨的论文

新河矿井井筒与壁后注浆工艺探讨的论文

　　1 工程概况

　　新河煤矿位于焦作煤田东部,太行山南麓,井田中心西距焦作12km,东南距修武县城3km。矿井设计生产能力为60万t/a,服务年限为37.5a。采用立井开拓方式,工业广场内设计三个立井,分别为主井、副井和回风井。主井井筒表土及风化基岩段均采用冻结法施工,基岩段均采用普通法施工[1]。近期主井井筒淋水测水时发现,井筒井壁淋水增至6.5m3/h,于是组织监理单位、施工单位进行研究,并对井筒淋水进行了复测,发现井筒井壁淋水最大值达到8.2m3/h,经研究决定对井筒淋水部位进行全井筒壁间、壁后注浆。

　　2 技术路线

　　本次注浆采用下行式充填注浆,即落吊盘由上向下注浆。注浆范围为全井筒局部出水点及井壁壁间、壁后,确定注浆以单液水泥浆为主,辅助双液浆封孔(必要时需注入化学浆,局部出水点跑浆严重时可适当掺入锯末材料,提高注浆效果)[2]。要求注浆孔深度壁座及冻结基风化基岩段部位要穿透井壁,壁间注浆时必须严格控制穿透内壁(不得穿透外壁)[3]。

　　3 注浆材料

　　3.1 注浆材料

　　浆液材料采用单液浆+双液浆。水泥选用复合32.5水泥,水灰比为1:1,双液浆C:S=1:1。水玻璃选用液体硅酸钠型、浓度为38~40玻美度、模数为2.8的水玻璃。

　　3.2 浆液的配制

　　按设计配比井下采用人工进行配料。

　　3.3 注浆压力配比参数选择

　　注单液浆时,以浓浆为主,水灰比0.75:1~0.6:1;注双液浆时水泥浆水灰比为1:1,水泥浆与水玻璃体积比为:1:0.8~1:1。

　　4 注浆工艺[4]

　　4.1 设备布置

　　(1)工作盘:如利用辅助盘作为工作盘。施工前,将辅助盘清理干净,喇叭口及各孔口用δ50mm厚木板封严。如利用辅助盘作为工作盘时,施工时周围要用木楔固定牢固,并加设防护栏。(2)利用工作盘注浆时注浆机设在工作盘中间,储浆桶、储水桶设在吸浆管路一侧,风钻使用后在工作盘上放平。清水从地面由注浆管下放至工作盘储水桶。(3)水泥等物品用提升吊桶运放至工作盘,并放置在靠近储浆桶侧。

　　4.2 钻孔布设

　　根据井壁接茬出水部位,人员站在吊盘上进行布孔作业。先将吊盘上提至此段井壁最上部出水点部位,然后落吊盘,从上向下注浆封堵井壁集中出水点。由专人用风钻按照现场技术员或有经验的注浆工根据施工揭露地层出水情况指定的孔位打眼,注浆眼均匀布置为宜。在井壁上用YTP-26型风钻配42mm钻孔“一”字钻头钻进600mm,埋设套管后,再用28mm钻头进行注浆眼施工。冻结段眼深为:打穿内层井壁,进入外层井壁不超过100mm,冻结基岩风化带及壁座段眼深为:打穿井壁,眼深1000~1500mm,孔口管外露长度为50mm。每层注浆孔呈交错布置,每层布置4~6个孔为宜,孔间距及布孔位置视现场情况选择钻注,并适当加减孔。若造孔后孔内不管有无水均需埋管,最后用双液浆封孔。

　　4.3 注浆管埋设

　　开孔后,将事先加工好的1.2″注浆孔口管马牙扣端缠上麻丝,抹上铅油,丝扣端上好管套,用大锤或钻具将注浆管砸(推)入孔内(作为套管),然后将管套拧下,将球阀安装到注浆孔口管的丝头上。注浆前,先压水试验,球阀与高压混合器接好后,开动注浆泵用清水冲孔,并作耐压试验。

　　4.4 注浆作业

　　(1)注浆管安好阀门,安好混合器,并联接好输浆管路系统。(2)管路系统联接好后,关闭进浆阀门,打开各管路开泵用清水试压,达到1.2倍的注浆终压持续10分钟无跑水现象即为合格。(3)注浆时,设专人观察井壁有无跑浆现象。(4)注单液浆时,若压力不升,进浆不减时,应逐渐加大浓度;反之,若压力上升快,进浆量减慢时,应依次降低浆液浓度,每更换一次,浆液浓度一般持续20分钟。(5)停泵后应及时压清水,冲洗管路和器具。

　　4.5 注浆记录

　　注浆过程中,司泵人员及技术人员应做好详细记录,记录内容如表1。

　　4.6 注浆结束标准

　　在注浆终压达到的情况下,注浆孔不再吸浆,且注浆孔内不再涌水,可结束本孔单孔注浆。井筒集中出水点全部封堵住,水量小于6.0m3/h以下并达到设计规范要求,此时结束井筒整体注浆工程。

　　5 注浆分析

　　5.1 注浆过程分析

　　根据现场情况和井壁涌水观测记录显示:(1)各注浆孔注浆压力达到设计终压值,注入量小于50~60L/min,稳定20分钟以上。(2)注浆结束时,浆液的水灰比不低于1:1(即1:1浆液或更稀)。(3)注浆压力比静水压力大0.5~1.5Mpa。本次注浆均按设计配比1:1至0.75:1进行,注浆终压在3Mp~6.5Mp,注浆过程严格按照技术要求进行,符合规范要求。

　　5.2 注浆效果分析

　　井筒冻结段井壁无集中出水点,基岩段无0.1m3/h以上的集中出水孔。经施工单位、监理单位、建设单位三方测得井筒涌水量为0.34m3/h,注浆效果理想。

　　5.3 注浆小结

　　本次自上向下注浆井筒和壁后的充填注浆,技术路线合理、施工工艺先进、防护措施到位,确保了最终的注浆效果,对该矿井筒安全、防治水工作和矿井的基建工程均有较大的意义,对类似矿井的相似工程具有一定的参考价值。

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