淺議立井井筒過含水段時工作面預注漿的施工方法

楊振華，付建黨

（1.平煤六礦通風科，河南 平頂山 467000；2.平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院，河南 平頂山 467001）

1 工程與水文地質(zhì)概況

平煤六礦北二進風井井口自然標高＋141.0 m，井筒凈直徑7.5 m，井深約1 000 m。素混凝土支護，壁厚500 mm，混凝土強度C25。當施工到井深378 m位置，施工班在工作面上打兩個22 m探孔，在孔深8 m的位置均出現(xiàn)涌水，涌水量約7 m3/h，之后水量慢慢有所增大，終孔時單孔涌水量15 m3/h。根據(jù)井檢孔地質(zhì)及水文地質(zhì)資料顯示，井深385.17～507.90 m位置為平頂山砂巖及甲組砂巖含水層，該段地層主要由肉紅色中～粗粒長石、石英砂巖組成，裂隙較發(fā)育，水位埋深3.39 m，標高＋137.018 m。該含水層段的水力補給主要是南部山區(qū)砂巖露頭接受大氣降水補給，含水層動儲量受大氣降水影響。

現(xiàn)工作面在井深378 m位置，工作面為砂質(zhì)泥巖，根據(jù)地質(zhì)柱狀圖分析，工作面向下7.1 m為砂質(zhì)泥巖，7.1 m以下為平頂山砂巖。根據(jù)探水孔涌水情況分析，平頂山砂巖有較大的涌水量，必須進行工作面注漿堵水。

2 工作面預注漿方案

本次工作面注漿方案為了提高注漿針對性，保證注漿效果，采用在工作面以下形成注漿帷幕封堵水的施工方案。首先在井筒荒斷面周圍均勻布置8個注漿孔，孔深22 m，角度為81 °，距幫700 mm，直徑為Φ95 mm。打一個注一個，直到8個注漿孔全部注完后，在距井筒中心1.7 m均勻布置4個內(nèi)圈孔，內(nèi)圈孔注完后在注漿孔每兩個中間打一個檢查孔以及在井筒中心打一個中心檢查孔，以檢驗注漿效果，檢查孔的參數(shù)與各圈注漿孔相同。若檢查孔仍然有水，則將檢查孔作為注漿孔繼續(xù)注漿，以此類推，直到綜合涌水量控制在2 m3/h以下。本次注漿對有水檢查孔注漿，打一個注一個，無水檢查孔不再進行注漿，直接封孔。

在穿過平頂山砂巖段的施工過程中，每次注漿以孔深22 m為一個注漿循環(huán)，每個注漿循環(huán)完畢后，向下掘進時允許進尺16 m，預留5.7 m的超前距，然后再按上述方案繼續(xù)注漿……依次類推，直至平頂山砂巖含水層施工完畢。

注漿完畢后，向下掘進時，每炮施工前進眼前，必須先用傘鉆施工探水眼，眼深 7 m，共布置四個，沿井筒荒斷面周邊眼位置均勻布置。無水則掘進，有水則重新采取注漿措施。

3 預注漿施工具體方案

3.1 注漿設備布置

設備：選用2TGZ－60/210型雙液調(diào)速高壓注漿泵。

設備布置：在井口利用JL200型攪拌機拌制漿液，在井底工作面搭設一個高1.5 m左右的工作臺，工作臺放注漿泵及一臺操作開關。工作面另需要存放3個0.5 m3的鐵桶，一個存放水泥、一個存放清水、一個存放水玻璃。工作面的供風、信號、照明電纜利用原有的設施，注漿機電源使用放炮電纜經(jīng)控制開關后供給。供水和水泥漿利用溜灰管供給。

3.2 注漿孔布置及要求

將工作面的虛渣清理后，先利用潛孔鉆機沿井筒工作面四周均勻布置8個角度為81 °、孔深22 m、孔徑Φ95 mm的鉆孔作為注漿孔，然后采用高壓注漿封水，當這8個孔注漿完畢后距井筒中心1.7 m布置4個內(nèi)圈孔，角度85 °，孔深22 m，孔徑Φ95 mm，然后高壓注漿封水。注完后在注漿孔每兩個中間打一個檢查孔以及打一個中心檢查孔，以檢驗注漿效果，檢查孔參數(shù)與各圈注漿孔參數(shù)同，中心檢查孔以垂直為宜。若檢查孔仍有水，則將檢查孔作為注漿孔繼續(xù)注漿。無水封孔。

3.3 鉆孔設備的規(guī)格

采用潛孔錘鉆機，Φ50 mm×1 m鉆桿，Φ95 mm的鉆頭打眼。

3.4 注漿孔口管口選擇及規(guī)格

注漿管由Φ25.4 mm×5 500 mm的插管以及外套4個直徑為50.8 mm，長度為600 mm左右的套管構成，套管兩端焊上厚為10 mm的環(huán)形鐵墊。插管底端向上150 mm焊上10 mm厚的環(huán)形鐵墊，間隔四組，每組2個Φ90 mm×60 mm的止?jié){膠墊組成。插管頂端加工成500 mm的絲扣，再加工一個厚30 mm的螺絲帽，以使上緊套管擠壓止?jié){墊使其膨脹貼緊孔壁。裝上Φ25.4 mm的球閥以控制進漿量。使用多組止?jié){膠墊以增加止?jié){膠墊與孔壁的磨擦力，不至于注漿壓力過大時將注漿管頂出。

3.5 注漿材料選擇

采用水泥——水玻璃雙液漿液。水泥采用 P.O42.5級新鮮普通硅酸鹽水泥。模數(shù)2.4～3.2，波美度40Be′的中性水玻璃。

3.6 注漿參數(shù)選擇

采用單水泥漿液為主，封口時采用水泥～水玻璃雙液注漿法。液配比：開注水泥漿液水灰比：1∶0.8；封孔水泥漿液的水灰比：1∶1；封口水泥漿與水玻璃比：1∶0.6。

4 預注漿施工工序

4.1 造孔

在工作面周邊位置按設計孔深、孔徑、孔位打眼。

4.2 埋管

將制作好的注漿管打入鉆孔。

4.3 球閥及注漿管路安全

注漿管埋好后，先安裝球閥，再連接高壓進漿管、高壓注漿管、注漿泵出漿閥。

4.4 壓水試驗

每個孔注漿前做壓水試驗，檢查壓力及壓水情況。

4.5 注漿

先進行注漿配比，根據(jù)進漿情況決定注漿量，依具體情況隨時調(diào)整注漿泵注漿量壓力，漿液濃度。注漿量隨變化而變化直至達到設計終壓。

5 總結

通過工作面預注漿與預注漿效果評價后，井筒恢復開挖，在井深378～507 m段涌水量小于2 m3/h，井筒過平頂山砂巖含水層段工作面預注漿取得預期效果，保證了井筒安全掘進。通過預注漿前后多種物探探測對比及注漿前后涌水量對比分析，為評價工作面預注漿效果及井筒過含水層施工技術提供了行之有效的方法。