地面預(yù)注漿技術(shù)在祁南煤礦副井中的應(yīng)用

邵晨霞　肖　煒

(1.天地科技股份有限公司；2.煤炭科學(xué)研究總院)

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地面預(yù)注漿技術(shù)在祁南煤礦副井中的應(yīng)用

邵晨霞1,2肖煒1,2

(1.天地科技股份有限公司；2.煤炭科學(xué)研究總院)

摘要通過對(duì)地面預(yù)注漿過程中的注漿壓力、注漿量、注漿堵水帷幕厚度等參數(shù)的分析，結(jié)合祁南煤礦副井改建地面預(yù)注漿施工情況，將數(shù)據(jù)分析結(jié)論與實(shí)際掘進(jìn)施工情況進(jìn)行了對(duì)比，確定了該礦地面預(yù)注漿施工的有效性。

關(guān)鍵詞地面預(yù)注漿煤礦建井防治水

祁南煤礦安全改建工程有箕斗井﹑副井﹑回風(fēng)井3個(gè)井筒，采用立井開拓方式。地質(zhì)報(bào)告和井檢孔鉆探揭露，3個(gè)井筒穿過的地層有第四系，上第三系，二疊系上、下石盒子組，山西組。第四系、上第三系砂層松散，黏土層較厚，橫向可比性較強(qiáng)，黏土層可塑性強(qiáng)；二疊系地層以泥巖、粉砂巖為主，砂巖次之?？傮w上巖體工程質(zhì)量較差，巖性軟弱。3個(gè)井筒均采用凍結(jié)法對(duì)上部沖擊層和基巖風(fēng)化帶實(shí)施特殊鑿井，下部基巖段均采用地面預(yù)注漿法對(duì)施工含水層進(jìn)行治理。本文主要對(duì)副井施工技術(shù)進(jìn)行介紹。

1　副井井筒施工

1.1副井井筒參數(shù)

副井井筒參數(shù)見表1。

表1　祁南煤礦副井改建井筒及凍結(jié)技術(shù)參數(shù) m

1.2注漿孔布置

根據(jù)淮北礦業(yè)集團(tuán)公司要求，本工程注漿原則為注漿堵水與井筒硐室及馬頭門加固并重。因此，與常規(guī)井筒注漿工程相比要求更高。為此，需對(duì)副井重點(diǎn)段單液漿加固，選擇4個(gè)S孔進(jìn)行分叉孔施工，采用“三同時(shí)”施工。井筒地面預(yù)注漿工程全部采用直孔+“S”孔的施工方法，先施工直孔，在地面預(yù)注漿直孔段施工結(jié)束后，注漿鉆機(jī)撤出井盤，進(jìn)行凍結(jié)施工，注漿鉆機(jī)在外圍進(jìn)行地面預(yù)注漿“S”孔施工。在井筒掘砌爆破影響圈以外形成有效帷幕，帷幕厚度不小于7 m。注漿孔均布置在凍結(jié)荒徑以外，考慮到注漿鉆孔偏斜率，預(yù)留出注漿套管落點(diǎn)至井筒荒徑的安全距離，并兼顧鉆機(jī)擺放，設(shè)計(jì)注漿布孔圈徑及鉆孔個(gè)數(shù)。

副井注漿直孔地面均勻布置，“S”孔根據(jù)凍結(jié)現(xiàn)場(chǎng)施工情況布置，并確保鉆孔落點(diǎn)進(jìn)入注漿靶域設(shè)計(jì)范圍。

副井注漿起始深度與凍結(jié)段重合20 m，注漿終止深度超過井筒設(shè)計(jì)深度10 m。

注漿設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。

表2　祁南煤礦副井井筒注漿設(shè)計(jì)參數(shù)

1.3注漿壓力

注漿壓力是克服漿液流動(dòng)阻力,使?jié){液在巖層裂隙(以及層界面、破碎帶)中流動(dòng)、擴(kuò)散、充填、壓密的動(dòng)力，是最重要的注漿參數(shù)之一。注漿過程中巖帽段注漿終壓為靜水壓力1.5～2.0倍[1]；其它注漿段注漿終壓為靜水壓力的2.0～2.5倍,注漿工程中可以根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)節(jié)。

副井各注漿段注漿終壓及設(shè)計(jì)終壓對(duì)比如表3、表4。

由表3、表4可知，副井各注漿段注漿終壓均不小于設(shè)計(jì)注漿終壓值，滿足設(shè)計(jì)要求。

表3　直孔注漿終壓與設(shè)計(jì)終壓對(duì)比

表4　S孔注漿終壓與設(shè)計(jì)終壓對(duì)比

2　注漿質(zhì)量分析

2.1漿液注入量分析

副井井筒各注漿段注漿情況匯總見表5。

表5　祁南煤礦副井改建井筒地面預(yù)注漿工程匯總

由表5可知，副井直孔平均注入量為48.77m3/m，共注漿61次，注漿7412.5m3，滿足設(shè)計(jì)要求；S孔平均注入量為35.52m3/m，共注漿91次，注漿19998m3，滿足設(shè)計(jì)要求；分叉孔平均注入量為12.6m3/m，共注漿23次，注漿3278m3，滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2各注漿段交圈情況分析

根據(jù)全井筒的注漿量反算漿液擴(kuò)散半徑[2],L=11.24 m。各注漿段交圈統(tǒng)計(jì)見表6。

表6　井筒帷幕厚度統(tǒng)計(jì) m

由表6可知，各注漿段帷幕厚度均滿足設(shè)計(jì)要求，僅1 013～1 078 m段稍顯薄弱，在井筒掘進(jìn)時(shí)需要特別注意。

3　結(jié)　語

通過對(duì)注漿參數(shù)的分析及統(tǒng)計(jì)，注漿壓力、注入量等注漿參數(shù)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，井筒在1 013 m以上的防水帷幕厚度均比較理想，在最后一段1 013～1 078 m段相對(duì)較薄弱，在開挖過程中應(yīng)多加注意。地面預(yù)注漿施工結(jié)束后，井筒已經(jīng)開挖至860 m，從實(shí)際開挖情況看，注漿效果良好。開挖過程中井筒剩余涌水量小于1 m3/h，井下用水需從地面向井下輸送。在保證井筒安全的同時(shí)，為井下施工營造了一個(gè)干爽、舒適的施工環(huán)境。事實(shí)證明，本次地面預(yù)注漿施工是有效的，注漿效果顯著。

參考文獻(xiàn)

[1]中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科技發(fā)展部.MT/T 1058—2008立井井筒地面預(yù)注黏土水泥漿技術(shù)規(guī)范[S].北京：國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，2008.

[2]周興旺.注漿施工手冊(cè)[M].北京.煤炭工業(yè)出版社，2013.

(收稿日期2016-04-19)

邵晨霞(1975—)，女，工程師，100013 北京市朝陽區(qū)和平里青年溝路5號(hào)。