楊村煤礦副井超深凍結孔施工技術

摘 要:本文主要介紹超深凍結深度、深厚表土層、強風化帶凍結鉆孔施工方案設計及施工技術。

關鍵詞:布孔方案設計 測斜糾偏 焊接打壓 泥漿管理

中圖分類號:U2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)04(c)-0058-01

1 工程概況

楊村煤礦設計生產能力5.0MT/a，采用立井開拓方式，在工業場地內布置主、副、風三個井筒，均采用凍結法施工。副井井筒凈直徑為Ф7.5m，凍結深度為725m，表土層埋深為536.65m，強風化帶埋深為674.95m，弱風化帶埋深為703.55m。第四系松散層以砂質粘土、砂層為主其中土層累計厚度183.37m占34%，砂層累計厚度353.28m占66%。

2 水文地質

新生界松散層主要有4層含水層和3層隔水層組成。

第一含水層32.70m，第一隔水層32.80m～59.10m;

第二含水層59.10～85.30m，第二隔水層85.30～96.85m;

第三含水層96.85m～320m，第三隔水層320.00m～445.35m;

第四含水層底界埋深445.35～536.65m。

下第三系砂礫巖含水層厚度為133.9m，二疊系基巖強風化帶厚4.4m，弱風化帶厚28.60m。

3 設計方案

3.1 鉆孔布置

楊村煤礦副井設計采用三圈孔加防片幫孔凍結。

各圈孔凍結深度確定如下:

(1)防片幫孔10/10個:孔深為210/420m，差異、插花凍結方式。

(2)內圈孔25個:孔深為660m，為加強凍結孔。

(3)中圈孔26/26個:孔深為687/725m，為主凍結孔，差異凍結方式。

(4)外圈孔56個:孔深為681m，為加強凍結孔。

(5)布置測溫孔5個，水文孔4個。

(6)布置熱循環孔32個，為防止凍結影響井架基礎質量，在四個井架基礎方向設計4組共32個熱循環孔，每組分內外兩排，內排4個孔距相對應的中圈孔距離為1.8m，外排4個孔，中間兩孔距相應的外圈孔距離為882mm，另兩個孔呈不對稱分布。

(7)補充取芯孔1個，深度為1011.9m，位置為w29孔孔位，該孔施工后下部進行封閉，上部仍然下入凍結管，作為正常凍結孔使用。

設計各類鉆孔總工程量為103351m。

3.2 凍結管結構

(1)防片幫孔:300m以上采用140×6mm無縫鋼管，300m以下采用140×7mm無縫鋼管，采用內接箍連接方式。

(2)內圈孔、中圈孔:300m以上為159×6mm無縫鋼管，300m以下為159×7mm無縫鋼管，采用內接箍連接方式。

(3)外圈孔:300m以上采用168×6mm無縫鋼管;300m以下采用140×7mm無縫鋼管，300m以上外采用外接箍連接，300m以下內接箍連接方式。4個井架基礎附近的18個鉆孔，300m以上采用108×5mm無縫鋼管，40m以上采用保溫材料保溫，300m以上外采用外接箍連接，300m以下內接箍連接方式。

(4)測溫孔、水文孔、隔熱孔:測溫管采用127×5mm無縫鋼管，外接箍連接。

3.3 質量標準和要求

偏斜要求:凍結孔300m以上不大于2‰，300m以下采用靶域控制，表土層靶域不大于1000mm，基巖段不大于1500mm;防片孔內偏不大于400mm，外圈孔內偏不大于800mm。

孔間距要求:防片孔，210m≤4800mm，420m≤6100mm;內圈孔，表土段孔間距≤4200mm，基巖段≤4800mm;中圈孔，表土段孔間距≤3000mm，基巖段≤4100mm/4800mm;外圈孔，表土段孔間距≤3700mm，基巖段≤4200mm。

4 工程施工情況

4.1 基礎施工

為保證鉆孔垂直度和便于鉆機移位，施工了牢固、平整的灰土盤?；彝帘P的施工規格及技術要求:a、三七灰土盤直徑48m，砼灰土盤直徑42m，能滿足鉆機安裝和移位要求。b、在三七灰土盤之上建造厚度0.40m的砼灰土盤，并預留出鉆孔位和泥漿循環溝槽。c、砼灰土盤采用C30砼，表面平整、光潔，允許誤差小于5mm。

4.2 鉆孔結構

a、防片幫孔、內圈孔、中圈孔、測溫孔、水文孔孔徑根據凍結管規格均鉆孔孔徑為190mm。

b、外圈孔根據凍結管規格:0～300m孔徑為215mm;300以下孔徑為190mm。

4.3 孔位

布孔時先將經緯儀支在井心，以正北的井心十字樁為起點，按照計算好的數值順序撥角，用鋼尺量出徑向距離和孔間距，對每一圈孔都必須進行閉合。

4.4 孔深

在鉆進過程中隨時丈量孔深，一般都在鉆孔結束前起鉆丈量全長，打夠深度時測斜提鉆下管。為確保凍結管下放深度，下管前按設計要求規格對凍結管逐根進行丈量、檢查配管，配好管后通知監理、礦方進行驗管，經檢驗合格后才準許運至鉆機進行下放。凍結鉆孔施工結束后，凍結方又進行了凍結管下放深度復測，下管深度均符合設計要求。

4.5 偏斜及孔間距

在施工過程中，0～100m采用經緯儀燈光測斜，其特點是比較直觀、經濟、省時、測量準確。100m以下采用JDT-5型陀螺測斜儀，基本測點間距為60m左右特殊地層加密測斜。

鉆孔施工結束后，根據鉆孔實際孔位，對各水平凍結孔最大孔間距進行了統計，各水平凍結孔最大孔間距均符合設計及規范要求。

4.6 泥漿管理

本工程采用低固相泥漿作沖洗液，以攜帶巖粉、冷卻鉆具和保護孔壁。

泥漿的主要成分是膨潤土，添加劑主要有純堿(添加量為膨潤土用量0.5%～1.5%)，纖維素(添加量為膨潤土用量的0.3%～0.5%)，腐植酸甲(添加量為膨潤土用量的0.1%～0.3%)。

泥漿的主要性能指標為:粘度18-25S，密度1.15～1.25t/m3，含砂量≤4%，膠體率≥97%。

鉆進過程中，用振動篩進行除砂，以保證泥漿密度、粘度、含砂量等指標符合鉆進要求。對泥漿的調配使用設專人管理，對相關參數進行專項測試。

4.7 凍結管焊接、打壓

凍結管焊接時管材、管箍、焊條材質一致，焊接厚度不低于凍結管壁厚，無砂眼，無裂紋，管端對正，保證同心度，焊接按焊接工藝進行焊接。

施工中每個鉆孔下凍結管結束后，都按設計要求進行了打壓試漏，全部凍結孔打壓試漏結果都符合設計及規范要求。施工后期，對已完工的凍結孔進行了二次打壓，所有凍結孔打壓均合格。

5 結語

楊村礦副井凍結造孔工程是目前我國凍結造孔深度較深，地層條件極復雜，施工難度較大的特例工程。在施工中，施工方對孔位、孔深、孔斜、下管深度、鉆孔打壓等方面嚴格按施工組織設計及規范要求施工，工程質量優良，滿足下一步施工要求，為同類工程施工提供了有力借鑒。