淺議凍結器環形空間充填操作要點

摘要：通過對已施工的凍結器環形空間充填實踐經驗進行總結，歸納出凍結器環形空間充填的操作要點，提高充填的成功率、質量、效率。

關鍵詞：凍結器 環形空間充填 操作要點

0 引言

隨著井筒凍結深度的不斷延伸，全深凍結井筒不斷增加，為防止解凍后凍結器環形空間溝通上下含水層對井筒、巷道形成隱患，凍結器環形空間充填，作為一項措施工程，在施工中大量采用，為確保充填質量、效率現對充填的操作要點進行歸納總結。

1 準備工作

1.1 緩凝水泥漿配方校驗 ①由于不同的廠家生產的水泥、緩凝劑、添加劑品質不同，即使是同一廠家生產不同批次產品性能可能不同，不同施工地點水質、地溫、地層不同，進行緩凝水泥漿配比時要求，每到一個施工地點重新做實驗對配方進行調整。緩凝水泥漿配方中任何一種材料的批次變化時也需要做試驗檢驗配方的可行性確保施工安全，即使所有配料均為發生變化如果工期較長每間隔一段時間也要做試驗校驗配方的可行性確認，防止隨著時間推移水泥及緩凝材料的性能發生變化影響緩凝水泥漿的緩凝效果。②緩凝水泥漿凝固效果不僅受施工地點水質、地溫、地層影響，鉆孔施工中鉆進泥漿對緩凝水泥漿的效果也會產生影響，試驗時也需進行試驗。

1.2 計算緩凝水泥漿用量 凍結器環形空間充填緩凝水泥漿的用量為充填段凍結鉆孔與凍結管環形空間的體積除試驗所得緩凝水泥漿的結石率。如初始參數：孔徑按210mm，凍結管外徑140mm，充填高度凝固后為150m，緩凝水泥漿結石率為：70%，則單孔緩凝水泥用量為：4.12m3。

1.3 計算壓漿量 壓漿量計算可以分三步進行：①第一步計算從注漿泵到鉆孔孔口地面管路體積。②第二步計算壓完漿后鉆桿內緩凝水泥漿高于鉆桿外緩凝水泥漿液面的體積等于鉆桿位于鉆桿外緩凝水泥漿液面以下鉆桿截面積的體積時（確保鉆桿提出后緩凝水泥漿與鉆進泥漿混合最少）需從孔口壓入鉆桿內壓入的泥漿的體積。歸納整理后：壓漿體積=鉆孔深度×鉆桿內面積-緩凝水泥漿體積×鉆桿外面積÷鉆孔面積。如初始參數：孔徑按210mm，鉆桿外徑89mm、內徑69mm，則壓漿體積（立方米）=0.003737×鉆孔深度（米）-0.179615×緩凝水泥漿體積（立方米）。③把第一步和第二步計算的體積相加即該孔需壓入泥漿體積。

1.4 調整鉆孔泥漿參數 鉆孔終孔前對泥漿性能進行調整，確保充填前泥漿性能良好，比重：1.10-1.15之間；粘度：25-30s；失水量：≤20ml。沖凈孔內巖粉防止充填過程中孔內巖粉下沉影響充填效果。

1.5 提鉆下鉆桿 鉆孔鉆進到設計孔深后，確保沖孔效果排凈孔內巖粉，泥漿性能滿足充填要求后，提出鉆進鉆具，下放帶箅子的鉆桿，進行終孔測斜，鉆桿底部距孔底距離不大于0.2m，并不得接觸孔底，提鉆、下鉆過程中注意觀察鉆孔返漿情況及時灌漿防止塌孔。

1.6 排漿 根據環形空間充填體積及泥漿池體積提前排漿為緩凝水泥漿置換出的泥漿騰出地方。

2 緩凝水泥漿配制

嚴格按順序和攪拌時間，按時按量加入各種材料，加入過程中要設專人指揮，所有材料用量都要精確加入，按下述工藝流程進行水泥漿配制。①供水工按計量給水箱打水。②水泥工按計量準備水泥、鈉土。③供水工把經計量的水打入攪拌池。④化學劑工進行緩凝劑的溶解。⑤外加劑溶解臨近結束時，水泥工添加水泥、鈉土到攪拌池。⑥攪拌工開機攪拌。⑦技術人員觀察攪拌狀況，當池內水泥無堆積、全部溶解時，開始計時。⑧攪拌基本均勻后暫停，摻入緩凝劑溶液，再攪拌2分鐘。⑨注漿工開啟閥門，將漿液放入儲漿池。⑩按上述①～⑨攪拌第2批漿液。

3 充填

3.1 壓入緩凝水泥漿 緩凝水泥漿攪拌好后，把壓漿管路接好，確保管路密封，所有旁通閥、灌漿管路都關閉且鉆桿底部距孔底距離不大于0.2m并不得接觸孔底的情況下，緩慢開啟注漿泵將緩凝水泥漿壓入鉆孔內。

3.2 壓入鉆進泥漿 緩凝水泥漿壓完后為確保泥漿管路及鉆桿內的緩凝水泥漿都能到達鉆孔充填位置，需壓入一定量的鉆進泥漿置換管路內的緩凝水泥漿，用來壓漿的泥漿池要確保泥漿性能良好，泥漿溝槽封堵好，做到不漏、不滲，壓漿量要嚴格控制防止壓入過多、過少，增加緩凝水泥漿與鉆進泥漿的接觸面，降低充填效果、增加下管難度。

4 提鉆、下管

4.1 提鉆 ①緩凝水泥漿液面內的鉆具要用1檔慢慢勻速上提，其他立根可正常上提，減小提鉆過程中增加緩凝水泥漿與化學漿的混合，提高充填成功率。②提鉆過程中要及時用優質泥漿灌孔，防止塌孔。在以往施工中曾出現提鉆過程中塌孔和下管過程塌孔導致凍結管下放不到底重新充填的情況。

4.2 下管 ①在確保焊接質量的情況下，盡量縮短焊接時間。②下管過程中要注意觀察鉆孔返漿情況，發現塌孔要及時處理。③下管過程中若阻力較大可在凍結管內適當加水（1-2噸）提高凍結管自重，確保下管順暢，加水要在凍結管進入緩凝水泥漿液面前進行，防止凍結管在緩凝水泥漿中長時間靜止不動。加水不可過多防止出現意外情況需提凍結管時提不動。④如下管過程中發現阻力較大無法順利下放時，嚴禁凍結管停留靜止不動，要緩慢上下竄動，如仍不能下放，要果斷把凍結管提出，重新下置鉆具用泥漿沖孔把緩凝水泥漿置換出來，重新進行充填。防止凍結管即下放不到底也提不上來無法處理。

5 結束語

凍結器環形空間充填效果受施工地點水質、地溫、地層及鉆進泥漿質量、鉆孔內情況多種因素影響，要確保充填效果需從各環節把關。

參考文獻：

[1]趙嘉亮，赤風啟，郝明強.凍結器與地層環形空間充填研究[A]. 礦山建設工程新進展——2006全國礦山建設學術會議文集（上冊）[C].2006.

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作者簡介：楊志國，助理工程師，主要從事凍結鉆孔施工。