趙家寨煤礦西風(fēng)井井筒壁后、壁間注漿技術(shù)研究

李軍鋒 趙真真 史海軍

（河南省新鄭煤電有限責(zé)任公司，河南 新鄭451100）

0 概況

新鄭煤電公司西翼風(fēng)井采用凍結(jié)法施工井筒設(shè)計(jì)深度291.3m，凍結(jié)深度274m,井筒直徑為5.5m。在井筒掘砌施工中穿過(guò)第四系礫石層、砂層和二疊系粉砂巖、細(xì)粒砂巖，為主要的含水層，隨著凍結(jié)壁逐漸融化，井壁出現(xiàn)滲漏水，出水量為45m3/h為保護(hù)井壁及以后的設(shè)施，故決定對(duì)井壁注漿封水。

1 井壁滲漏水原因分析

1）混凝土的收縮及凍結(jié)壁融化膨脹，造成施工接茬縫，因而接茬處成為出水的薄弱處。

2）壁后巖石裂隙水或含水層、涌水，通過(guò)薄弱部位井壁接茬處向外滲水。

2 注漿方案

1）主要注漿區(qū)段

壁間注漿共四段 （集中出水段）：第一段46～91m、第二段101～138m、第三段 142～213m、第四段 220～253m。壁后注漿區(qū)段：井深 253～282m段。

2）采取從下向上注漿，壁間與壁后注漿相結(jié)合，施工工序如下：①罐籠上搭設(shè)工作臺(tái)，從253m處自下而上進(jìn)行壁間注漿。

②壁間注漿結(jié)束后再進(jìn)行253m～282m段壁后注漿，壁后注漿段分兩步施工，第一步淺孔充填注漿；第二步深孔加固注漿。

③當(dāng)注漿結(jié)束后，對(duì)施工范圍進(jìn)行檢查，若有明顯出水位置(大于0.5m3/h)或總涌水量較大，再?gòu)纳舷蛳逻M(jìn)行布孔復(fù)注。

3 注漿參數(shù)選擇

3.1 漿液類型

以水泥單液漿為主，水泥——水玻璃液漿為輔，水泥選用P.O 32.5級(jí)復(fù)合硅酸鹽水泥，水玻璃取模數(shù)2.8～3.2之間40 Be'。

3.2 漿液配比

壁后注漿堅(jiān)持單液漿為主，雙液漿為輔的原則，遵循“單液稀漿—單液稠漿—雙液漿封孔”的原則。

水泥漿 W:C 0.75:1.0（稠漿）～1.5:1.0（稀漿）(重量比)水泥漿：水玻璃 C:S取1:0.5(體積比)。

3.3 注漿要求

由于井壁接茬多，淋水嚴(yán)重出水點(diǎn)集中，同一水平每排深淺孔配合均勻布孔（與上一水平交叉布孔）先用深孔放水泄壓，再用淺孔低壓注漿以加固井壁及圍巖，最后用深孔高壓注漿封水。

3.4 注漿壓力

注漿壓力大小主要取決于注漿孔靜水壓大小，但考慮到巖層的裂隙發(fā)育程度及井壁抗壓強(qiáng)度，壁間注漿工作壓力控制在0.5～2MPa,注漿時(shí)可根據(jù)井壁情況和注入量相應(yīng)適時(shí)調(diào)整注漿壓力。注漿終壓不大于2MPa。壁后注漿壓力：淺孔1.5～2.5MPa,終孔不大于3MPa,深孔工作壓力5～6MPa，終孔不大于8MPa。為縮短施工工期，注漿終量不大于10L/min,持續(xù)時(shí)間不少于15min。

3.5 注漿布眼

壁間注漿段：注漿孔沿井壁水平布置，每排布置10個(gè)注漿孔(與上一水平交叉布孔)，排距2000mm，單孔孔深 550mm，穿透內(nèi)壁進(jìn)入外壁100mm。

壁后注漿段：（1）注漿孔沿井壁深淺孔水平交叉布置，每排布置8～10 個(gè)注漿孔(與上一水平交叉布孔)，排距 3000mm。（2）淺孔：?jiǎn)慰卓咨?200mm。

（3）深孔：?jiǎn)慰卓咨?000mm（考慮單孔深度過(guò)大，深孔施工時(shí)可帶一定角度），并埋設(shè)注漿孔口管(Ф32mm×1000mm)。

（4）根據(jù)漏水量的不同，采用不同的造孔密度、深度埋管方式，不同的材料配比和注漿參數(shù)。

圖1 壁間注漿平斷面圖

圖2 壁后注漿平斷面圖

4 注漿工藝

4.1 埋管

注漿孔徑Φ38mm，注漿管管徑Φ32mm，注漿孔達(dá)設(shè)計(jì)深度后，插入注漿管，注漿管露出井壁50mm～100mm，連接球閥等組件，注漿管一端車絲，另一端車成馬牙扣，埋管前用麻絲分層纏緊并涂上白鉛油，形成注漿系統(tǒng)。同時(shí)在注漿孔下方施工1～2個(gè)Φ38mm導(dǎo)水泄壓孔。

4.2 施工方法

1）注漿系統(tǒng)形成后，首先用清水做串通，沖孔和壓水做實(shí)驗(yàn)，了解注漿孔周圍裂隙情況，確定漿液類型和注漿壓力。

2）注漿時(shí)，根據(jù)沖孔的壓力判斷裂隙多少，若裂隙較少，直接用雙液注漿；若裂隙較多，先單液注漿后雙液注漿注漿封孔，對(duì)壁座下段（壁后注漿）串皮出水孔，先用清水疏通后，再濃漿低壓注漿，終壓不超過(guò)2.0Mpa,已充填好井壁封堵住串皮水為宜，禁止超壓注漿。

3）在同一水平造孔后，先對(duì)出水較大的預(yù)埋孔口管作為受注孔進(jìn)行注漿，其它孔竄漿孔閥門，并達(dá)到設(shè)計(jì)注漿壓力作為該孔注漿結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)。未竄漿孔單獨(dú)注漿，直達(dá)到設(shè)計(jì)注漿壓力。受注孔在注漿中，井壁上沒(méi)有跑漿現(xiàn)象，并達(dá)到設(shè)計(jì)注漿終壓、終量作為該孔注漿結(jié)束的標(biāo)志。

4）注漿時(shí)，要設(shè)專人觀察井壁和壓力變化及檢查管路是否堵塞，以便及時(shí)調(diào)整注漿參數(shù)，并做好記錄。

5）注單液漿時(shí)，若壓力不升，進(jìn)漿量不減時(shí)應(yīng)逐級(jí)加大濃度；反之，應(yīng)依次降低漿液濃度。

6）注漿時(shí)，達(dá)到注漿壓力后，集中出水點(diǎn)涌水量不足0.01m3/h即可結(jié)束該孔注漿。

7）停泵后，立即壓清水沖洗管路和器具，并用備好的水泥進(jìn)行封孔，孔口要平整。

4.3 施工準(zhǔn)備

1）注漿前全面檢查井壁并測(cè)定井筒涌水量。

2）在罐籠上搭設(shè)工作平臺(tái)（工作臺(tái)滿足3人同時(shí)工作及打鉆為宜），首先在一側(cè)罐籠工作臺(tái)上對(duì)井壁造孔，造孔完畢后，在另一罐籠上搭設(shè)工作平臺(tái)并對(duì)井壁造孔。

3）注漿前，進(jìn)行壓水試驗(yàn)，觀測(cè)注漿系統(tǒng)無(wú)漏水現(xiàn)象，以防止漏液。

4.4 施工注意事項(xiàng)

1）壁后注漿的施工順序應(yīng)根據(jù)含水層的厚度分段進(jìn)行，對(duì)漏水段較長(zhǎng)的井筒，應(yīng)由下而上逐段進(jìn)行。

2）壁后注漿的壓力控制在1.1～1.5倍靜水壓為宜，在巖石裂隙中的注漿壓力可適當(dāng)提高。

3）對(duì)井壁無(wú)夾層注漿時(shí)，吸漿量較小，可注性差，擴(kuò)散范圍小，需采取加大注清水壓力擴(kuò)孔，在水內(nèi)加入適量的水玻璃潤(rùn)滑通道，增大終壓措施。

4）注漿期間要由專人注意觀察井壁是否有變形、跑漿、漏漿等現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即停止注漿。

5）在注漿過(guò)程中如出現(xiàn)跑漿時(shí)，可換注雙液漿，并輔助以棉紗、木楔、道釘?shù)榷聺{，或采用間歇注漿法處理。

6）對(duì)井壁無(wú)夾層注漿時(shí)，吸漿量較小，可注性差，擴(kuò)散范圍小，需采取加大注清水壓力擴(kuò)孔，在水內(nèi)加入適量的水玻璃潤(rùn)滑通道，增大終壓措施。

7）嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)注漿壓力進(jìn)行注漿，保證注漿壓力表完好，嚴(yán)禁無(wú)壓力表監(jiān)測(cè)控制進(jìn)行注漿，只要壓力超過(guò)設(shè)計(jì)值，必須及時(shí)泄壓、停機(jī)，如壓力突升或突降，需查明原因，及時(shí)進(jìn)行處理。

5 結(jié)論

實(shí)施壁后注漿后，井筒內(nèi)的總涌水量降至約0.15m3/h。實(shí)踐證明，井筒壁后注漿是一種有效的防治水方法，采用壁后注漿可以有效的將地下含水層的涌水封堵于壁后，同時(shí)還起到加固井壁的作用，井筒施工質(zhì)量得到了有效的保障。

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