井筒注漿工藝分析與應(yīng)用

代守樂 杜 鵬 張晶潔

（河南興平工程管理有限公司 467000）

井筒注漿工藝分析與應(yīng)用

代守樂 杜 鵬 張晶潔

（河南興平工程管理有限公司 467000）

對井筒治水的研究，是井筒治水的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，所以對治水方法的研究直接關(guān)系到井筒施工的成敗。本工程以平頂山砂巖段為例，對注漿鑿井法工藝進(jìn)行分析，積極推廣和運(yùn)用新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備、提高施工技術(shù)水平和技術(shù)含量，不斷加快施工進(jìn)度。不但施工簡單，并大大縮短了工期。

井筒；治水；注漿；平頂山砂巖段

井筒是礦井的咽喉，在眾多影響建井快速施工的因素當(dāng)中，水害及其防治技術(shù)是最關(guān)鍵的因素。平頂山砂巖，節(jié)理與細(xì)微裂隙極其發(fā)育，含水量大、水壓高，水患嚴(yán)重，導(dǎo)致工期延長甚至停工，為保證工程的順利進(jìn)行必須治水。

平煤股份十礦北二進(jìn)風(fēng)井井筒掘砌工程是進(jìn)風(fēng)井工程施工過程中的一個(gè)重要組成部分，由平頂山平煤設(shè)計(jì)院有限公司設(shè)計(jì)，該井筒主要擔(dān)任十礦三水平二期開采時(shí)期內(nèi)的進(jìn)風(fēng)任務(wù)，設(shè)計(jì)井筒凈直徑8m，井口標(biāo)高+223.000m，井底標(biāo)高-896.572m，井深1119.572m。

含水層最大的平頂山砂巖含水層位于井深338.3～430.4m處，巖層厚92.1m，實(shí)測最大涌水量191m3/h。該段巖層為井筒主要含水層，巖性為淺肉紅色、橫向裂隙不發(fā)育，巖層極具幾何形狀，裂隙開度小、連通性差且不均勻，出水形式以巖層大面積小裂隙涌水為主，該段裂隙分布規(guī)律性較差。

1 注漿治水法

目前井筒常用的治水方法為注漿治水，注漿是把可以凝結(jié)的漿液通過專用的注漿設(shè)備和注漿管路，注入到巖土體的空隙（含孔隙、裂隙）和空洞中去，漿液經(jīng)過擴(kuò)散、凝固、硬化，改變巖土體的力學(xué)性能，降低其的滲透性，提高其強(qiáng)度和穩(wěn)定性，從而實(shí)現(xiàn)加固巖土體和堵水之目的。

2 注漿工藝

當(dāng)井筒施工至含水層時(shí)采取以下方式進(jìn)行注漿堵水：

當(dāng)探水鉆孔單孔涌水量大于5m3/h或綜合涌水量大于5m3/h時(shí)，根據(jù)工作面巖石穩(wěn)定情況，每次留5～10m隔水巖帽，進(jìn)行工作面循環(huán)預(yù)注漿，每次注漿段高按18～20m控制，要求注漿至含水層底板以下5m，每次注漿結(jié)束后，必須打4個(gè)注漿檢查孔，檢查注漿效果。注漿效果明顯或水量小于0.5m3/h且無水壓時(shí)，繼續(xù)掘進(jìn)。

3 注漿方法

工作面預(yù)注漿：工作面預(yù)注漿適用于含水層埋藏較深，層數(shù)較少，井筒涌水量大于40m3/h，含水層具有垂直或傾斜的細(xì)小裂隙的條件。在井筒掘進(jìn)到距含水巖層一定距離時(shí)停止掘進(jìn)，構(gòu)筑混凝土止水墊，隨后鉆孔注漿。然后在止水墊上鉆孔注漿。

該井筒工作面注漿范圍位于井深430m以上，共劃分為22個(gè)注漿段；每次工作面預(yù)注漿共布置41個(gè)注漿孔，俯角83°，注漿順序1→3→5→7→9→11…→41→2→4→6→8→10→12…→40，外圈注漿孔距幫300mm，二圈距外圈孔2m，內(nèi)圈距二圈孔2m，控制井筒輪廓線外5m。檢查孔距井筒中心對應(yīng)布置4個(gè)，俯角90°，當(dāng)檢查孔單孔水量大于1m3/h時(shí)，補(bǔ)打鉆孔繼續(xù)補(bǔ)強(qiáng)注漿；每循環(huán)注20m，掘12m，預(yù)留8m超前距，在井筒外圍形成注漿帷幕，將水堵截在注漿帷幕圈以外。

井筒壁后注漿：井筒施工過程中，當(dāng)井壁涌水量大于10m3/h時(shí)，采取壁后注漿，壁后注漿方式采用上、下行相結(jié)合進(jìn)行注漿堵水，注漿孔的布置采用“三花孔”，在封堵集中漏水點(diǎn)處，直接造孔，在接茬漏水處，均勻上下布孔；壁后注漿孔排距2m，孔距1～1.5m，每排對應(yīng)布置16個(gè)注漿孔，淺孔1～2m，中深孔2～3m，深孔3～5m，依現(xiàn)場實(shí)際出水情況可增減注漿孔。

4 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

對井筒治水的研究，是井筒治水的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，所以對治水方法的研究直接關(guān)系到井筒施工的成敗。本工程以平頂山砂巖段為例，對注漿鑿井法工藝進(jìn)行分析，積極推廣和運(yùn)用新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備、提高施工技術(shù)水平和技術(shù)含量，不斷加快施工進(jìn)度。不但施工簡單，并大大縮短了工期，其創(chuàng)新點(diǎn)有：

（1）根據(jù)平頂山砂巖層裂隙垂直發(fā)育特點(diǎn)，工作面注漿徑向切線孔布置，外圈孔布置順時(shí)針方向，內(nèi)圈孔逆時(shí)針布置。

（2）每個(gè)鉆孔采用分段循環(huán)的注漿方式，以井筒中心為基點(diǎn)：施工完一個(gè)孔后，旋轉(zhuǎn)180°對稱施工另一個(gè)孔；先施工最外圈孔，接著施工二圈鉆孔，最后施工中心孔與檢查孔。

（3）利用雙漿液把裂隙極發(fā)育且連通性好的富含水砂巖層裂隙、孔隙充填飽滿，與巖層固化成密實(shí)整體，形成一個(gè)隔水帷幕，把涌水排擠在井筒周邊5m范圍以外，井筒掘砌過后，局部井壁滲水，可采用壁后注漿封堵，從而達(dá)到綜合防治水目的。

（4）通過井筒工作面預(yù)注漿+壁后注漿，封堵涌水，改變水流方向，同時(shí)增厚、加固井壁，達(dá)到徹底根治井筒涌水的目的，從而實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

5 推廣及應(yīng)用

通過綜合注漿技術(shù)，達(dá)到防治水目的。一方面節(jié)約井壁長期維修費(fèi)用和不斷排水費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益極為明顯；工作面預(yù)注漿及壁后注漿封堵涌水確保地下水資源，保護(hù)地面生態(tài)環(huán)境；另一方面可以為公司乃至國內(nèi)外同類行業(yè)工作面預(yù)注漿+壁后注漿新工藝技術(shù)應(yīng)用方面，提供可借鑒的成果和經(jīng)驗(yàn)。再者，通過注漿消除井筒施工時(shí)突水淹井事故，保證施工安全，由此證明經(jīng)濟(jì)和社會效益非常可觀，已經(jīng)成為當(dāng)今世界發(fā)展的一個(gè)必然趨勢。

[1]徐繼民，裴大文.首山一礦主井井筒施工中的綜合防治水技術(shù)[J].建井技術(shù)，2006，27（6）：8～9.

[2]仝洪昌.立井井筒施工中的綜合防治水技術(shù)[J].建井技術(shù)，2007，28（5）15～17.

[3]郭明生，翟加文，高顯龍.平頂山砂巖段含水層地面預(yù)注漿堵水辦法.中州煤炭，2013：9.

[4]梁祖軍.平煤四礦三水平風(fēng)井井筒工作面預(yù)注漿施工技術(shù)[J].中州煤炭，2007，4（1）：65～66.

TD262

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1004-7344（2016）03-0194-01

2016-1-10