掘砌立井預注漿過含水帶施工工藝

師培俊

（山西宏廈第一建設有限責任公司，山西 陽泉 045000）

1 概況

新大地公司回風立井井筒設計凈直徑8m，井深472m，采用C25素砼支護，壁厚500mm。現已掘進286m，目前井底揭露2m泥巖，上部為砂巖（厚18m）。8月15日0點班放炮后工作面出現涌水，15日8點班10時，礦建十部會同新大地公司地測、監理有關人員進行測水，測得涌水量為15m3/h。4點班炮后涌水增大，16日0點班測得涌水量為50m3/h（含井壁淋水約8.6m3/h）。

針對本次涌水，集團公司組織相關單位、部門研究確定了涌水處理及防治水措施。結合回風立井目前現狀，采用工作面構筑止漿墊后進行工作面預注漿堵水。根據揭露砂巖含水情況及下部巖層情況，計劃對回風立井-286m～ -333m（段高47m）預注漿堵水施工。

2 注漿施工方案的確定

為回風立井下部注漿提供鉆眼、注漿止漿條件[1]，澆注砼止漿墊3.6m（-286m～282.4m，含濾水層1m），澆注砼止漿墊前先鋪濾水層1m，在井底拋入碎石1m，并在出水位置安裝2個濾水桶，濾水桶規格：Φ500mm×3.9m，桶底部高1m開Φ20×50mm五花孔，桶內安置潛水泵，澆筑止漿墊時利用濾水桶內潛水泵配合吊泵排水，以保證止漿墊澆筑質量，上部截水槽內的水，可引入濾水桶內。止漿墊澆注高度3.6m（含加固后濾水層）。在澆筑止漿墊時，預埋鉆注孔口管。注漿孔布置數目按下式計算。

式中：

N-注漿孔數，個；

D-井筒凈直徑，8m；

A-孔口距井筒凈徑距離，取0.5mm；

L-孔間距，取1.4m。

計算取16個孔，環形布孔以井筒中心為圓心，半徑3.8m（距凈井壁0.5m）均勻布置16個孔，孔間距1.4m（弧長），井中心布孔1個作為檢查孔，共計布孔17個。預埋鉆注孔口管規格：Φ108mm×3.9m×17根（末端帶法蘭）。鉆注孔終孔落底位置距凈井壁2～3m，孔口管傾角3～4°。

在止漿墊上方搭建2.0m高的鉆機工作平臺。工作平臺Φ7.5m，高2.0m，平臺用50mm厚木板嚴密鋪實(僅留下人口)，保證平臺平穩牢固可靠。并將風、水、電接至工作平臺。為保證止漿墊的抗壓強度，等止漿墊凝固后，對孔口管及止漿墊使用水泥水玻璃雙液注漿加固，止漿墊與井壁無跑漿、漏水現象，孔口管做耐壓試驗承受壓力不小于4MPa后，方可進行鉆探施工。鉆注施工段高為50.6m，鉆注孔設計鉆進孔深50.6m。對孔口管加固注漿、等凝、做耐壓試驗、安裝防突水裝置后，使用ZDY-1900S型鉆機，配Φ75mm鉆頭，鉆孔按設計孔深采用無芯鉆進，進行鉆注施工。

為了保證注漿效果，鉆注順序為：先鉆注單號孔，再鉆注雙號孔。16個鉆孔均達到終孔位置，最后通過檢查孔來確保施工的質量。在進行注漿的時候，應合理地控制注漿的程序。在鉆進時如果鉆孔的涌水量大于3m3/h必須進行注漿。漿液以水泥為主料，以水玻璃為輔料。單孔注漿結束后（尚未終孔），需跳孔(將鉆機移至相對孔號)進行下一鉆孔鉆注。為了保證注漿的有效性，在注漿時都應該對每個鉆孔進行重復性注漿，以保證裂隙都被堵住。雖然重復性注漿增加了鉆進的工程量，但是能大幅度提高注漿的效果。直至各孔都經過反復鉆進、注漿達到設計深度50.6m，并達到設計注漿終壓。注漿壓力控制在4.0MPa。

3 施工參數的確定

本次注漿施工單液漿為主、雙液為輔[2]。W:C取（水灰比）1.0:0.5～1.0:1.5，C:S取（體積比）1.0:0.4～1.0:1.0，水泥選用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥。水玻璃取模數2.4～2.6，46Bè和模數2.8以上46Bè。濾水層碎石1m高，體積64m3，止漿墊混凝土2.6m高，體積165m3。濾水層加固充填（雙液），64×0.6×0.854=32.8t（水泥），水玻璃約18t。

確定注入量的條件是依據漿液在壓力的推動下擴散所形成的指令帷幕，以及巖層中的裂隙發育程度等。

式中：

R0-漿液指令擴散半徑，3.0m；

h-平均裂隙率2%；

H-含水層段高（47×16不含止漿墊、16孔）；

C—修正系數，1.3。

Q=553m3，約折合水泥443t（不含構筑止漿墊），水泥預計用量：445t（不含構筑止漿墊混凝土165m3）。注漿的施工流程如圖1所示。

圖1 注漿施工流程圖

全部鉆注孔鉆注到設計深度，達到注漿終壓、終量，檢查孔內終孔水量小于0.5m3/h，作為鉆注施工結束標準。

工作面預注漿結束恢復掘進后，預留20m超前距進行鉆探，鉆探深度以50m為宜，同時考慮盡可能使鉆探孔終端位于泥巖中。若探得下方巖層涌水量大于等于10m3/h，則仍需進行工作面預注漿堵水；若探得下方巖層涌水量小于10m3/h，則掘進通過后進行壁后注漿堵水。

4 注漿施工安全技術措施

（1）構筑止漿墊施工前，應確定預埋孔口管、濾水桶的位置。在構筑止漿墊過程中，對預埋孔口管、濾水桶及時檢校，確保止漿墊按照設計施工。構筑止漿墊及預埋孔口管要求：澆筑砼止漿墊前，對工作面進行清理，按設計位置、方位、頂角預埋鉆注孔口管、安置濾水桶；在澆筑混凝土止漿墊時，應不斷對孔口管方位、角度進行校正。

（2）搭建鉆機工作平臺需安設牢固，各連接部必須緊密。風、水、電、輸漿等管路（線）接至鉆機平臺，管路（線）必須擺放、懸掛，確保可靠。

（3）鉆進前必須安裝防突水裝置，保證機構可靠，校對方位、傾角后，方可鉆進。

（4）注漿前必須對設備及輸漿管路進行耐壓試驗并保證暢通、不漏。注漿應按照設計要求進行，必須達到設計注漿壓、終量。各鉆注孔鉆注深度，必須達到設計要求，不得有漏打、漏注發生。

（5）升降鉆具時，鉆手操作要穩，精力集中；禁止調整手把或做其他工作，不準雙手同時離開手把，或手摸、腳蹬鋼絲繩。操作時應與機前人員密切配合；注意提引器運行狀態及到位情況，防止碰掛。

（6）在擴孔或掃孔時，應由熟練人員操作。

（7）透水情況發生時，井下人員采取措施及避災，如圖2所示。

圖2 透水情況發生井下人員采取措施及避災流程圖

5 結語

注漿施工方案9月21日開始鉆眼、預注漿，10月2日經監理、礦方、公司共同測水，鉆孔出水量為0.2m3/h，符合設計要求，鉆注施工結束。現場監測結果表明，在工作面進行注漿時，注漿液采用水泥為主料，水玻璃為輔料，工作面的涌水得到了有效的控制，達到了工作面安全掘進的條件要求。