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新河礦井井筒與壁后注漿工藝探討的論文
1 工程概況
新河煤礦位于焦作煤田東部,太行山南麓,井田中心西距焦作12km,東南距修武縣城3km。礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為60萬t/a,服務(wù)年限為37.5a。采用立井開拓方式,工業(yè)廣場內(nèi)設(shè)計三個立井,分別為主井、副井和回風(fēng)井。主井井筒表土及風(fēng)化基巖段均采用凍結(jié)法施工,基巖段均采用普通法施工[1]。近期主井井筒淋水測水時發(fā)現(xiàn),井筒井壁淋水增至6.5m3/h,于是組織監(jiān)理單位、施工單位進(jìn)行研究,并對井筒淋水進(jìn)行了復(fù)測,發(fā)現(xiàn)井筒井壁淋水最大值達(dá)到8.2m3/h,經(jīng)研究決定對井筒淋水部位進(jìn)行全井筒壁間、壁后注漿。
2 技術(shù)路線
本次注漿采用下行式充填注漿,即落吊盤由上向下注漿。注漿范圍為全井筒局部出水點及井壁壁間、壁后,確定注漿以單液水泥漿為主,輔助雙液漿封孔(必要時需注入化學(xué)漿,局部出水點跑漿嚴(yán)重時可適當(dāng)摻入鋸末材料,提高注漿效果)[2]。要求注漿孔深度壁座及凍結(jié)基風(fēng)化基巖段部位要穿透井壁,壁間注漿時必須嚴(yán)格控制穿透內(nèi)壁(不得穿透外壁)[3]。
3 注漿材料
3.1 注漿材料
漿液材料采用單液漿+雙液漿。水泥選用復(fù)合32.5水泥,水灰比為1:1,雙液漿C:S=1:1。水玻璃選用液體硅酸鈉型、濃度為38~40玻美度、模數(shù)為2.8的水玻璃。
3.2 漿液的配制
按設(shè)計配比井下采用人工進(jìn)行配料。
3.3 注漿壓力配比參數(shù)選擇
注單液漿時,以濃漿為主,水灰比0.75:1~0.6:1;注雙液漿時水泥漿水灰比為1:1,水泥漿與水玻璃體積比為:1:0.8~1:1。
4 注漿工藝[4]
4.1 設(shè)備布置
(1)工作盤:如利用輔助盤作為工作盤。施工前,將輔助盤清理干凈,喇叭口及各孔口用δ50mm厚木板封嚴(yán)。如利用輔助盤作為工作盤時,施工時周圍要用木楔固定牢固,并加設(shè)防護(hù)欄。(2)利用工作盤注漿時注漿機(jī)設(shè)在工作盤中間,儲漿桶、儲水桶設(shè)在吸漿管路一側(cè),風(fēng)鉆使用后在工作盤上放平。清水從地面由注漿管下放至工作盤儲水桶。(3)水泥等物品用提升吊桶運(yùn)放至工作盤,并放置在靠近儲漿桶側(cè)。
4.2 鉆孔布設(shè)
根據(jù)井壁接茬出水部位,人員站在吊盤上進(jìn)行布孔作業(yè)。先將吊盤上提至此段井壁最上部出水點部位,然后落吊盤,從上向下注漿封堵井壁集中出水點。由專人用風(fēng)鉆按照現(xiàn)場技術(shù)員或有經(jīng)驗的注漿工根據(jù)施工揭露地層出水情況指定的孔位打眼,注漿眼均勻布置為宜。在井壁上用YTP-26型風(fēng)鉆配42mm鉆孔“一”字鉆頭鉆進(jìn)600mm,埋設(shè)套管后,再用28mm鉆頭進(jìn)行注漿眼施工。凍結(jié)段眼深為:打穿內(nèi)層井壁,進(jìn)入外層井壁不超過100mm,凍結(jié)基巖風(fēng)化帶及壁座段眼深為:打穿井壁,眼深1000~1500mm,孔口管外露長度為50mm。每層注漿孔呈交錯布置,每層布置4~6個孔為宜,孔間距及布孔位置視現(xiàn)場情況選擇鉆注,并適當(dāng)加減孔。若造孔后孔內(nèi)不管有無水均需埋管,最后用雙液漿封孔。
4.3 注漿管埋設(shè)
開孔后,將事先加工好的1.2″注漿孔口管馬牙扣端纏上麻絲,抹上鉛油,絲扣端上好管套,用大錘或鉆具將注漿管砸(推)入孔內(nèi)(作為套管),然后將管套擰下,將球閥安裝到注漿孔口管的絲頭上。注漿前,先壓水試驗,球閥與高壓混合器接好后,開動注漿泵用清水沖孔,并作耐壓試驗。
4.4 注漿作業(yè)
(1)注漿管安好閥門,安好混合器,并聯(lián)接好輸漿管路系統(tǒng)。(2)管路系統(tǒng)聯(lián)接好后,關(guān)閉進(jìn)漿閥門,打開各管路開泵用清水試壓,達(dá)到1.2倍的注漿終壓持續(xù)10分鐘無跑水現(xiàn)象即為合格。(3)注漿時,設(shè)專人觀察井壁有無跑漿現(xiàn)象。(4)注單液漿時,若壓力不升,進(jìn)漿不減時,應(yīng)逐漸加大濃度;反之,若壓力上升快,進(jìn)漿量減慢時,應(yīng)依次降低漿液濃度,每更換一次,漿液濃度一般持續(xù)20分鐘。(5)停泵后應(yīng)及時壓清水,沖洗管路和器具。
4.5 注漿記錄
注漿過程中,司泵人員及技術(shù)人員應(yīng)做好詳細(xì)記錄,記錄內(nèi)容如表1。
4.6 注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)
在注漿終壓達(dá)到的情況下,注漿孔不再吸漿,且注漿孔內(nèi)不再涌水,可結(jié)束本孔單孔注漿。井筒集中出水點全部封堵住,水量小于6.0m3/h以下并達(dá)到設(shè)計規(guī)范要求,此時結(jié)束井筒整體注漿工程。
5 注漿分析
5.1 注漿過程分析
根據(jù)現(xiàn)場情況和井壁涌水觀測記錄顯示:(1)各注漿孔注漿壓力達(dá)到設(shè)計終壓值,注入量小于50~60L/min,穩(wěn)定20分鐘以上。(2)注漿結(jié)束時,漿液的水灰比不低于1:1(即1:1漿液或更稀)。(3)注漿壓力比靜水壓力大0.5~1.5Mpa。本次注漿均按設(shè)計配比1:1至0.75:1進(jìn)行,注漿終壓在3Mp~6.5Mp,注漿過程嚴(yán)格按照技術(shù)要求進(jìn)行,符合規(guī)范要求。
5.2 注漿效果分析
井筒凍結(jié)段井壁無集中出水點,基巖段無0.1m3/h以上的集中出水孔。經(jīng)施工單位、監(jiān)理單位、建設(shè)單位三方測得井筒涌水量為0.34m3/h,注漿效果理想。
5.3 注漿小結(jié)
本次自上向下注漿井筒和壁后的充填注漿,技術(shù)路線合理、施工工藝先進(jìn)、防護(hù)措施到位,確保了最終的注漿效果,對該礦井筒安全、防治水工作和礦井的基建工程均有較大的意義,對類似礦井的相似工程具有一定的參考價值。
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