梁寶寺二號井副井井筒防治水施工技術(shù)

白傳軍 王 平

（中煤第三建設(shè)集團(tuán)二十九工程處，安徽 宿州 234000）

一、井筒水文地質(zhì)

副井基巖段含水層共分九層，根據(jù)《梁寶寺二號井副井井筒檢查孔地質(zhì)報告》，結(jié)合各抽水、測井等數(shù)據(jù)，根據(jù)其特征對含水層評價如下：Ⅰ含：即風(fēng)化帶含水層，厚5.20m的細(xì)砂巖，淺灰色，弱含水層。Ⅱ含：由1層淺灰～灰綠色的細(xì)砂巖和1層灰白色的粗砂巖組成，厚16.90m，中～弱含水層。Ⅲ含：由1層細(xì)砂巖、2層中砂巖和1層粗砂巖組成，厚25.30m，中～弱含水層。Ⅳ含：由1層中砂巖和1層粗砂巖組成，厚12.60m，中～弱含水層。Ⅴ含：由1層細(xì)砂巖和1層中砂巖組成，厚16.40m，中～弱含水層。Ⅵ含：由1層中砂巖和1層粗砂巖組成，厚10.80m，弱含水層。Ⅶ含：由1層細(xì)砂巖和1層中砂巖組成，厚5.00m，弱含水層。Ⅷ含：即3煤底板砂巖含水層，為1層厚15.70m的細(xì)砂巖，為弱含水層。Ⅸ含：即三灰含水層，厚4.50m，，弱含水層。地質(zhì)資料顯示，各含水層之間巖性組合，雖具有一定的阻水性，但隔水層變薄處和有可能出現(xiàn)的斷裂發(fā)育處有效隔水層整體減薄而阻水能力會下降。

二、水文綜合分析

表土段采用凍結(jié)法施工，嚴(yán)格監(jiān)控混凝土添加劑的合理加入量，加強(qiáng)混凝土震搗，增強(qiáng)井壁防水能力，同時在套砌內(nèi)層井壁時預(yù)埋夾層注漿管，提高夾層材料安裝質(zhì)量，待井壁解凍后適時進(jìn)行井筒夾層注漿。基巖段采用鉆爆法施工，因此在本井筒施工中必須堅持“有疑必探，先探后掘”的原則，實施“截、導(dǎo)、排、封、擋、探、注”的綜合治水方案，同時對副井筒通過的含水層厚度不大，埋藏深的特點(diǎn)，適當(dāng)進(jìn)行工作面探水注漿。

三、防治水技術(shù)

（一）凍結(jié)段防治水技術(shù)。井壁施工過程中，應(yīng)保證井壁施工的連續(xù)性，以避免或減少井壁施工收縮縫，防止井壁接茬處出水。在設(shè)計和施工過程中產(chǎn)生的施工收縮縫位置應(yīng)預(yù)埋注漿孔口管，以便收縮縫出水時，及時進(jìn)行注漿封堵。嚴(yán)格保證砼配合比及砼強(qiáng)度等級，并加強(qiáng)震動棒震搗效果。在施工凍結(jié)段外壁需摻加高效防凍早強(qiáng)減水劑；在施工凍結(jié)段內(nèi)壁需摻加防滲密實劑。待整個井筒解凍后，進(jìn)行夾層注漿，減少井筒出水。

（二）基巖段防治水技術(shù)。副井井筒基巖段采用鉆爆法施工，有9個含水層，垂深638.5～1097.6m，含水層累厚112.4m，分布較深，豎向裂隙發(fā)育。對含水層段進(jìn)行工作面探水注漿。為確保注漿效果，擬采用短段分層加密鉆孔探水注漿方案。

1止?jié){墊鋪設(shè)。（1）止?jié){墊厚度計算。本次工作面探水注漿選用單液平底形混凝土止?jié){墊。利用公式計算如下：

式中：B--止?jié){墊厚度 m；P0--注 漿 壓 力kg/cm2；r--井 筒 荒 半 徑r=9.2÷2=4.6m；[a]--混凝土允許抗壓強(qiáng)度kg/cm2；[a]=R/k=600×2/3÷2=200（kg/ cm2）；K--安全系數(shù)K=2

井壁強(qiáng)度驗算：

[a’]--井壁實際承受壓力 MPa；D--井筒凈直徑D=6.5m；E—井壁厚度E=1.35m；P--注漿壓力 取第六段注漿壓力P=15.9MPa；h--球面高。與止?jié){墊連接處井壁混凝土設(shè)計標(biāo)號為C50，28天齡期的允許抗壓強(qiáng)度為500×2/3=33.3MPa>31.75MPa， 滿 足 注漿要求。（2）止?jié){墊澆筑施工。澆注混凝土前，嚴(yán)格按照設(shè)計要求孔位預(yù)埋Φ127×6mm無縫鋼管，上焊高壓法蘭，做打鉆注漿孔口管。上端高出止?jié){墊0.5m；管壁外用16#螺紋鋼筋纏繞并焊牢。止?jié){墊混凝土采用C60砼，澆筑砼時，要保持連續(xù)不得中斷，工作面要分片用震搗捧震搗，同時應(yīng)防止孔口管位移或偏斜，且在止?jié){墊上部泵位附近預(yù)留一個0.5m3的水窩，以便注漿施工時排水。止?jié){墊凝固后，要連同預(yù)埋的孔口管進(jìn)行耐壓試驗，耐壓試驗壓力要求達(dá)到設(shè)計終壓，若達(dá)不到，則進(jìn)行止?jié){墊加固注漿。

2注漿參數(shù)設(shè)計。（1）注漿孔布置。工作面探水注漿設(shè)計注漿孔數(shù)利用公式如下：N=π（D-2A）/L=10個；N-注漿孔數(shù)，個；D-井筒凈直徑，m，A-注漿孔與井壁距離，取0.8m，L-注漿孔間距，取1.5m。另外設(shè)計檢驗鉆孔1個，每段共11個孔。注漿孔布置一圈，要求注漿孔與井壁距離為0.8m，注漿孔間距為1.5m，均勻布置。止?jié){墊耐壓試驗合格后，在注漿孔上安裝高壓閘閥方可鉆進(jìn)施工，施工時，先在井筒周圈布置4個鉆孔進(jìn)行探水（兼注漿孔），若單孔涌水量小于2m3/h，則注漿封孔，施工井筒。若單孔水量超過2m3/h，則要嚴(yán)格按照布孔要求施工全部鉆孔，鉆注順序為對稱開孔注漿。（2）注漿壓力。設(shè)計注漿壓力為靜水壓力的1.5倍，注漿終壓為靜水壓力的2倍。（3）漿液材料選擇及現(xiàn)場漿液配制。本次注漿選用單液水泥漿為主，但遇漿液消耗量特別大時，為控制擴(kuò)散范圍，可考慮摻速凝劑，或用水泥-水玻璃雙液漿，水泥選用新鮮42.5R硅酸鹽水泥，水玻璃選用20-40Beˊ。單液水泥漿注漿時，視壓水吸水量確定起始濃度，一般按先稀后濃方式調(diào)配漿液。若遇可注性較差情況，每次注漿前可考慮注入1～2m3水玻璃予處理，提高可注性。速凝劑選用現(xiàn)有的三乙醇銨和氯化鈉復(fù)合速凝早強(qiáng)劑，其用量分別是水泥量的0.05%和0.5%。

3注漿施工。（1）工藝流量。單液水泥漿經(jīng)二次攪拌—注漿泵—輸漿管—控制閥—孔口管—巖層裂隙。（2）壓水試驗。每孔終孔測水后接通輸漿管路進(jìn)行壓水試驗，壓力由小到大逐步升壓到最大注漿終壓，測定各不同壓力參數(shù)時的吸水量并繪制吸水量曲線，壓水時間可為20～30分鐘。并根據(jù)壓水結(jié)果，確定起始漿液配比。（3）壓力調(diào)整。注漿壓力變化有時漸變，有時呈波狀，調(diào)整壓力應(yīng)與孔內(nèi)情況、漿液濃度等密切配合，當(dāng)漿液濃度確定后，用人為的方法控制泵量，使壓力達(dá)到終壓。（4）漿液調(diào)整。漿液在巖層裂隙充填階段中，如壓力和進(jìn)漿量穩(wěn)定不變時，應(yīng)逐級加大濃度，如壓力上升快，進(jìn)漿量很快減小，應(yīng)依次降低漿液濃度，每改變一次漿液濃度可持續(xù)20分鐘。（5）注漿結(jié)束前，應(yīng)壓注清水，使管路大部分漿液注入巖層裂隙中去。但要防止清水壓入地層，當(dāng)壓清水時需及時通知井下準(zhǔn)備閉閥泄?jié){，然后清洗整個注漿系統(tǒng)。

四、建議

（一）施工前形成臨時排水系統(tǒng)，并試運(yùn)轉(zhuǎn)，保證設(shè)備專業(yè)人員充足。

（二）在凍結(jié)段嚴(yán)格監(jiān)控混凝土添加劑的合理加入量，加強(qiáng)混凝土震搗，增強(qiáng)井壁防水能力，同時在套砌內(nèi)層井壁時預(yù)埋夾層注漿管，提高夾層材料安裝質(zhì)量，待井壁解凍后適時進(jìn)行井筒夾層注漿。

（三）基巖段施工必須堅持“有疑必探，先探后掘”的原則，實施“截、導(dǎo)、排、封、擋、探、注”的綜合治水方案。

[1]孫鵬翔.立井井筒水下混凝土止?jié){墊施工工藝的研究與應(yīng)用[J].建井技術(shù)，2010（04）.