梁寶寺二號井副井井筒防治水施工技術

白傳軍 王 平

（中煤第三建設集團二十九工程處，安徽 宿州 234000）

一、井筒水文地質

副井基巖段含水層共分九層，根據《梁寶寺二號井副井井筒檢查孔地質報告》，結合各抽水、測井等數據，根據其特征對含水層評價如下：Ⅰ含：即風化帶含水層，厚5.20m的細砂巖，淺灰色，弱含水層。Ⅱ含：由1層淺灰～灰綠色的細砂巖和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的細砂巖，為弱含水層。Ⅸ含：即三灰含水層，厚4.50m，，弱含水層。地質資料顯示，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的斷裂發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

表土段采用凍結法施工，嚴格監控混凝土添加劑的合理加入量，加強混凝土震搗，增強井壁防水能力，同時在套砌內層井壁時預埋夾層注漿管，提高夾層材料安裝質量，待井壁解凍后適時進行井筒夾層注漿。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、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，適當進行工作面探水注漿。

三、防治水技術

（一）凍結段防治水技術。井壁施工過程中，應保證井壁施工的連續性，以避免或減少井壁施工收縮縫，防止井壁接茬處出水。在設計和施工過程中產生的施工收縮縫位置應預埋注漿孔口管，以便收縮縫出水時，及時進行注漿封堵。嚴格保證砼配合比及砼強度等級，并加強震動棒震搗效果。在施工凍結段外壁需摻加高效防凍早強減水劑；在施工凍結段內壁需摻加防滲密實劑。待整個井筒解凍后，進行夾層注漿，減少井筒出水。

（二）基巖段防治水技術。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，豎向裂隙發育。對含水層段進行工作面探水注漿。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止漿墊鋪設。（1）止漿墊厚度計算。本次工作面探水注漿選用單液平底形混凝土止漿墊。利用公式計算如下：

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

井壁強度驗算：

[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。與止漿墊連接處井壁混凝土設計標號為C50，28天齡期的允許抗壓強度為500×2/3=33.3MPa>31.75MPa， 滿 足 注漿要求。（2）止漿墊澆筑施工。澆注混凝土前，嚴格按照設計要求孔位預埋Φ127×6mm無縫鋼管，上焊高壓法蘭，做打鉆注漿孔口管。上端高出止漿墊0.5m；管壁外用16#螺紋鋼筋纏繞并焊牢。止漿墊混凝土采用C60砼，澆筑砼時，要保持連續不得中斷，工作面要分片用震搗捧震搗，同時應防止孔口管位移或偏斜，且在止漿墊上部泵位附近預留一個0.5m3的水窩，以便注漿施工時排水。止漿墊凝固后，要連同預埋的孔口管進行耐壓試驗，耐壓試驗壓力要求達到設計終壓，若達不到，則進行止漿墊加固注漿。

2注漿參數設計。（1）注漿孔布置。工作面探水注漿設計注漿孔數利用公式如下：N=π（D-2A）/L=10個；N-注漿孔數，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。止漿墊耐壓試驗合格后，在注漿孔上安裝高壓閘閥方可鉆進施工，施工時，先在井筒周圈布置4個鉆孔進行探水（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。速凝劑選用現有的三乙醇銨和氯化鈉復合速凝早強劑，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。并根據壓水結果，確定起始漿液配比。（3）壓力調整。注漿壓力變化有時漸變，有時呈波狀，調整壓力應與孔內情況、漿液濃度等密切配合，當漿液濃度確定后，用人為的方法控制泵量，使壓力達到終壓。（4）漿液調整。漿液在巖層裂隙充填階段中，如壓力和進漿量穩定不變時，應逐級加大濃度，如壓力上升快，進漿量很快減小，應依次降低漿液濃度，每改變一次漿液濃度可持續20分鐘。（5）注漿結束前，應壓注清水，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，當壓清水時需及時通知井下準備閉閥泄漿，然后清洗整個注漿系統。

四、建議

（一）施工前形成臨時排水系統，并試運轉，保證設備專業人員充足。

（二）在凍結段嚴格監控混凝土添加劑的合理加入量，加強混凝土震搗，增強井壁防水能力，同時在套砌內層井壁時預埋夾層注漿管，提高夾層材料安裝質量，待井壁解凍后適時進行井筒夾層注漿。

（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、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漿墊施工工藝的研究與應用[J].建井技術，2010（04）.