地面預注漿技術在祁南煤礦副井中的應用

邵晨霞　肖　煒

(1.天地科技股份有限公司；2.煤炭科學研究總院)

?

地面預注漿技術在祁南煤礦副井中的應用

邵晨霞1,2肖煒1,2

(1.天地科技股份有限公司；2.煤炭科學研究總院)

摘要通過對地面預注漿過程中的注漿壓力、注漿量、注漿堵水帷幕厚度等參數的分析，結合祁南煤礦副井改建地面預注漿施工情況，將數據分析結論與實際掘進施工情況進行了對比，確定了該礦地面預注漿施工的有效性。

關鍵詞地面預注漿煤礦建井防治水

祁南煤礦安全改建工程有箕斗井﹑副井﹑回風井3個井筒，采用立井開拓方式。地質報告和井檢孔鉆探揭露，3個井筒穿過的地層有第四系，上第三系，二疊系上、下石盒子組，山西組。第四系、上第三系砂層松散，黏土層較厚，橫向可比性較強，黏土層可塑性強；二疊系地層以泥巖、粉砂巖為主，砂巖次之。總體上巖體工程質量較差，巖性軟弱。3個井筒均采用凍結法對上部沖擊層和基巖風化帶實施特殊鑿井，下部基巖段均采用地面預注漿法對施工含水層進行治理。本文主要對副井施工技術進行介紹。

1　副井井筒施工

1.1副井井筒參數

副井井筒參數見表1。

表1　祁南煤礦副井改建井筒及凍結技術參數 m

1.2注漿孔布置

根據淮北礦業集團公司要求，本工程注漿原則為注漿堵水與井筒硐室及馬頭門加固并重。因此，與常規井筒注漿工程相比要求更高。為此，需對副井重點段單液漿加固，選擇4個S孔進行分叉孔施工，采用“三同時”施工。井筒地面預注漿工程全部采用直孔+“S”孔的施工方法，先施工直孔，在地面預注漿直孔段施工結束后，注漿鉆機撤出井盤，進行凍結施工，注漿鉆機在外圍進行地面預注漿“S”孔施工。在井筒掘砌爆破影響圈以外形成有效帷幕，帷幕厚度不小于7 m。注漿孔均布置在凍結荒徑以外，考慮到注漿鉆孔偏斜率，預留出注漿套管落點至井筒荒徑的安全距離，并兼顧鉆機擺放，設計注漿布孔圈徑及鉆孔個數。

副井注漿直孔地面均勻布置，“S”孔根據凍結現場施工情況布置，并確保鉆孔落點進入注漿靶域設計范圍。

副井注漿起始深度與凍結段重合20 m，注漿終止深度超過井筒設計深度10 m。

注漿設計參數見表2。

表2　祁南煤礦副井井筒注漿設計參數

1.3注漿壓力

注漿壓力是克服漿液流動阻力,使漿液在巖層裂隙(以及層界面、破碎帶)中流動、擴散、充填、壓密的動力，是最重要的注漿參數之一。注漿過程中巖帽段注漿終壓為靜水壓力1.5～2.0倍[1]；其它注漿段注漿終壓為靜水壓力的2.0～2.5倍,注漿工程中可以根據實際情況適當調節。

副井各注漿段注漿終壓及設計終壓對比如表3、表4。

由表3、表4可知，副井各注漿段注漿終壓均不小于設計注漿終壓值，滿足設計要求。

表3　直孔注漿終壓與設計終壓對比

表4　S孔注漿終壓與設計終壓對比

2　注漿質量分析

2.1漿液注入量分析

副井井筒各注漿段注漿情況匯總見表5。

表5　祁南煤礦副井改建井筒地面預注漿工程匯總

由表5可知，副井直孔平均注入量為48.77m3/m，共注漿61次，注漿7412.5m3，滿足設計要求；S孔平均注入量為35.52m3/m，共注漿91次，注漿19998m3，滿足設計要求；分叉孔平均注入量為12.6m3/m，共注漿23次，注漿3278m3，滿足設計要求。

2.2各注漿段交圈情況分析

根據全井筒的注漿量反算漿液擴散半徑[2],L=11.24 m。各注漿段交圈統計見表6。

表6　井筒帷幕厚度統計 m

由表6可知，各注漿段帷幕厚度均滿足設計要求，僅1 013～1 078 m段稍顯薄弱，在井筒掘進時需要特別注意。

3　結　語

通過對注漿參數的分析及統計，注漿壓力、注入量等注漿參數均達到了設計要求，井筒在1 013 m以上的防水帷幕厚度均比較理想，在最后一段1 013～1 078 m段相對較薄弱，在開挖過程中應多加注意。地面預注漿施工結束后，井筒已經開挖至860 m，從實際開挖情況看，注漿效果良好。開挖過程中井筒剩余涌水量小于1 m3/h，井下用水需從地面向井下輸送。在保證井筒安全的同時，為井下施工營造了一個干爽、舒適的施工環境。事實證明，本次地面預注漿施工是有效的，注漿效果顯著。

參考文獻

[1]中國煤炭工業協會科技發展部.MT/T 1058—2008立井井筒地面預注黏土水泥漿技術規范[S].北京：國家安全生產監督管理總局，2008.

[2]周興旺.注漿施工手冊[M].北京.煤炭工業出版社，2013.

(收稿日期2016-04-19)

邵晨霞(1975—)，女，工程師，100013 北京市朝陽區和平里青年溝路5號。