副立井井壁綜合加固修復技術

文/陳強威　鄭永超

副立井井壁綜合加固修復技術

文/陳強威鄭永超

天煜能源公司恒昇煤業是皖北煤電集團省外資源并購中所整合的礦井之一，整合之前，該礦副立井井壁采用磚混支護，由于年久失修嚴重，存在多處淋水、井壁脫落等狀況。為使副立井能正常使用，使之服務于提升運輸、行人，在認真分析研究該井筒的實際情況及勘察施工現場的基礎上，選用先進可靠的設備、行之有效的施工技術及工藝流程，使副立井成功加固，重新恢復原有功能，保障了正常的安全生產，延長了副立井的使用年限，同時為類似水文地質條件下的井筒修復提供了技術參考。

一、工程概況

恒昇煤業副立井井筒直徑4.0m，井深261.1m，原支護形式為磚混結構，支護厚度300mm。井壁由于年久失修，風化剝蝕嚴重，存在損毀坍塌和外露巖石松動脫落的現象。據現場調查，采用砌磚支護形式有40段，每段長度在0.5～1.2m之間不等，累計長度31.0m，其余采用鋼筋混凝土澆灌，由于質量差，澆灌混凝土處存在多處風化脫落，脫落面積133m2；井深9.0～80.0m段，井壁磚、混接茬處存在多處淋、滲水，涌水量共6.5m3/h，出水段主要集中在上石盒子組上部中、細砂巖段及下部中砂巖段。為保障副立井能正常使用，更好地服務于提升運輸、行人，需對井壁進行修復加固、堵水等工程。

二、方案設計及技術要求

1.井壁磚砌剝除加固段（31.0m）

對原磚砌段進行剝除，開挖井壁300mm，采用兩層金屬網錨噴加固。錨桿采用Φ18mm×1800mm左旋螺紋鋼筋，錨固劑ck2340一卷、zk2360一卷，間排距600mm×600mm（排距小于800mm，以實際段長施工），錨桿不能外露井壁；金屬網片鋼筋Ф6mm，網格100mm×100mm，網片搭接不小于100mm，雙層網片間隔150mm，2次間隔噴射混凝土，噴混凝土后表面與井壁一致（如圖一、圖二所示）。

2.混凝土澆注風化脫落帶加固段(133m2)

圖1　井筒砌碹段縱向展開平面

圖2　A-A向剖面

對澆注風化脫落段，采用一層金屬網錨噴支護方式，錨桿間距視噴漿面積不同采用600mm× 600mm（排距小于800mm，以實際段長施工），錨桿不能外露，噴漿后噴漿面和原混凝土井壁一致。錨桿采用Φ18mm×1800mm左旋螺紋鋼筋，錨固劑ck2340一卷、zk2360一卷，網片鋼筋Ф6mm，網孔100mm×100mm，網片搭接不小于100mm。

3.井壁注漿堵水加固（9.0～80.0m）

根據副立井井筒出水點不集中，靜水壓力小，出水點多的現狀，決定采取上行式壁后注漿堵水的方法。分兩步進行，第一步先注含水層，第二步補注出水點。這樣封堵后一定距離的全部含水層裂隙，將切斷含水層與井壁之間的水力聯系，進而達到降低涌水量，加固井壁的目的。由于注漿位置主要集中在上部粉、粗砂巖段及下部粗砂巖段，共計段高45.0m，以封堵各明顯出水點和充填封堵壁后空隙為主，起到封堵井壁淋水的作用。因此，注漿孔的布置原則是根據出水點和井壁的實際情況，布置三花狀注漿孔，孔深1.5m～2.5m，平均2.0m；孔間距2m～3m之間。以封堵井壁出水點和壁后空隙。另外根據實際情況，考慮井壁質量問題，一般采用靜水壓力的1.5～2.0倍，決定控制在1.0MPa～1.5MPa為妥，防止造成井壁破壞及大量跑漿。

三、施工步驟及工藝

1.井筒加固施工步驟

（1）挖補修復施工采用自上而下的順序，在每一磚砌井壁段的下方搭設平臺，利用罐道梁鋪設2500×50㎜厚木板，用8#鐵絲和扒釘捆扎固定在罐道梁上。

（2）為防止上部砼井壁滑動，量出每一磚砌井壁段的高度，利用廢舊軌道或工字鋼，截取相應長度點柱6根，先對稱安裝并頂實在周圈井壁內。

（3）鋪設溜槽和鐵皮或柳筐（清理存放廢渣用），用風鎬等工具開挖磚砌井壁，廢渣放在梯子間平臺上，再轉運至罐籠內升至地面并運出井口。

（4）開挖完畢并清理干凈后，立即改用風動鑿巖機鑿孔，安裝長1.8m的錨桿6根，截取相應寬度金屬網布設固定，金屬網需布設兩層，層間距0.15m。

（5）將噴漿機和預備好的噴漿料放在罐籠內，下至施工段進行噴漿，每次噴漿厚度0.1m-0.2m，分2～3次噴齊，噴漿面和砼井壁一致。

（6）針對安裝在磚砌段井壁上的罐道梁，挖補前必須采用16根臨時點柱進行上下穩固支撐，以防移位；挖補修復并完全凝固后，再對罐道梁進行找平、安裝復位，確保絕對安全，不得影響罐籠運行。

（7）臨時點柱采用14#工字鋼加工制作，長度為上下相鄰罐道梁間的實際尺寸，用螺栓連接固定罐道梁上。

2.井筒加固施工工藝

（1）打錨桿眼。打眼前，嚴格按照中線檢查井筒擴刷后的斷面規格，不符合要求時，必須先處理，錨桿眼方向與井壁周邊夾角不小于75°，嚴禁順巖層層理打設，打眼時應在釬子上做標志，嚴格按錨桿長度打眼，錨桿眼打好后，應將眼的巖碴、積水清理干凈。

（2）安裝錨網、錨桿。掛網時，網與網之間要順茬搭接，重疊100mm，打錨桿時能用錨桿固定的直接固定，不能用錨桿固定的重疊部分，用10#以上鐵絲扎緊，每個網捆扎點不少于5處，并且要使網片盡量緊貼巖面。

（3）噴射砼。所噴射砼的標號不低于150號，噴射混凝土的配合比為，水泥∶砂子∶石子=1∶2∶2（重量比），水灰比為0.4。速凝劑摻量占水泥量的2.5%～4%；噴射順序為先下后上進行，噴頭距巖層層面以1～2m為宜；噴槍頭與受噴面應盡量保持60°～70°夾角；噴頭應按螺旋形一圈壓半圈的軌道移動。

3.注漿堵水施工方法及工藝

施工方法。在井筒內利用兩吊盤搭大板作為施工平臺，用風動鑿巖機鑿孔，對井壁進行壁后注漿，封堵井壁出水點和壁后空隙。注漿泵站放在吊盤內。

注漿起止深度。主井壁后注漿深度為45m，重點注漿部位是二疊系下石盒子組砂巖段。

鉆孔布置及工程量。鉆孔布置方式：本次注漿以堵水為目的，且以堵含水層水為主要對象。由于涌水量較為分散，裂隙連通較強，鉆孔布置呈層狀，鉆孔間排距3m×3m，需布置鉆孔63個；鉆孔深度：每個鉆孔設計深度為0.6m左右（穿過井壁），鉆探工程量38m。鉆孔結構：開孔直徑為35㎜，鉆孔深度以穿過井壁揭露出水通道為止。鉆孔完成后緊接著把準備好的孔口管連同閥門一起插入孔內并快速固結。鉆孔傾角：鉆孔布置以平角為主，其他根據現場實際情況而定；鉆孔方向垂直井壁。

漿液。本次注漿采用以單液漿為主、雙液漿為輔的原則，對于含水層出水大的地段采用雙漿液注漿。

注漿壓力選擇。根據實際情況，考慮井壁質量問題，一般采用靜水壓力的1.5～2倍，決定控制在1.0～2.0Mpa為妥，防止造成井壁破壞及大量跑漿。

注漿控制。由稀到濃，一般不調整，當壓力不回升而吸漿量增大時，才進行調整。

注漿結束標準。單孔達到設計壓力，并持續10分鐘不吸漿，含水層已無出水點，井壁無滲水現象，涌水量控制在1m3/h以下。

四、關鍵技術

1.修復加固和注漿堵水相結合的技術手段

先修復井壁，后注漿堵水，分步進行施工。修復采取下行式，注漿堵水采取上行式。井壁通過這種綜合方式修復加固，不但杜絕了涌水對井壁的侵蝕，而且更有效地提高了井筒的整體強度。

2.分步注漿，優化設計

該井筒出水段主要集中在上石盒子組上部中、細砂巖段及下部中砂巖段。由于巖層縱向裂隙較發育，井壁出水點不集中，靜水壓力小，出水點多。

針對以上特點，總體采取上行式壁后注漿堵水方式，注漿時先注最下段，然后依次向上；最后補注獨立出水點，完成整個注漿任務。這樣封堵一定距離的全部含水層裂隙，切斷含水層與井壁之間的水力聯系，進而達到降低涌水量，加固井壁的目的。

3.密孔“三花”式深淺孔配合布孔法

針對井壁出水點不集中，靜水壓力小，出水點多的特點，采用密孔“五花”式深淺孔配合布孔法，先用深孔放水泄壓，再用淺孔低壓注漿以加固井壁及圍巖，最后用深孔高壓注漿封水。孔深1.5m～2.0m，一般巖層間排距3.0m～4.0m，出水點較多的部位布孔間排距為2.0m～3.0m。

五、結語

本次井壁修復加固和注漿堵水工程，通過優化設計和施工組織，歷時86天，井壁施工達到了設計要求，涌水量也由原來的6.5m3/h將至0.2m3/ h。該綜合技術具有安全性好、施工簡便、設備較少及見效快等優點。適用于含水巖層及不穩定的松散巖層進行井壁修復、封閉淋水及壁后充填加固工作，是立井、斜井、平巷及硐室等類似問題最有效的施工方法之一。

（作者單位：皖北煤電集團恒源股份有限公司煤礦、天煜能源公司恒昇煤業）

（責任編輯：周瓊）