拋碴注漿技術(shù)在深井井筒工作面封水施工中的應(yīng)用

段 萌，榮 輝

(1.陜西黃河礦業(yè)集團(tuán)公司， 陜西 韓城市 715400；2.河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司大賈莊鐵礦， 河北 唐山市 063000)

拋碴注漿技術(shù)在深井井筒工作面封水施工中的應(yīng)用

段 萌1，榮 輝2

(1.陜西黃河礦業(yè)集團(tuán)公司， 陜西 韓城市 715400；2.河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司大賈莊鐵礦， 河北 唐山市 063000)

通過對(duì)某大型鐵礦主井井筒工作面封水技術(shù)的研究及實(shí)踐，詳細(xì)論述了拋碴注漿、止?jié){墊和工作面長(zhǎng)探注漿相結(jié)合的治水方法。結(jié)果顯示，井底涌水量由147 m3/h降低至15 m3/h，保證了豎井井筒安全掘進(jìn)。該治水方法堵水率高、效果可靠，是解決破碎巖層、大涌水量情況下掘進(jìn)的有效方法。

拋碴注漿；井筒工作面；止?jié){墊；長(zhǎng)探注漿

某大型鐵礦主井井筒設(shè)計(jì)深度為689 m，井筒設(shè)計(jì)凈徑為6 m。2014年12月22日在掘進(jìn)-675.0～-677.5 m段準(zhǔn)備下落模板澆注混凝土支護(hù)時(shí)，巖石出現(xiàn)片幫冒落現(xiàn)象，并伴隨涌水量增大，水質(zhì)渾濁，導(dǎo)致上模井壁出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，井壁(-658～-675 m段)出現(xiàn)不同程度的裂痕及破損現(xiàn)象，測(cè)量井筒涌水量為94.95 m3/h。采取井筒拋碴的方案進(jìn)行施工，回填石子至-658.5 m水平，從標(biāo)高-655.5 m開始從上向下將已損壞的井壁進(jìn)行破除重新澆筑，澆筑采用1.5 m模板；同時(shí)將壁厚400 mm的素混凝土(C30)支護(hù)改為壁厚600 mm、雙層鋼筋混凝土(C35)支護(hù)。2015年3月7日破除-666.0～-667.5 m井壁，東南側(cè)井壁出現(xiàn)塌落，原巖石片落位置再次出現(xiàn)片幫現(xiàn)象，同時(shí)巖石向上模掉落，塌落高度約1 m，測(cè)量井筒涌水量為147 m3/h。

1 水文地質(zhì)條件

根據(jù)已揭露的地質(zhì)情況，本段裂隙發(fā)育，主要由黑云變粒巖和混合花崗巖破碎而成，巖石中泥質(zhì)充填物較多，破碎帶走向?yàn)槲鞅?東南，傾向向西，傾角為45°，巖石裂隙發(fā)育，層理性差，涌水量大，水質(zhì)渾濁，成灰色。

2 治水方案及施工

由于井筒工作面涌水量大，吊盤上臥泵不能及時(shí)、有效地將涌水排出，安全性差，排水成本高，故選用靜水拋碴注漿封水、止?jié){墊、工作面長(zhǎng)探注漿相結(jié)合的治水方案。

2.1 拋碴注漿

(1) 靜水拋碴注漿封水。在井筒水位恢復(fù)到近似自然水位后(靜水位)，從地面井口向井筒內(nèi)先下三路注漿管至井底。

(2) 拆除主喇叭口，用70 mm厚大板或5 mm厚鐵板封住喇叭口，中間預(yù)留600 mm圓孔，從孔內(nèi)經(jīng)自卸式吊桶向井筒內(nèi)拋20～40 mm粒級(jí)石子。

(3) 達(dá)到設(shè)計(jì)高度后，再注入單液水泥漿，水泥使用P.O42.5R水泥。

(4) 養(yǎng)護(hù)5～7 d后，即可檢查封水情況。實(shí)測(cè)井筒水位回升的水量減去原井壁滲水量。若水量很小說明拋碴封水效果很好，即可排凈井筒內(nèi)水，進(jìn)行下一步的注漿施工。

(5) 拋碴前將吊盤上提到安全位置，拋碴及養(yǎng)護(hù)期間水不淹沒吊盤即可。

(6) 注漿管的設(shè)置。為保證注漿管布置均勻、牢固，采用Φ73 mm無縫鋼管當(dāng)作注漿管，均勻布置3路(見圖1、圖2)，要求在注漿管最下端焊接一根2 m長(zhǎng)的花管(Φ73 mm)，前端為錐形，花眼Φ15 mm, 眼距為100 mm，每圈3個(gè)眼，并上下錯(cuò)開。

(7) 為保證安全、牢固、穩(wěn)定，采用穩(wěn)車鋼絲繩懸吊下入，要求接頭絲扣上油纏麻，緊死絲扣并用卡子固定在鋼絲繩上下入到井底，上口接頭露出井口地面1.0 m為宜，下口距工作面2 m即可，注漿期間注漿管隨著注漿進(jìn)程要逐步上提至拋入石子上部，注漿管的上提可根據(jù)石子孔隙率計(jì)算出每米所需注入的漿液量進(jìn)行提升。

2.2 止?jié){墊加固

考慮到碴石層注漿結(jié)石強(qiáng)度不夠，待水排至碴層面時(shí)，須在碴層上再澆筑一層止?jié){墊并預(yù)埋6個(gè)注漿孔進(jìn)行注漿止水工作。

圖1 井筒拋碴注漿平面布置

圖2 井筒拋碴注漿剖面布置

(1) 止?jié){墊施工。在澆注止?jié){墊前，分別在拋碴層上0～0.4，0.8～1.2 m井壁位置，開鑿出高0.4 m，深0.2 m的環(huán)形槽，以加固止?jié){墊，防止止?jié){墊漏漿。

(2) 孔口管安裝。孔口管采用Φ108 mm×4.5 mm無縫鋼管制作，長(zhǎng)4.5 m。管外面焊鋼筋箍或倒刺。根據(jù)井筒凈直徑及井筒實(shí)際揭露破碎帶的情況，先期預(yù)埋6個(gè)注漿孔，分別標(biāo)記為 1#～6#；徑向布置,其中1#、3#、4#、5#、6#孔向外傾角5°，2#孔向外傾角3°，孔口管布孔圈徑為Φ4.8 m孔深33.5 m 。

(3) 止?jié){墊澆注。止?jié){墊厚度Bn取4 m，Po=14 MPa，r=4.25 m，[]=23.3 MPa；R3～7為砼3～7 d抗壓強(qiáng)度(混凝土標(biāo)號(hào)為C35)

待止?jié){墊凝固7 d后，進(jìn)行工作面打鉆、注漿。

2.3 長(zhǎng)探注漿

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)揭露的實(shí)際地質(zhì)情況，長(zhǎng)探注漿設(shè)計(jì)6個(gè)注漿孔進(jìn)行注漿止水工作，1個(gè)檢查孔，共7個(gè)鉆孔，注漿段高超出設(shè)計(jì)井筒底板標(biāo)高4 m；2#注漿孔孔底水平方向超出井壁1 m，其余5個(gè)孔水平方向超出井壁2 m。探水注漿孔孔口圈徑為Φ4.8 m，在井筒中心布置1個(gè)檢查孔，根據(jù)實(shí)際揭露的地質(zhì)情況：破碎帶走向?yàn)槲鞅?東南，傾向向西，傾角為45°，故在東南和西北方向各布設(shè)2個(gè)注漿探水孔，以更好地加固破碎帶；東北和西南方向各設(shè)1個(gè)注漿探水孔。探水注漿孔和檢查孔位置見圖1、圖2。

3 結(jié) 論

通過實(shí)施靜水拋碴注漿、止?jié){墊、工作面長(zhǎng)探注漿相結(jié)合的治水方案，井底涌水量由147 m3/h降低至15 m3/h，保證了豎井井筒安全掘進(jìn)，避免了淹井等事故的發(fā)生，達(dá)到預(yù)期成果。該治水方法堵水率高、工藝簡(jiǎn)單、效果可靠，在破碎巖層、高涌水量情況下是一種有效的注水防治水方法。

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張友軒(1983-)，男，湖南邵陽(yáng)人，碩士，工程師，主要從事充填外加劑研究工作，Email:124225325@qq.com。

2016￣11￣05)