特殊地層中注漿法輔助凍結(jié)孔施工的應(yīng)用

劉明亮

(北京中煤礦山工程有限公司，北京 100013)

0 引言

近年來，我國煤礦開采技術(shù)日益成熟，凍結(jié)法施工井筒已成為特殊地層施工井筒最安全高效的施工方法。但在溶洞、裂隙較多的地層采用凍結(jié)孔施工時(shí)泥漿不能及時(shí)返出，對(duì)凍結(jié)法施工仍有較大的制約性。利用注漿法輔助凍結(jié)孔施工，將會(huì)成為特殊地層施工井筒的新方向。

1 工程概況

豐龍礦井隸屬于江西豐城礦務(wù)局，贛江自西向東從井田中部流過。井筒凍結(jié)段巖性以灰色帶肉紅色灰?guī)r為主，中厚層狀，裂隙極發(fā)育，以斜交裂隙為主，多見晶洞。風(fēng)檢孔長興灰?guī)r組抽水試驗(yàn)測(cè)得井筒涌水量為263.73 t/h。鉆孔施工中遇到溶洞較多，最大高度達(dá)到4.7 m，部分溶洞與附近水域連通，施工難度較大。

2 施工技術(shù)

由于遇到溶洞較多，普通法鉆孔施工已無法施工，主要存在以下問題:

地層中裂隙的存在，會(huì)直接導(dǎo)致鉆孔泥漿漏失，造成鉆孔不返漿，無法將鉆屑及巖粉帶上地面以致發(fā)生卡鉆、掉鉆事故等。由于泥漿與溶洞中水的比重相差較大，當(dāng)鉆孔打穿溶洞頂板后，會(huì)造成鉆井沖洗液大量漏失，鉆孔無法繼續(xù)。裂隙及溶洞的巖石面大多會(huì)有傾角，極易造成鉆孔偏斜。

用注漿法充填裂隙溶洞，既要保證充填水泥漿能封住漏漿層位，保證能承受住造孔泥漿泵的壓力，又要最大限度的減少對(duì)凍結(jié)施工時(shí)的影響，這給注漿施工造成了很大難度。

3 施工方案

工藝:利用鉆具進(jìn)行凍結(jié)孔內(nèi)注漿:

1)鉆孔至破碎帶發(fā)生嚴(yán)重漏漿時(shí)，停止鉆進(jìn)，將鉆具提出井口，更換50鉆具。2)下放鉆具至漏漿部位，并反復(fù)沖洗鉆孔。3)將注漿泵高壓管與鉆具連接，進(jìn)行注漿。4)邊注漿邊緩慢提升鉆具，直至孔口返出泥漿和水為止，將鉆具全部提出，待漿液凝固，更換正常鉆具進(jìn)行鉆進(jìn)。

進(jìn)行裂隙注漿時(shí)漿液濃度:水泥漿水灰比為0.7∶1，水玻璃濃度為25 Be'～30 Be'，水泥漿和水玻璃的體積比為3∶1。

水泥漿現(xiàn)場(chǎng)配制表見表1。

表1 水泥漿現(xiàn)場(chǎng)配制表

水玻璃現(xiàn)場(chǎng)配制表(實(shí)用表)見表2。

表2 水玻璃現(xiàn)場(chǎng)配制表 Be'

進(jìn)行溶洞注漿時(shí)選用“塑性早強(qiáng)”漿液，該漿液是以水泥、粉煤灰、水玻璃等多種外加劑復(fù)合而成。注漿過程中，根據(jù)注漿壓力和吸漿量的不斷變化，選用配方見表3，表4。

表3 一次攪拌漿液配比表(1 m3) kg

表4 二次攪拌漿液配比表

配制說明:水玻璃的用量是以一次攪拌漿液體積為1 m3為基準(zhǔn)。

4 施工效果

利用凍結(jié)孔進(jìn)行注漿，封堵基巖裂隙，保證了鉆孔時(shí)不漏漿，順利成孔，利于凍結(jié)管的下放，且溶洞充填后也利于后期井筒凍結(jié)和井筒開挖。采用注漿法輔助凍結(jié)鉆孔施工取得了明顯的效果，施工進(jìn)度明顯加快，溶洞得到充填，極大的便于控制凍結(jié)造孔的偏斜率，及時(shí)高效完成了凍結(jié)孔施工。

5 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

1)采用注漿法輔助凍結(jié)孔施工，溶洞、裂隙及時(shí)予以處理，加快了施工進(jìn)度;

2)封堵了部分裂隙中水聯(lián)系，有助于后期凍結(jié)施工;

3)用凍結(jié)孔當(dāng)注漿孔，既節(jié)省了打注漿孔的工期和費(fèi)用，又提高了施工凍結(jié)孔的可靠性;

4)注漿法輔助凍結(jié)孔施工，與單純的注漿法施工相比，可靠性增強(qiáng)，效果明顯，節(jié)省了工程成本。

6 結(jié)語

注漿法輔助凍結(jié)孔施工，漿液必須充到漏漿層位，其他非漏漿層位盡量不要存留，注漿施工難度較大，必須保證漿液的凝固速度和強(qiáng)度。強(qiáng)度太高不利于造孔施工，強(qiáng)度太低起不到封堵效果，必須加強(qiáng)地面試驗(yàn)的準(zhǔn)確性;充填量不要太大，以滿足凍結(jié)孔施工為宜，充填量太大不但增加注漿成本，還會(huì)影響凍結(jié)效果。

［1］中國礦業(yè)學(xué)院.特殊鑿井［M］.北京:煤礦工業(yè)出版社，1981.

［2］特魯巴克.凍結(jié)鑿井法［M］.北京:煤礦工業(yè)出版社，1958.