礦建工程中副井井筒鉆探注漿防治水

摘要：在副井井筒建設(shè)的過程中，經(jīng)常會遇到含水比較多、含水層比較厚的地層，為了提高施工的安全性，就需要使用鉆探注漿的方法來對水進(jìn)行防治，進(jìn)而保證工程的安全進(jìn)行?；诖耍恼聦ΦV建工程中副井井筒鉆探注漿防治水的施工技術(shù)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：礦建工程；副井井筒；鉆探；注漿防治水

中圖分類號：TD265 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）29-0090-02

1 工程概況

谷家臺鐵礦副井井筒凈直徑Ф6.5m，井深656m，井筒中心坐標(biāo)X=4010638，Y=552402，井口標(biāo)高+176.00m。井筒0～62m為井頸段，鋼筋砼支護(hù)，支護(hù)厚度分別為1000mm、800mm，砼標(biāo)號C30。井筒基巖段素砼支護(hù)，砼標(biāo)號C30，支護(hù)厚度為400mm。井筒在-50m、-150m、-250m、

-350m、-410m、-450m分別布置馬頭門?，F(xiàn)井筒已施工至-340m管子道位置。在上部井筒施工過程中有少量涌水，涌水量1m3/h左右，自井筒深度480m（絕對標(biāo)高-304m）開始水量逐漸加大，在井深515m處經(jīng)現(xiàn)場實(shí)測，涌水量達(dá)到25m3，并且在管子道掘進(jìn)過程中，揭露巖石破碎、裂隙發(fā)育，有多個錨桿孔往外流水。

2 注漿方法及工藝設(shè)計(jì)

2.1 確定注漿參數(shù)

（1）鉆注深度。根據(jù)現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備配置確定段高44m。（2）布孔方式及數(shù)量。采用徑向斜孔布孔方式。共布置8個孔口管，沿2.75m的半徑周邊均勻布置（如圖1所示），注漿孔徑向傾角3°。（3）注漿終壓。根據(jù)不同水平靜水壓力和《礦山井巷施工及驗(yàn)收規(guī)范》終端壓力應(yīng)為靜水壓力值的2～4倍，工作面注漿選上限，確定注漿終壓為10MPa。（4）經(jīng)公式計(jì)算，注漿的厚度應(yīng)為2.5m。（5）潛水泵選擇。井筒現(xiàn)涌水量為25m3/h，濾水桶內(nèi)的潛水泵，排水量不少于30m3/h，揚(yáng)程不低于50m。（6）設(shè)備的選擇。選擇KQJ-100B潛孔鉆機(jī)1臺和2TGZ-60/210雙液四速高壓注漿泵1臺。

2.2 注漿材料的選取

工作面注漿以單液漿為主，選普通硅酸鹽水泥P.O.42.5，堵漏時用雙液漿，水玻璃35～45Be、模數(shù)為2.4～2.8，工作面注漿時水泥漿水灰比不高于1∶0.8；壁后注漿時不低于1∶1兩種漿液；水泥漿與水玻璃的體積比，宜為1∶0.3～1∶0.6，在壁后注漿的過程中，水泥漿和水玻璃漿應(yīng)分開間歇性注漿，防止堵管。

3 注漿施工

井筒注漿工作主要包括壁后注漿、工作面、馬頭門預(yù)注漿。具體的施工順序?yàn)椋呵謇砉ぷ髅娓№贰A(yù)埋孔口

管→澆筑止?jié){墊→自下而上壁后注漿→壁后注漿結(jié)束→止?jié){墊加固→井筒工作面預(yù)注漿→馬頭門預(yù)注漿→檢查注漿效果→驗(yàn)收→注漿結(jié)束。

3.1 壁后注漿

井筒自井深480m開始涌水量逐步變大，壁后注漿工作在480～520m井筒段進(jìn)行。自下而上進(jìn)行壁后注漿，將接茬及壁后用水泥漿液注實(shí)，達(dá)到堵水效果。經(jīng)研究決定壁后注漿終壓取2倍取4MPa。在注漿的過程中采取哪里有水就在哪里打注漿孔的方法進(jìn)行布孔，自下而上的原則進(jìn)行，將接茬及壁后用水泥漿液注實(shí)，達(dá)到堵水效果。井深480m、520m處的鉆孔深度2m，孔口管長度1.06m，孔口管端部0.4m外鉆擴(kuò)漿孔，其他位置孔口管長度0.85m，鉆孔深度1.2m。注漿管采用1.2寸鋼管制作，壁厚4mm，管長度分別為1.05m和0.55m。注漿管一端帶有絲扣，便于安裝注漿閥門，管體隔段加工溝槽，長管尾部要鉆漿液擴(kuò)散孔。施工好鉆孔后，將注漿管用風(fēng)鉆頂入鉆孔中，端口托盤要與壁面接觸密實(shí)。為防止注漿壓力將管頂出，應(yīng)在管上纏以麻絲。注漿時必須密切監(jiān)視注漿機(jī)壓力表的讀數(shù)，當(dāng)它超過規(guī)定限值時立即發(fā)出信號，停止注漿。注漿時漿液的濃度掌握原則是稀-濃-稀，跑漿時采用棉紗、木楔及雙液漿進(jìn)行封堵。跑漿部位處理好后不要著急封孔，要繼續(xù)注單液漿，使?jié){液沿壁后繼續(xù)擴(kuò)散，直至達(dá)到設(shè)計(jì)壓力后封孔。

3.2 工作面預(yù)注漿

根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備配置情況，工作面預(yù)注漿鉆注深度40m，施工順序：清理工作面浮矸→鋪設(shè)濾水層石子→預(yù)埋Ф108mm孔口管及濾水桶→施工混凝土止?jié){墊→加固止?jié){

墊→鉆注→檢查注漿效果→驗(yàn)收→注漿結(jié)束。具體實(shí)施步驟如下：（1）將井底工作面浮矸、雜物等清理干凈，施工石子濾水層0.5m厚。安放濾水桶，預(yù)埋孔口管（8根），施工止?jié){墊，止?jié){墊厚度為2.0m（進(jìn)入井筒凈徑0.5m），砼強(qiáng)度為C30?？卓诠苈冻鲋?jié){墊外側(cè)0.5m。（2）止?jié){墊砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度2/3時（或7天后），注漿加固止?jié){墊及其下部濾水層，封閉濾水桶。（3）孔口管上安設(shè)4寸閥門，潛孔鉆機(jī)鑿孔，鉆眼深度40m（井深520～560m段）后，進(jìn)行注漿。（4）依次按順序鉆注完設(shè)計(jì)孔位。（5）掃孔檢查注漿效果，掃孔深度與鉆注深度一致。

3.3 馬頭門預(yù)注漿

為保證馬頭門安全施工，對馬頭門進(jìn)行預(yù)注漿。馬頭門鉆注深度15m。馬頭門預(yù)注漿順序：鉆Ф133mm鉆孔→下Ф108mm孔口管→注漿加固孔口管→鉆注→檢查注漿效

果→驗(yàn)收→注漿結(jié)束。具體實(shí)施步驟如下：（1）按設(shè)計(jì)眼位鉆Ф133mm鉆孔，深度2.5m，將加工好的Ф108mm孔口管用大錘打入孔內(nèi)，外側(cè)留0.5m。Ф108mm孔口管加工時外側(cè)焊Ф6.5mm鋼筋，0.3m一圈，安裝前用麻纏好，外側(cè)涂抹黃油，便于安裝。在安設(shè)過程中孔口管法蘭盤上要墊上木板，防止大錘打壞法蘭盤。每根孔口管配兩根錨桿固定，左右側(cè)各一根，用4股8#鐵絲與孔口管連接牢固。（2）孔口管加固好后，注雙液漿加固孔口管，將管裂隙封堵密實(shí)。（3）凝固至少8h，安裝4寸閥門。（4）潛孔鉆機(jī)鑿孔，鉆眼深度設(shè)計(jì)12m，進(jìn)行注漿。（5）依次按順序鉆注完設(shè)計(jì)孔位。

3.4 鉆孔施工

井筒鉆孔要按照先鉆注1#最后鉆注8#的順序進(jìn)行施工，將鉆注孔打開壓蓋，鉆孔前先安裝孔口閥門，連接牢固。然后將鉆機(jī)移到位，根據(jù)孔口管、角度擺正對中。固定鉆機(jī)要牢固，其固定方法可用鋼絲繩套，手拉葫蘆及錨桿將鉆機(jī)固定在工作臺上。經(jīng)試運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，接鉆桿給風(fēng)給水鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過程中，要經(jīng)常檢查鉆機(jī)是否平穩(wěn)、牢固，鉆孔內(nèi)返水、返氣是否正常，嚴(yán)防卡鉆堵鉆，如發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)異常，應(yīng)立即停鉆，并退出一節(jié)，然后處理。接換鉆桿或上提鉆桿時，必須用卡子將鉆桿卡緊，才能松開鉆機(jī)上的卡盤。當(dāng)鉆機(jī)上卡盤再次卡住鉆桿后，下邊的防墜卡子才能取下，嚴(yán)防鉆桿掉入孔內(nèi)。鉆桿的接頭處抹黃油纏麻絲，防止漏水漏風(fēng)，嚴(yán)禁鉆桿倒轉(zhuǎn)。在鉆機(jī)正常運(yùn)行時，不得將其他物件插入卡盤，防止造成人身或機(jī)械事故。鉆進(jìn)過程中，要根據(jù)巖石的硬度，調(diào)節(jié)鉆進(jìn)的壓力和轉(zhuǎn)速，隨時掌握孔深。當(dāng)涌水量大于10m3/h，應(yīng)停止鉆進(jìn)，開始注漿。待涌水堵住并滿足注漿終壓要求，方可結(jié)束本段孔注漿，繼續(xù)鉆注本孔位施工部分直至達(dá)到設(shè)計(jì)孔深。為防止矸石段、破碎巖石段卡鉆頭，應(yīng)每打進(jìn)一定深度（500mm）對該孔注漿，讓巖石裂縫膠結(jié)后，再打鉆，反復(fù)進(jìn)行此項(xiàng)工序直至矸石段、破碎巖石段注實(shí)、封嚴(yán)。在鉆進(jìn)的全過程中，做好打鉆記錄，記錄內(nèi)容有：接班孔深、本班進(jìn)尺、交班孔深，鉆孔出水后應(yīng)測量水壓、

水量。

4 注漿過程中的注意事項(xiàng)

鉆孔結(jié)束后應(yīng)立即進(jìn)行沖洗鉆孔，而后提出鉆桿，測量水量、水壓準(zhǔn)備注漿。連接注漿管路、吸清水注入管內(nèi)，檢查有無漏水現(xiàn)象，如漏水立即處理。注漿前應(yīng)對注漿孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)20min，測定注漿孔最大吸水量及每米吸水率以便初步確定漿液濃度和漿液注入量。（1）開泵前，放漿閥門處于打開狀態(tài)，開泵后打開孔口閥門，關(guān)閉放漿閥門，開始注漿。（2）每次注漿開始時，吸漿籠頭先放入清水桶，待吸漿正常后，再將籠頭放入注漿液桶中。（3）停止注漿時，先開放漿閥門，后關(guān)孔口閥門，吸清水沖洗管路及泵頭而后停電。（4）注漿過程中，漿液應(yīng)先稀后濃，根據(jù)泵壓及吸漿情況，調(diào)整漿液濃度，注漿工作應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，如需間歇，停泵前，應(yīng)注入5min清水，防止鉆孔被漿液堵塞，如停泵時間較長，應(yīng)打開孔口閥門放水，為再注漿創(chuàng)造條件。（5）注漿過程注中，司泵人員應(yīng)做好現(xiàn)場記錄，內(nèi)容為泵壓、泵量、水泥及其他材料用量。注漿參數(shù)表中設(shè)計(jì)的注漿終壓是指注漿終端壓力，從注漿泵上掌握注漿壓力時應(yīng)考慮減去漿液自重產(chǎn)生的壓力。（6）當(dāng)各注漿孔的注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓注入量小于20L/min，穩(wěn)定20min，一般可結(jié)束本孔注漿，凝固20h，打開閥門，若有漏水，可繼續(xù)復(fù)注。終注孔掃孔后，單孔涌水量小于2m3/h，否則對所有孔重新掃孔復(fù)注直至滿足要求。

5 結(jié)語

在礦建工程中，鉆探注漿防治水是一項(xiàng)非常重要的施工技術(shù)，有效地保證了施工的安全和工程進(jìn)度，為了進(jìn)一步保證施工的質(zhì)量，在施工過程中要對施工主體進(jìn)行落實(shí)，對水文地質(zhì)資料有一個詳細(xì)的了解，并采取正確的暴雨洪水等自然災(zāi)害的預(yù)防措施，進(jìn)而確保礦建工程的安全開展以及施工人員的生命安全。

參考文獻(xiàn)

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空間與工程學(xué)報(bào)，2007，3（6）.

作者簡介：羅勇軍（1976—），男，金誠信礦業(yè)管理股份有限公司工程師。