梁寶寺二號井副井井筒防治水施工技術

白傳軍 王 平

（中煤第三建設集團二十九工程處，安徽 宿州 234000）

一、井筒水文地質

副井基巖段含水層共分九層，根據《梁寶寺二號井副井井筒檢查孔地質報告》，結合各抽水、測井等數據，根據其特征對含水層評價如下：Ⅰ含：即風化帶含水層，厚5.20m的細砂巖，淺灰色，弱含水層。Ⅱ含：由1層淺灰～灰綠色的細砂巖和1層灰白色的粗砂巖組成，厚16.90m，中～弱含水層。Ⅲ含：由1層細砂巖、2層中砂巖和1層粗砂巖組成，厚25.30m，中～弱含水層。Ⅳ含：由1層中砂巖和1層粗砂巖組成，厚12.60m，中～弱含水層。Ⅴ含：由1層細砂巖和1層中砂巖組成，厚16.40m，中～弱含水層。Ⅵ含：由1層中砂巖和1層粗砂巖組成，厚10.80m，弱含水層。Ⅶ含：由1層細砂巖和1層中砂巖組成，厚5.00m，弱含水層。Ⅷ含：即3煤底板砂巖含水層，為1層厚15.70m的細砂巖，為弱含水層。Ⅸ含：即三灰含水層，厚4.50m，，弱含水層。地質資料顯示，各含水層之間巖性組合，雖具有一定的阻水性，但隔水層變薄處和有可能出現的斷裂發(fā)育處有效隔水層整體減薄而阻水能力會下降。

二、水文綜合分析

表土段采用凍結法施工，嚴格監(jiān)控混凝土添加劑的合理加入量，加強混凝土震搗，增強井壁防水能力，同時在套砌內層井壁時預埋夾層注漿管，提高夾層材料安裝質量，待井壁解凍后適時進行井筒夾層注漿。基巖段采用鉆爆法施工，因此在本井筒施工中必須堅持“有疑必探，先探后掘”的原則，實施“截、導、排、封、擋、探、注”的綜合治水方案，同時對副井筒通過的含水層厚度不大，埋藏深的特點，適當進行工作面探水注漿。

三、防治水技術

（一）凍結段防治水技術。井壁施工過程中，應保證井壁施工的連續(xù)性，以避免或減少井壁施工收縮縫，防止井壁接茬處出水。在設計和施工過程中產生的施工收縮縫位置應預埋注漿孔口管，以便收縮縫出水時，及時進行注漿封堵。嚴格保證砼配合比及砼強度等級，并加強震動棒震搗效果。在施工凍結段外壁需摻加高效防凍早強減水劑；在施工凍結段內壁需摻加防滲密實劑。待整個井筒解凍后，進行夾層注漿，減少井筒出水。

（二）基巖段防治水技術。副井井筒基巖段采用鉆爆法施工，有9個含水層，垂深638.5～1097.6m，含水層累厚112.4m，分布較深，豎向裂隙發(fā)育。對含水層段進行工作面探水注漿。為確保注漿效果，擬采用短段分層加密鉆孔探水注漿方案。

1止?jié){墊鋪設。（1）止?jié){墊厚度計算。本次工作面探水注漿選用單液平底形混凝土止?jié){墊。利用公式計算如下：

式中：B--止?jié){墊厚度 m；P0--注 漿 壓 力kg/cm2；r--井 筒 荒 半 徑r=9.2÷2=4.6m；[a]--混凝土允許抗壓強度kg/cm2；[a]=R/k=600×2/3÷2=200（kg/ cm2）；K--安全系數K=2

井壁強度驗算：

[a’]--井壁實際承受壓力 MPa；D--井筒凈直徑D=6.5m；E—井壁厚度E=1.35m；P--注漿壓力 取第六段注漿壓力P=15.9MPa；h--球面高。與止?jié){墊連接處井壁混凝土設計標號為C50，28天齡期的允許抗壓強度為500×2/3=33.3MPa>31.75MPa， 滿 足 注漿要求。（2）止?jié){墊澆筑施工。澆注混凝土前，嚴格按照設計要求孔位預埋Φ127×6mm無縫鋼管，上焊高壓法蘭，做打鉆注漿孔口管。上端高出止?jié){墊0.5m；管壁外用16#螺紋鋼筋纏繞并焊牢。止?jié){墊混凝土采用C60砼，澆筑砼時，要保持連續(xù)不得中斷，工作面要分片用震搗捧震搗，同時應防止孔口管位移或偏斜，且在止?jié){墊上部泵位附近預留一個0.5m3的水窩，以便注漿施工時排水。止?jié){墊凝固后，要連同預埋的孔口管進行耐壓試驗，耐壓試驗壓力要求達到設計終壓，若達不到，則進行止?jié){墊加固注漿。

2注漿參數設計。（1）注漿孔布置。工作面探水注漿設計注漿孔數利用公式如下：N=π（D-2A）/L=10個；N-注漿孔數，個；D-井筒凈直徑，m，A-注漿孔與井壁距離，取0.8m，L-注漿孔間距，取1.5m。另外設計檢驗鉆孔1個，每段共11個孔。注漿孔布置一圈，要求注漿孔與井壁距離為0.8m，注漿孔間距為1.5m，均勻布置。止?jié){墊耐壓試驗合格后，在注漿孔上安裝高壓閘閥方可鉆進施工，施工時，先在井筒周圈布置4個鉆孔進行探水（兼注漿孔），若單孔涌水量小于2m3/h，則注漿封孔，施工井筒。若單孔水量超過2m3/h，則要嚴格按照布孔要求施工全部鉆孔，鉆注順序為對稱開孔注漿。（2）注漿壓力。設計注漿壓力為靜水壓力的1.5倍，注漿終壓為靜水壓力的2倍。（3）漿液材料選擇及現場漿液配制。本次注漿選用單液水泥漿為主，但遇漿液消耗量特別大時，為控制擴散范圍，可考慮摻速凝劑，或用水泥-水玻璃雙液漿，水泥選用新鮮42.5R硅酸鹽水泥，水玻璃選用20-40Beˊ。單液水泥漿注漿時，視壓水吸水量確定起始濃度，一般按先稀后濃方式調配漿液。若遇可注性較差情況，每次注漿前可考慮注入1～2m3水玻璃予處理，提高可注性。速凝劑選用現有的三乙醇銨和氯化鈉復合速凝早強劑，其用量分別是水泥量的0.05%和0.5%。

3注漿施工。（1）工藝流量。單液水泥漿經二次攪拌—注漿泵—輸漿管—控制閥—孔口管—巖層裂隙。（2）壓水試驗。每孔終孔測水后接通輸漿管路進行壓水試驗，壓力由小到大逐步升壓到最大注漿終壓，測定各不同壓力參數時的吸水量并繪制吸水量曲線，壓水時間可為20～30分鐘。并根據壓水結果，確定起始漿液配比。（3）壓力調整。注漿壓力變化有時漸變，有時呈波狀，調整壓力應與孔內情況、漿液濃度等密切配合，當漿液濃度確定后，用人為的方法控制泵量，使壓力達到終壓。（4）漿液調整。漿液在巖層裂隙充填階段中，如壓力和進漿量穩(wěn)定不變時，應逐級加大濃度，如壓力上升快，進漿量很快減小，應依次降低漿液濃度，每改變一次漿液濃度可持續(xù)20分鐘。（5）注漿結束前，應壓注清水，使管路大部分漿液注入巖層裂隙中去。但要防止清水壓入地層，當壓清水時需及時通知井下準備閉閥泄?jié){，然后清洗整個注漿系統。

四、建議

（一）施工前形成臨時排水系統，并試運轉，保證設備專業(yè)人員充足。

（二）在凍結段嚴格監(jiān)控混凝土添加劑的合理加入量，加強混凝土震搗，增強井壁防水能力，同時在套砌內層井壁時預埋夾層注漿管，提高夾層材料安裝質量，待井壁解凍后適時進行井筒夾層注漿。

（三）基巖段施工必須堅持“有疑必探，先探后掘”的原則，實施“截、導、排、封、擋、探、注”的綜合治水方案。

[1]孫鵬翔.立井井筒水下混凝土止?jié){墊施工工藝的研究與應用[J].建井技術，2010（04）.