副立井井壁綜合加固修復技術(shù)

文/陳強威　鄭永超

副立井井壁綜合加固修復技術(shù)

文/陳強威鄭永超

天煜能源公司恒昇煤業(yè)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(xiàn)場的基礎(chǔ)上，選用先進可靠的設(shè)備、行之有效的施工技術(shù)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(chǎn)，延長了副立井的使用年限，同時為類似水文地質(zhì)條件下的井筒修復提供了技術(shù)參考。

一、工程概況

恒昇煤業(yè)副立井井筒直徑4.0m，井深261.1m，原支護形式為磚混結(jié)構(gòu)，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(xiàn)象。據(jù)現(xiàn)場調(diào)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(zhì)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(shè)計及技術(shù)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(wǎng)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(wǎng)片鋼筋Ф6mm，網(wǎng)格100mm×100mm，網(wǎng)片搭接不小于100mm，雙層網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)片鋼筋Ф6mm，網(wǎng)孔100mm×100mm，網(wǎng)片搭接不小于100mm。

3.井壁注漿堵水加固（9.0～80.0m）

根據(jù)副立井井筒出水點不集中，靜水壓力小，出水點多的現(xiàn)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(lián)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(jù)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(jù)實際情況，考慮井壁質(zhì)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(shè)平臺，利用罐道梁鋪設(shè)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(nèi)。

（3）鋪設(shè)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(zhuǎn)運至罐籠內(nèi)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(wǎng)布設(shè)固定，金屬網(wǎng)需布設(shè)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(nèi)，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(wěn)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(guī)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(shè)，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(wǎng)、錨桿。掛網(wǎng)時，網(wǎng)與網(wǎng)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(wǎng)捆扎點不少于5處，并且要使網(wǎng)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(nèi)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(nèi)。

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(shè)計深度為0.6m左右（穿過井壁），鉆探工程量38m。鉆孔結(jié)構(gòu)：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(nèi)并快速固結(jié)。鉆孔傾角：鉆孔布置以平角為主，其他根據(jù)現(xiàn)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(jù)實際情況，考慮井壁質(zhì)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(diào)整，當壓力不回升而吸漿量增大時，才進行調(diào)整。

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

四、關(guān)鍵技術(shù)

1.修復加固和注漿堵水相結(jié)合的技術(shù)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(yōu)化設(shè)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(fā)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(lián)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?？咨?.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(jié)語

本次井壁修復加固和注漿堵水工程，通過優(yōu)化設(shè)計和施工組織，歷時86天，井壁施工達到了設(shè)計要求，涌水量也由原來的6.5m3/h將至0.2m3/ h。該綜合技術(shù)具有安全性好、施工簡便、設(shè)備較少及見效快等優(yōu)點。適用于含水巖層及不穩(wěn)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(yè)）

（責任編輯：周瓊）