綜合防治水技術(shù)在立井井筒穿過(guò)砂巖強(qiáng)含水層中的應(yīng)用

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)綜合防治水技術(shù)在立井井筒穿過(guò)砂巖強(qiáng)含水層中的應(yīng)用王建峰（平煤神馬建工集團(tuán)有限公司建井三處，河南，平頂山，）摘要：本文以平煤集團(tuán)十礦三水平北二進(jìn)風(fēng)井井筒為例，闡述了立井井筒綜合防治水方法、工藝及治理措施，使用傳統(tǒng)注漿工藝-普通注漿法，通過(guò)工作面預(yù)注漿+壁后注漿緊密相結(jié)合，借鑒注漿堵水的成功經(jīng)驗(yàn)和施工手段，采取先進(jìn)的注漿技術(shù)，利用雙漿液將砂巖內(nèi)含水封堵在井筒注漿帷幕圈以外，從而徹底根治井筒井壁淋水，保證了工作面的安全、快速掘進(jìn)，從而取得了良好的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。關(guān)鍵詞：立井井筒；綜合防治水；強(qiáng)含水砂巖層；普通注漿法；雙漿液1工程概況中國(guó)平煤神馬有限責(zé)任公司十礦三水平北二進(jìn)風(fēng)井井筒位于平頂山市衛(wèi)東區(qū)東高皇鄉(xiāng)牛寨溝村，地勢(shì)呈東高西低，低山丘陵地形特征明顯，現(xiàn)有山間公路與外界溝通。該井筒設(shè)計(jì)凈直徑為8m，井口標(biāo)高為+223m，井底標(biāo)高－896.572m，井筒全深1119m，凈斷面為50.2m3，支護(hù)形式為鋼筋砼支護(hù)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，壁厚600mm，井筒揭過(guò)以石千峰組平頂山砂巖為主要強(qiáng)含水層。該井筒于2013年6月8日開(kāi)工，于2013年9月7日在工作面96m處開(kāi)始第一次涌水治理，實(shí)測(cè)涌水量23.8m3/h。強(qiáng)含水層砂巖底板位于井深422.5m，含水層厚度326.5m，井筒施工中最大涌水量195m3/h。2014年9月29日通過(guò)綜合防治水技術(shù)安全揭過(guò)平頂山砂巖強(qiáng)含水層，注漿結(jié)束后實(shí)測(cè)井筒涌水量1.89m3/h。2水文地質(zhì)石千峰砂巖含水層：石千峰砂巖含水層上部（井深15m～131.8m）為金斗山砂巖層，該巖層裸露于地表，為原層狀細(xì)粒及中粗粒砂巖，硅質(zhì)膠結(jié)，間夾薄層狀砂質(zhì)泥巖，呈紫紅色，主要裂隙為豎直狀。石千峰砂巖含水層下部位于井深131.8m～338.3m處，該段巖層以中粗粒砂巖為主,紫紅色和深灰色,青灰色及灰白、綠色,硅質(zhì)膠結(jié)、堅(jiān)硬，出水形式以小面積涌水為主,分布規(guī)律明顯。平頂山砂巖強(qiáng)含水層位于井深338.3m～422.5m處（為重點(diǎn)涌水治理段），巖層厚84.2m，實(shí)測(cè)最大涌水量195m3/h。該段巖層為井筒主要含水層，巖性為淺肉紅色、厚及中厚層狀中粗粒石英砂巖，硅質(zhì)膠結(jié)、堅(jiān)硬、豎直裂隙極為發(fā)育，橫向裂隙不發(fā)育，巖層極具幾何形狀，裂隙開(kāi)度大、連通性差且不均勻，其含水性及透水性較強(qiáng)。附表1砂巖含水層段地質(zhì)資料巖層名稱層厚/m垂深/m巖性描述石千峰砂巖層上部116.815～131.8紫紅色，細(xì)粒、中粗粒砂巖及砂質(zhì)泥巖。硅質(zhì)膠結(jié)，主要裂隙為豎直狀石千峰砂巖層下部206.5131.8～338.3紫紅色和深灰色。中粗粒砂巖,硅質(zhì)膠結(jié)、堅(jiān)硬，裂隙較發(fā)育平頂山砂巖層84.2338.3～422.5淺肉紅色、厚及中厚層狀中粗粒石英砂巖，硅質(zhì)膠結(jié)，含水性及透水性較強(qiáng)。3強(qiáng)含水砂巖層涌水原因分析3.1地質(zhì)原因井深15m~338.3m為石千峰砂巖段，裂隙較發(fā)育，出水形式以裂隙面出水和大面積滲水為主。338.3m~422.5m為平頂山砂巖段，是井筒主要含水層，巖性為褐黃色、厚層狀、中厚層狀石英長(zhǎng)石砂巖，硅質(zhì)膠結(jié)、堅(jiān)硬、豎直裂隙極為發(fā)育。該砂巖層段有些部位的橫向、縱向裂隙互為切割，且裂隙分布規(guī)律極差，大面積小裂隙涌水為主，較寬裂隙涌水次之，另外從井深96m~195m近似直立的裂隙、破碎帶穿過(guò)井筒，給注漿施工帶來(lái)極大難度。3.2季節(jié)原因由于平頂山砂巖含水層接近于地表，受大氣降水影響，并且該井筒與牛寨溝水庫(kù)較近，夏秋雨季井筒涌水量相對(duì)較大，春冬兩季相對(duì)較小。3.3工序原因施工期間，即使進(jìn)行了分段注漿施工后，由于放炮震動(dòng)的影響，封閉銜接不好，使近井壁圍巖遭到破壞，導(dǎo)致涌水反彈。3.4質(zhì)量原因由于過(guò)涌水砂巖層期間，局部井壁出現(xiàn)漏水、滲水現(xiàn)象，澆筑砼時(shí)容易失漿過(guò)多，給注漿施工帶來(lái)很大困難。4綜合防治水方法井筒涌水往往導(dǎo)致施工進(jìn)度緩慢，井壁質(zhì)量差，極易造成突水淹井事故。搞好井筒防治水工作不僅使建設(shè)單位減少資金投入，縮短建井工期，也關(guān)系到施工單位職工切身利益。經(jīng)過(guò)多年研究與實(shí)踐，總結(jié)出了“探、堵、引、擋、排、截、封”立井井筒綜合防治水施工技術(shù)，有效預(yù)防了井筒水害事故的發(fā)生，為井筒快速優(yōu)質(zhì)施工創(chuàng)造了較好的條件，解決了鑿井期間治水技術(shù)難題。其具體做法為：(1)探：在該井筒主要含水層揭露前邊探邊掘，精確探明水量、測(cè)出水壓等，進(jìn)行有計(jì)劃的放水、堵水。

(2)堵：對(duì)掘進(jìn)工作面涌水量達(dá)到l0m3/h以上時(shí)，在井筒含水層揭露之前采取工作面預(yù)注漿或充填加固注漿堵水技術(shù)。(3)引：對(duì)井壁、巖幫集中出水點(diǎn)預(yù)埋聚乙烯膠管，將水引出，防止涌水沖刷砼，為井筒壁后注漿創(chuàng)造較好的條件。(4)擋：已筑井壁上出水點(diǎn)有承壓水流噴射時(shí)，在濺水部位覆蓋風(fēng)筒布，使水沿井壁流入下部截水槽。(5)排：依據(jù)含水層的位置、涌水量、堵截的效果來(lái)合理地安排排水設(shè)施，主要是排腰泵房及井筒工作面的水及井壁內(nèi)暗水箱中的水。若井筒淋涌水小于5m3/h，在不影響上下人員及排矸的情況下，可直接用風(fēng)泵將水排入吊桶后再提至地面。(6)截：采用暗截水槽的方法，把水直接截入井壁內(nèi)預(yù)埋暗水箱中或用軟管導(dǎo)入其下方腰泵房水倉(cāng)中，實(shí)現(xiàn)淺水淺排，既節(jié)約排水費(fèi)用，又減輕了工作面吊泵排水壓力。

(7)封：對(duì)井壁局部淋水或集中出水點(diǎn)采取壁后注漿措施，達(dá)到封堵的目的。一般是在井筒施工后，由于漏水較大，施工困難或井壁需要加固時(shí)進(jìn)行的注漿堵水工作。5注漿堵水為有效快速的治理工作面涌水及井壁漏水現(xiàn)象，注漿采用工作面注漿+壁后注漿緊密結(jié)合的方法，采取雙液漿（普通硅酸鹽水泥+專用液體水玻璃），通過(guò)泵壓，將漿液注入可伸縮型注漿專用封孔器內(nèi)，并且有效擴(kuò)散至砂巖含水裂隙內(nèi)。注漿前先使用水玻璃進(jìn)行高壓沖孔，能有效壓通裂隙，帶出裂隙內(nèi)大量泥砂，裂隙導(dǎo)通后便于注漿；雙液注漿有效封堵裂隙通道，將砂巖內(nèi)涌水堵截在注漿帷幕圈以外。注漿段劃分5.1注漿段的劃分注漿劃分三個(gè)注漿段。其中：第一注漿段為石千峰砂巖層上部，在井深15m～131.8m，涌水量18m3/h。第二注漿段為石千峰砂巖含水層下部，位于井深131.8m～338.3m處，涌水量119m3/h。第三注漿段為平頂山砂巖強(qiáng)含水層，位于井深338.3m～422.5m處（為重點(diǎn)注漿治理段），最大涌水量195m3/h。5.2工作面預(yù)注漿采用短探、短注、短掘，探注與掘支交替作業(yè)方式通過(guò)富含水層，注漿段高15m，注漿后掘10m預(yù)留5m止?jié){巖帽，每段注漿方式和工藝基本相同。沿井筒周邊均勻布置注漿孔，鉆孔直徑90mm。在井筒中間布置4個(gè)效果檢查孔，若檢查孔出水將作為補(bǔ)充注漿孔。各孔注漿終壓為工作面鉆孔靜水壓力的2~3倍。根據(jù)平頂山砂巖層裂隙垂直發(fā)育特點(diǎn)，工作面注漿采取徑向切線孔布置，通過(guò)10～12MPa注漿高壓，使巖層內(nèi)吃漿量飽滿、充分，把井壁外10m范圍內(nèi)裂隙水，全部置換出去，并固結(jié)成巖，達(dá)到治水目的。每個(gè)鉆孔采用分段循環(huán)的注漿方式，為確保注漿效果和控制單孔進(jìn)漿量，造孔注漿不能按孔號(hào)順序逐個(gè)進(jìn)行，要以井筒中心為基點(diǎn)：施工完一個(gè)孔后，旋轉(zhuǎn)180°對(duì)稱施工另一個(gè)孔。先施工外圈孔，接著施工內(nèi)圈鉆孔，最后施工中心孔與效果檢驗(yàn)孔，在井筒輪廓線以外形成注漿帷幕，將水堵截在注漿帷幕圈以外。附圖1井筒工作面注漿孔布置及帷幕交圈示意 5.3壁后注漿壁后注漿方式采用上、下行相結(jié)合進(jìn)行注漿堵水，注漿孔的布置采用“三花孔”及深淺孔相結(jié)合，在封堵集中漏水點(diǎn)處，直接造孔注漿，在接茬漏水處，均勻上下布孔注漿，利用注漿泵加壓至4～6MPa。針對(duì)平頂山砂巖縱向裂隙發(fā)育特點(diǎn)，壁后注漿時(shí)布密孔、施工傾斜孔，即注漿孔與井壁夾角控制在3～5°，注漿時(shí)更好的確保注漿效果。附圖2井筒壁后注漿孔斷面及剖面布置示意6注漿工藝6.1注漿設(shè)備的選擇（1）注漿設(shè)備選用2TGZ-90/120型雙液調(diào)速高壓電動(dòng)注漿泵和該泵配套的GS-700型立式拌漿機(jī)。（2）預(yù)注漿造孔選用QZ-100K潛孔鉆機(jī)，壁后注漿造孔使用YT-28型風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)，使用￠43mm一字型合金鉆頭，￠22mm中空鋼做鉆桿。6.2注漿材料的選擇注漿前，依據(jù)壓水試驗(yàn)情況確定注漿材料配比和漿液濃度。井筒各注漿段，注漿材料使用袋裝P.042.5級(jí)普通硅酸鹽水泥和改性液體水玻璃。6.3注漿方法為確保注漿效果，各注漿段采用工作面預(yù)注漿和壁后注漿相結(jié)合的綜合防治水方法進(jìn)行注漿堵水。6.4注漿流程標(biāo)定孔位→確定鉆孔方位角→造孔→洗孔→安裝注漿塞→注水測(cè)定受注部位壓力→注單液漿→注雙液漿→再注單液漿→雙液漿封孔。7注漿效果平煤十礦三水平北二進(jìn)風(fēng)井井筒過(guò)砂巖含水層注漿于2013年9月12日開(kāi)始～2014年9月29日結(jié)束，共完成鉆孔工程量34700.8m，累計(jì)消耗水泥6250.5t、水玻璃5124.3t。注漿施工結(jié)束后，實(shí)測(cè)井筒剩余涌水量為1.89m3/h。實(shí)踐證明，立井井筒