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郭屯煤矿主井清理撒煤硐室探水注浆施工 王 平,王松青 中煤三建二十九工程处,安徽 宿州234000 摘 要由于郭屯矿井特殊的水文地质条件,直接施工主井清理撒煤硐室可能会发生突水事故,所以在施工主井清 撒硐室前,进行探水预注浆工作。文中主要对注浆参数和注浆效果进行技术总结。 关键词撒煤硐室;孔口管;探水注浆 中图分类号TD265 文献标识码B 文章编号1008 - 8725200804 - 0085 - 03 Exploration Water Pre - grouting Construction of Clearing Away Scattered Coal Chamber at Main Shaft of Guotun Coal Mine WANG Ping , WANG Song - qing China Coal No.29 Construction Department , Suzhou 234000 ,China Abstract As a special hydrogeological condition of Guotuen Coal Mine , directly clearing away scattered coal chamber of main shaft might happen water burst accident. The exploring water pre - grouting work is in progress before the main shaft construction. The parameters and result of grouting are chiefly summed up. Key words scattered coal chamber ; hole pump ; exploration water grouting 0 概况 山东鲁能荷泽煤电开发有限责任公司郭屯矿井 设计生产能力240万t/ a ,采用立井开拓方式,主井 位于中央工业广场内,井口设计标高为 45 m ,井筒 净径510 m ,全深86210 m ,主井清理撒煤硐室位于 主井井筒- 853130水平,主要用于矿井投产后清理 装载提升时产生的撒落煤。其硐室东西各长15 m , 净高5～311 m ,净宽412 m ,其标高为- 848130～- 853130m。硐室位于M7含水层上方,由于郭屯矿井 特殊的水文地质条件,决定待井底水窝施工结束后, 对两侧清撒硐室进行探水预注浆工作,再进行两侧 音命令指挥凿井绞车动作。 3吊盘下放前提前将凿井绞车钢丝绳每20 m 做标记。当吊盘下放离水面20 m时缓慢下放,并保 持上下人员的电话联系,及时反馈井下信息。 4所携带的小锤、 扳手等工具全部集中放于一 编织筐内,以免掉入井底。 4 质量控制问题及解决方法 1在井壁下沉期间,发现有螺栓孔眼冒水和两 节井壁的法兰盘之间渗水的现象。法兰盘之间的焊 接部位渗水是由于焊接中的夹渣和气孔形成了通 路,渗水必须进行仔细的检查才能发现,一旦发现必 须在渗水点进行焊接,堆积焊接厚度,堵住孔眼。若 达不到堵水的目的,则用20 mm盖板将整个螺丝盒 进行焊接封堵。问题处理好后方可防腐。 2在下沉井壁期间发现大线有来回晃动的迹 象,这不利于井壁的找正。经下人到井下,发现水面 没有漂浮物,而是由于大线绳比较松动造成的晃动。 紧大线将问题处理。 5 结论 井壁下沉是钻井法施工中极为重要的一道工 序,它起着承上启下的作用,其特点是面广量大,劳 动强度高,参与人员多,作业时间长,危险性高,测量 精度要求高,环境影响大的露天作业。在施工单位 领导带头作用下工人们顶着酷暑,技术员们精益求 精,终于将井壁下沉保质保量的完成。井筒找正偏 斜率小于013‰,达到国家规范要求,为以后井壁下 沉积累了宝贵的经验。 参考文献 [1] 李明权,宣始青,夏学红.井壁下沉工序质控程序[J ].中州煤 炭,1998 ,6 26 - 27. [2] 刘吉敏,程桦,荣传新.漂浮下沉钻井井壁竖向稳定性理论研究 [J ].中州煤炭,2007 ,5 11 - 12. 收稿日期2007 - 12 - 12;修订日期2008 - 02 - 21 作者简介王平1963 - ,男,安徽淮北人,工程师,1987年毕业于北京煤炭工业学校,现在中煤三建二十九工程处从事技术管 理工作,曾发表论文多篇。 第27卷第4期 2008年4月 煤 炭 技 术 Coal Technology Vol127 ,No14 Apr ,2008 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 清撒硐室的掘砌施工。 为了满足两侧清撒硐室探水注浆施工的要求, 将其中- 843130～- 861150 m段高1812 m的井筒 壁厚增加至1 000 mm ,作为注浆止浆墙。探水预注 浆采用分层分段的探注方式。分层间隔018 m ,每 段10 m ,预计浆液扩散半径为5 m;预计造孔水平距 离,西侧为10 m ,20 m;东侧为10 m ,20 m ,30 m ,45 m;设计西侧预埋5根孔口管,东侧预埋9根孔口管, 两侧硐室拱基位置各布置1个探孔,硐室底板处中 间各布置1个检查孔。 此次探水注浆共注入单液水泥浆294 m3,双液 浆83 m3,水泥151151 t ,水玻璃31133 t。造孔418 m ,扫孔294 m。主井清理撒煤硐室技术特征见表1、 表2。 表1 井壁特征 部位/ m段高/ m壁厚/ mm砼强度等级支护形式 - 843130～- 84813051 000C50双层钢筋混凝土 - 848130～- 8611513121 000C50素混凝土 注清理撒煤硐室探水注浆井壁加固段;相对标高变更后。 表2 主井清理撒煤硐室技术特征 部位/ m净高/ m净宽/ m壁厚/ m长度/ m砼强度支护形式 - 848130～- 8531305～3114120155～0150 15单侧C50双层钢筋砼 注相对标高变更后。 1 地质及水文地质概况 郭屯矿主井清理撒煤硐室处于M7含水层之上 的泥岩中,硐室掘砌将揭露M7 ,原始涌水量为25113 m3/ h;但从相邻井筒实际揭露M7时最大涌水量超 过100 m3/ h;而清理撒煤硐室西侧14 探水孔涌水 量达4015 m3/ h ,充分显示水文地质条件的复杂性。 因此,在揭露M7过程中,必须采取 “先探后掘、 探注 结合” 的施工方法,确保防治水工作安全可靠,快速、 优质、 安全施工。 主井井筒揭露此段泥岩为紫斑状,泥质结构,局 部含较多粉砂质,有大量竖向节理发育,结构较为破 碎;细砂岩为灰色,以石英为主,长石云母次之。呈 东高西低,倾角4,走向165 。 在施工中东侧硐室揭露M7含水层,M7含水层 岩性为细砂岩,厚度约为5 m ,起止深度为- 854170 m～- 859170 m ,垂直裂隙发育,水平交错层理。中 部为一层黑色、 松撒、 不完整煤线,局部有挤压现象。 2 施工方案 清撒硐室探水注浆施工分为两部分进行。 首先是对井筒止浆墙加固注浆。止浆墙为- 843130 m～- 86115 m段井筒井壁,在工作盘上重点 对此段井壁的施工接茬缝、 壁后和围岩进行充填加 固注浆。 根据主井清理撒煤硐室的地质水文条件和施工 长度,硐室东侧注浆长度为45 m ,西侧注浆长度为 20 m见M7底板距离。 注浆采用分段式注浆每10 m为一阶段,东侧 最后段为15 m;东侧分二层位布孔9根,西侧为一层 布孔5根;孔口管长度为7 m ,埋入618 m;中间布置 1个检查孔具体视各孔涌水情况可适当增减,详见 图 1 。 调整工作盘高度,利用工作盘按照设计的钻孔 方位、 倾角固定好钻机进行造孔,通过地面注浆站和 铺设注浆管路,将地面搅拌好的水泥浆液压入注浆 孔至含水层裂隙中。 利用井筒施工吊盘悬挂4根 28 mm的钢绳连 接第四层吊盘作为打钻工作平台。并在井壁的四个 方位打入4根铁道锲,将四层吊盘固定在铁道锲上。 工作台固定要牢固稳定。 图1 孔口管平面布置图 3 设计要点 311 孔口管布置 该次注浆主要针对两侧清理撒煤硐室探水预注 浆起止高为- 85313～- 863105 m ,深度4719 m ,共 布置16根孔口管。其中4根为检查孔,东侧将揭 M7含水层,所以东侧作为重点布置。为了更好地检 查其注浆效果,在两侧底板和拱基位置各布置1个 检查孔。如单孔出现涌水量较大时,应在相应位置 增加布孔。 由于西侧11 孔涌水量913 m3/ h ,14 孔涌水量 4015 m3/ h ,涌水较大,在西侧增加4个孔口管 15 , 16 ,17 ,18 ,2 个检查孔 21 ,22 , 如图1、 图2 所示。 图2 钻孔剖面示意图 312 注浆参数 86 煤 炭 技 术 第27卷 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 31211 注浆压力 注浆压力一般取静水压力的210倍,终压为215 倍。根据以往注浆经验,和岩石裂隙的高度发育的特 殊性,决定此次注浆终压取18 MPa ,正常注浆压力取 15～18 MPa ,注浆施工时,可视具体情况酌情调整。 31212 浆液材料选择及现场浆液配制 此次注浆选用以单液水泥浆为主,但遇浆液消 耗量特别大时,为控制扩撒范围或者加快砼凝固时 间,可考虑加入速凝剂,或水泥、 水玻璃双液浆,水泥 选用新鲜PO4215R硅酸盐水泥;水玻璃选用模数为 2～3 ,Be′ 20～40。 单液水泥浆水灰比选用3 1 ,2 1 ,1175 1 ,115 1 ,1125 1 ,1 1共6个级配单液水泥浆现场配制表 祥见表 3 。注浆时,视压水吸水量确定起始浓度, 注浆浆液调配原则为先稀后浓。若遇可注性较差情 况,每次注浆前可考虑注入1～2 m3水玻璃对钻孔 裂隙进行润滑处理,以提高可注性,增加注浆效果。 若止浆墙和孔口管耐压试验出现漏浆现象,即可加 入双液浆,双液浆与单液水泥浆的配比为1 1。 速凝剂选用现有的三乙醇铵和氯化钠复合速凝 早强剂,其用量分别是水泥浆液量的0105 和 015 。 表3 单液水泥浆现场配制表联单 水灰比水泥/袋水/L制成浆量/ m3 31690011000 21990011050 117511087511042 11511182511008 112511381211029 111575011000 31213 注浆结束标准 此次工作面预注浆结束标准为实际浆液注入量 大于或接近设计计算的注浆量,注浆压力呈规律性 增加并达到终压,钻孔基本不吸浆或吸浆量 ≤30 L/ min ,维持终压终量20～30 min即可结束注浆。注浆 结束时,浆液的水灰比1175 1或1 1。 4 注浆施工 注浆站设在井口北面,HFV - C型注浆泵2台, 钻机为XY- 2B型和SGZX - 3型;选用PDC复合片 钻头造孔,75 mm;钻杆为 50 mm515 mm;输浆管 选 25 mm20 m的20 MPa的高压胶管,沿抓岩机 保险绳缚设两路至工作面。 注浆工艺流程单液水泥浆经二次搅拌 → 注浆 泵 → 输浆管 → 控制阀门 → 孔口管 → 岩石裂隙。 此次注浆最深孔长度4719 m ,实际最深孔为53 m;钻孔主要揭露的岩性为粉砂岩,灰白色,细砂岩 为灰色,泥岩为紫斑杂色,含较多粉砂质,断口平坦, 裂隙发育。 裂隙水较丰富,14孔打至16 m深时,突然出水, 涌水量达4015 m3/ h ,3孔打至29 m时出现涌水达12 m3/ h ,其它孔涌水情况都很类似。同时与井筒揭煤时 出现的涌水比较相同,含水层底部出现涌水,说明裂隙 发育且具有较强的导通性,净水压为8 MPa。 5 探水注浆情况分析 郭屯主井清理撒煤硐室探水预注浆工作自 2007年10月19日开始打钻探水注浆施工,至11月 18日结束。其中进行了此井壁及止浆墙的加固工 作,确保了井壁的安全和探水注浆工作的顺利进行。 各探水钻孔的实际深度均超过设计深度,主要 钻孔深度、 涌水深度、 涌出量和注入量见表4 表4 探水钻孔数据 孔号 孔深 / m 涌水深度 / m 涌水量 / m3h- 1 注入量 / m3 终压 /MPa 247281156517 3532912 1163116 11669133118 13252010182418 1416 扫2210164015 0151918 1625 2620613 2141018 17292031517 14 孔涌水量4015 m3/ h ,涌水量大,但注入量 少,第一次仅注入10 m3,扫孔后在其附近造孔涌水 量仅015 m3/ h ,基本无涌水,说明此段地质构造复 杂,掘砌存在一定的风险。经分析认为必须在11 , 14 孔下方各增加一个检查孔21 ,22 ,孔深19 m , 经检查孔检查两孔涌水量均为015 m3/ h。 检查孔涌水量情况见表5 表5 钻孔涌水量情况表 孔号 孔深/ m注前涌水量/ m3h- 1注后涌水量/ m3h- 1终压/MPa 353121211616 14224015015518 152501316 162661321418 1729317 182701516 2119015 2219 6 造孔及注浆过程中存在问题 此次造孔过程中出现的涌水情况都为突然涌 水,说明其裂隙发肓,多为裂隙水涌出,且涌水量较 大;注浆压力大,但注入量较少;而2 孔涌水量仅为 115 m3/ h ,但在注浆过程中通过注浆压力的几次波 动后注入了65 m3浆液,其余孔注入量较少,特别是 14 孔,涌水量4015 m3/ h ,但第一次注入量仅为10 m3,且为3 1的浆液深度;而在扫孔、 补孔 17 , 18 时其涌水量仅为015 m3/ h ,此处存在疑问。 7 结语 综上所述,此段属于罕见的特殊地质条件下注浆, 给下一步硐室施工带来很多不确定的因素。在掘砌施 工过程中必须坚持 “有疑必探,先探后掘” 的施工原则, 多打眼、 少装药,减少爆震对围岩的破坏,增强支护,提 高综合防御能力,切实做好防治水工作。 第4期 王 平,等郭屯煤矿主井清理撒煤硐室探水注浆施工 87 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. 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