地面预注浆技术在立井井筒施工中的应用.doc

最新【精品】范文参考文献专业论文
地面预注浆技术在立井井筒施工中的应用
地面预注浆技术在立井井筒施工中的应用

摘要：随着社会的发展与进步，地面预注浆技术在立井井筒施工中的应用越来越广泛。本文主要介绍地面预注浆技术在立井井筒施工中的应用的有关内容。

关键词地面预注浆；立井井筒；施工技术；应用；质量；
中图分类号：U443.15+4文献标识码：A文章编号：
引言
沁城煤矿,设计生产能力9.0Mt/a,立井开拓方式,设主、副、风3个井筒。井筒采用冻结法和地面预注浆法施工,其中主、副井筒施工采用冻、注、凿平行作业的“三同时”快速建井新工艺。井筒检查孔揭露的地层自上而下为第四系、第三系、二叠系上石盒子组;其中二叠系上石盒子组地层以粉砂岩为主,泥岩、砂岩次之。主、副、风井筒检查孔穿过的新生界松散层厚度分别为219.75,218.15,221.50m;风氧化带厚度分别为93.10,64.90,88.35m。井筒下部穿过3条逆断层(F06-4,F06-7,F06-8),井检孔取心岩石有不同程度的挤压破碎等现象。3个井检孔含(隔)水层划分见表1;根据试验确定的井筒涌水量分别为主井50m3/h,副井96m3/h,风井62m3/h;井筒工程地质条件与水文条件较为复杂。
表1基岩段含、隔水层划分

一、地面预注浆技术的基本特征
用注浆法堵水，已成为矿井建设中战胜地下水害的有效方法。在井筒开凿之前进行的地面预注浆，其目的就是在井筒周围形成封闭的隔水帷幕，将井筒涌水量降到最低限度，从而实现打干井，改善井筒作业环境，为建井工程安全和快速施工创造条件。
我国地面预注浆技术自1958年诞生以来，已在70多个井筒中运用，为发展煤炭工业起到了较大的作用。几十年来，地面预注浆技术不断发展，注浆孔由原来的10多个、甚至20多个，减少到6个;注浆深度从50―200m，增加到750m;各种专用注浆设备不断配套完善;定向深井注浆技术取得重大成果，使我国注浆技术上了新台阶，实现了上部掘进与下部注浆的平行作业，扩大了注浆技术的应用范围。
我国地面预注浆技术一直是以水泥为注浆材料，采用分段下行式注浆工艺。这样，就存在着两个突出间题:其一，工期长。由于每一注浆孔段均需注浆多次，下塞、压水、注浆、提塞、扫孔、养护各工序重复出现，特别是扫孔等耗时多，使得钻机台月钻注效率仅为100m孔/月;其二，成本高。采用水泥注浆，水泥用量大，我国地面预注浆平均每米井筒水泥注入量为8-14t,最高者达30t，加之下行式重复钻注耗时长，使注浆工程成本更高。
二、地面预注浆设计与施工
2.1总体施工方案
根据煤矿总体建设安排,主、副井筒施工采用“三同时”施工工艺,注浆分为内圈直孔段和外围S孔两期工程;风井井筒采用全直孔注浆。各井筒地面预注浆主要技术参数见表2。
表2井筒地面预注浆主要技术参数

2.2浆液配制
注浆采用单液水泥浆和粘土水泥浆(CL-C)。岩冒段（岩冒段注浆，岩冒的建造质量,对下部井筒基岩段的注浆起到关键作用。）和破碎层位、硐室群等处加固采用单液水泥浆,水灰比为0.6：1~1.25：1;浆液中加入食盐和三乙醇胺作为早强剂,加入量分别为水泥重量的1/1000和5/10000。基岩堵水注浆段采用粘土水泥浆,配制时原浆容重为11.3~12.5kN/m3,粘度为16~20s;水泥用量为100~300kg/m3,水玻璃用量为10~40L/m3;成浆容重为12.5~13.5kN/m3,粘度为24~70s。浆液配制采用42.5R水泥,模数3.0~3.4、浓度38~40Be的水玻璃和塑性指数10~25、含砂量小于5%的粘土。注浆时根据岩层、压水等情况调整浆液配比。
2.3注浆深度、段高划分与注浆方式
为了更好地与冻结段施工配合,各井筒注浆段起始深度高于冻结段底部10~20m,终止深度超过井筒底部10m。主、副井筒S孔段为消除定向斜孔轨迹误差,保证注浆堵水效果,与直孔段重合10~20m。
注浆段高划分要遵循针对性、特殊性及一致性的原则,并结合含水层位置、厚度等水文地质条件,综合考虑井筒平行掘进等因素来进行。沁城煤矿主、风井筒注浆段划分为7段,副井井筒划分为9段,段高40~70m。注浆施工基本上采用下行式注浆方式;个别注浆孔在遇到破碎层位出现坍塌时,注浆段高适当缩小,逐段处理,向下延伸。复注和硐室加固时,以上行式注浆为主,段高根据需要,适当调整。
2.4浆液注入量设计
浆液注入量根据各注浆段岩石裂隙率、浆液扩散半径、浆液结石率等参数确定,计算公式如下:

式中:A为浆液消耗系数;R为浆液扩散半径,R=Φ/2+r;Φ为注浆圈径;r为浆液有效扩散半径;ηi为注浆段长度;Gi为岩层裂隙率;βi为充填系数;m为浆液结石率;n为注浆段数。
主、副、风3个井筒粘土水泥浆设计单位井筒注入量分别为20,23,22m3。对于