冻结井表土段注浆技术方案比较及效果评价.docx

冻结井表土段注浆技术方案比较及效果评价【摘要】李粮店煤矿主井周围地层在注浆加固治理过程中通过对井筒原冻结管割孔、射孔、新打孔三种注浆方案进行技术、经济比较找到了适合本地层注浆的有效方法获得了较好的技术、经济效果为地质条件类似的矿井注浆施工提供了经验。【关键词】冻结井；表土段注浆；方案比较；效果评价郑州华辕煤业有限公司李粮店煤矿主井井筒Φ5.0m井深765m因地质原因井筒50～270m段淋水加大同时地表出现缝隙及沉陷区。为防止井筒淋水继续增大及周围地层沉陷导致井筒被破坏的危险。决定在主井周围半径20m范围内进行地层注浆加固。通过对周围地层的挤密加固一是封堵井筒周围涌水通道二是通过注浆提高其周围地层的稳定性避免井筒因周围地层固结沉降而受竖向附加力的影响发生井壁破损。1井筒水文地质特征主井第四系、新近系松散沉积岩组主要由粘土、砂质粘土和细砂、砾石组成厚度479.20m。第四系主要含水层是粉砂松散饱和含水较强；次为粉土含水一般；第四系底部的含砾粉质粘土和砾石层厚度0.98m～5.32m局部被粘土胶结减小了其含水和透水性含水一般；中上部粉质粘土透水性较差含水较弱。第四系隔水层主要是粘土局部能起到一定的隔水作用。第三系含水层主要是粉细砂及中粗砂、砾砂密实湿～饱和局部弱胶结中砂、粗砂均含少量砾石主要富水段在中上部下部含水性变差富水性弱。第三系隔水层主要是粘土和粉质粘土可塑-坚硬弱胶结。随着埋深的增加压实作用及固结作用使岩层逐渐密实垂向上含水层的含水性逐渐减弱隔水层的隔水性逐渐增强。2施工方案利用主井原有冻结管对主井周围受扰动土层进行注浆注浆范围为：深度0～280m水平方向以主井井筒中心为中心从内半径3.4m（井壁外缘处）至外半径17m（外圈冻结孔布置圈半径9m+浆液有效扩散半径8m）的环形空间。此次注浆主要利用原主井冻结管进行割管注浆射孔注浆和新打孔注浆作为比较方案[1]以评价注浆效果。2.1注浆孔布置原则图1主井原有冻结孔的选用遵循“分散、多孔、均匀布孔注浆”的原则确定如下：（1）利用主井井筒原冻结钻孔外圈孔选14个钻孔尽可能均匀布置（拟采用W5、W15、W26、W37W11、W20、W32、W41W2、W29、W8、W23、W16、W36）。（2）利用原有部分冻结孔进行透孔割管注浆处理主井周围280m以上扰动地层如选定的的冻结管因断裂、弯曲严重无法利用时可选用相邻的冻结管进行割管注浆。（3）射孔注浆原则上利用与割管相邻的冻结孔保证注浆有一定的扩散半径与相邻孔注浆交圈形成一定厚度闭合的帷幕；如原有冻结钻孔确实无法利用则需重新打孔注浆。注浆钻孔布置详见如图1。2.2钻孔施工顺序及注浆方式（1）主井注浆钻孔施工顺序：①W5、W15、W26、W37②W11、W20、W32、W41③W2、W8、W16、W23、W29、W36。（2）主井原冻结钻孔外圈所下冻结管为Φ159×7mm无缝钢管设计透孔深度280m钻机安装到位后采用相应钻头透孔至设计深度采用上行式分段注浆；新打孔选用50mΦ159×7mm无缝钢管作为孔口管采用下行式分段注浆。2.3注浆段高注浆段高即一次注浆的钻孔长度。分段注浆是保证注浆质量的重要技术措施之一。在每个段高底部及该段相应含水砂层处采用割管为主射孔为辅的作业方式尽可能多孔同层位同步注浆同层位交叉注浆力求浆液分散均匀。依据上述段高划分原则将各井筒注浆段进行段高划分将受扰动严重的地层（一般为砂层）作为重点注浆段。主井划分为11个段高段高长度15～30m。表1主井井筒注浆段高的划分、注浆量及终压表2.4注浆压力理论与实践经验均表明：当注浆压力与土层原始地应力之差大于土层的抗劈裂强度时土层中即可进浆。根据《矿山井巷工程施工及验收规范》[2]有关规定此次设计的注浆终压值取静水压力1.2～1.5倍（静水位一般从孔口起算）既能保证主井周围受扰动地层形成的空隙经注浆后得到有效充填、密实也能保证井筒在注浆施工期间不受损害确保主井井壁的安全。上限取值为：P上=1.5H/100（MPa）下限取值为：P下=1.2H/100（MPa）式中H为注浆深度单位为m。注浆时为了方便和安全压力值以注浆泵上表压数据为准P表=P终-（ρ浆-ρ水）H/100ρ浆=1.4～1.6g/cm3。可以根据注浆情况进行一定程度的调整。达到设计注浆量时注浆终压取下限值；达不到设计注浆量时注浆终压取上限值。2.5注浆结束标准（1）注