李 彬 孔祥山 胡芳峰

山東華新建筑工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，山東新泰 271219

1 工程概況

沙章圖礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力500萬噸/年，采用立井開拓方式，布置主、副、風(fēng)三個井筒，其中主井井筒設(shè)計(jì)垂深755m，凈直徑6m，基巖段采用普通鉆爆法施工。井筒基巖段478m～523m處為砂巖空隙水，地質(zhì)條件非常復(fù)雜，且含水豐富，單孔涌水量最大為23m3/h，注漿非常困難，致使含水層涌水量豐富，井筒深，高靜水壓、微裂隙多，水患威脅巨大。采取了以往古老的探水注漿方式，施工2m厚的混凝土作為止?jié){墊，工作面均勻布置12個探水孔，在出水位置增加孔口管，注漿材料采用普通水泥單液漿，增加了注漿量，提高了注漿壓力，經(jīng)過多次反復(fù)鉆探，結(jié)果注漿效果非常不理想。與建設(shè)單位及專業(yè)技術(shù)人員多次開會討論，發(fā)現(xiàn)本段含水層注漿難度極大，此段砂巖為空隙水發(fā)育，含水量豐富，注漿非常困難，經(jīng)過分析研究決定，使用普通探水注漿方式非常不理想，特別是空隙水含水層是全國注漿的一大難題，本次注漿我項(xiàng)目部采取了對含水層近距離探注、短段掘砌的施工方法，來消除水患威脅，保證安全生產(chǎn)。

2 施工方案

針對該井筒所穿地層的特點(diǎn)，自上而下都賦存含水層，且水文地質(zhì)不穩(wěn)定因素多，同時考慮施工期間的排水能力，為避免突水事故的發(fā)生，決定對井筒基巖段空隙水巖層采取與含水層近距離工作面探水注漿、井筒短段掘砌的施工方法。停頭位置必須距下一個含水層不少于10m，因前期已探明隔水巖冒無水，采取了加長孔口管、加密探孔、提高注漿壓力、增加注漿量，注漿材料首先使用普通水泥對裂隙發(fā)育較大巖層進(jìn)行封堵，然后使用超細(xì)水泥對微裂隙發(fā)育巖層進(jìn)行封堵，最后選用化學(xué)漿進(jìn)行封堵，反復(fù)探注，直至達(dá)到理想的注漿效果。井筒掘砌過程中，本段含水層共穿越砂巖含水層2層，厚度在2m～8m之間，是主要的含水層。根據(jù)估算，本段含水層總涌水量可高達(dá)50m3/h，所采取的施工技術(shù)方案為：

完善排水設(shè)施→分段式工作面探水注漿→空隙水含水層近距離工作面探水注漿→選用合理的注漿材料→井筒短段掘砌。

3 施工方法

3.1 完善排水設(shè)施

井筒基巖段施工前，必須完善排水設(shè)施。隨吊盤下放敷設(shè)一趟Φ108mm×6mm的無縫鋼管作為排水管路，用一臺2JM225/800A型鑿井穩(wěn)車懸吊，隨排水管繩敷設(shè)一路MYP3×70+1×25電纜，吊盤中層盤安裝一臺DC50-80×10型臥泵、配1.5m3水箱，電機(jī)功率280Kw，另備有同型號臥泵2～3臺、電機(jī)一臺。臥泵排水量50m3/h，加上提升吊桶的排水能力，綜合排水能力可達(dá)90m3/h。

3.2 止?jié){墊施工及加固

根據(jù)以往計(jì)算公式，需澆注2m厚的止?jié){墊，隨井筒深度不能有效抵抗較大的壓力，經(jīng)過專家研究決定，止?jié){墊厚度不超過1.5m，采取了孔口管埋設(shè)在下一層巖石中，加長孔口管長度，對孔口管增加抵抗壓力。固管完成后，凝固不少于24小時后，為防止注漿時豎向裂隙串漿，威脅上部混凝土井壁安全，注漿前對止?jié){墊周圍巖體進(jìn)行加固,采用7665型風(fēng)鉆打眼和孔口管鉆孔兩種方式對止?jié){墊進(jìn)行加固。

3.3 孔口管的埋設(shè)

在止?jié){墊周邊均勻布設(shè)第一組鉆孔12個，因每個鉆孔含水較豐富，然后再均勻布設(shè)第二組鉆孔12個，最后為檢驗(yàn)注漿效果，重新在涌水量較大的孔口管旁加設(shè)了3個檢查孔，孔口管距離井幫0.5m，角度9°。在迎頭巖石面上用Φ130mm的鉆頭開孔，孔深達(dá)到10m后，提出鉆頭，灌入1：1的水泥砂漿，孔口管采用Φ108mm×6mm×9000mm的無縫鋼管，前部用電焊機(jī)在孔口管上焊接瘤子用于增大孔口管的摩擦力，后部焊上法蘭盤，利用鉆機(jī)沖擊器將孔口管打入孔內(nèi)。

圖1 探水鉆孔平面布置圖

3.4 工作面探水注漿

經(jīng)分析本段地層含水層較多，含水量較大，微裂隙發(fā)育，巖層巖性不穩(wěn)定，所以本次探水注漿采取布置27個探孔，本次探注工作重點(diǎn)封堵第一層含水層，兼顧對第二含水層進(jìn)行了探注工作，盡快探明含水情況，加快了施工進(jìn)度。本次探水注漿分三組鉆進(jìn)，為保證注漿效果以及縮短工期，首先施工第一組鉆孔，其中有3個鉆孔為探明下部地質(zhì)情況鉆進(jìn)至45m外，其它孔都鉆至25m～30m；然后施工第二組鉆孔13～24#孔，均鉆進(jìn)至25m；最后施工25#～27#孔，鉆至20m，作為檢驗(yàn)注漿效果；經(jīng)過33天的施工，將 491m～497m處含水層單孔涌水量控制在0.9m3/h，平均涌水量0.1m3/h以內(nèi)；同時，探明了下層含水層位于516m～518m(粗砂巖)處，涌水量在0.9m3/h～3.5m3/h之間。

（1）設(shè)備選擇及布置

選用MKQJ120/40型潛孔鉆機(jī)，鉆桿Φ60mm，沖擊器Φ90mm，鉆頭Φ90mm/Φ130mm，選用2TGZ-60/210型注漿泵。注漿站布置在吊盤下層盤，地面井口設(shè)漿液攪拌站，漿液利用注漿管下放。

（2）注漿材料

主要以化學(xué)漿注漿為主，MJ-I改性脲醛樹脂、草酸與丙烯酰胺配合注漿。草酸、丙烯酰胺配制脲醛樹脂膠濃度分別摻加3%、2%。

（3）注漿有關(guān)參數(shù)確定

Ⅰ 探注段高：根據(jù)現(xiàn)場情況，確定注漿有效段高45m～50m，掘砌段高35m～40m。

Ⅱ 注漿壓力：注漿過程中，一般控制在靜水壓力的2.5～3倍，本段探水注漿壓力控制在12MPa～14MPa。

（4）結(jié)束注漿的標(biāo)準(zhǔn)

單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：一是注漿壓力達(dá)到注漿設(shè)計(jì)終壓；二是檢查鉆孔的涌水量<0.5m3/h。

（5）注漿效果

本段工作面迎頭探水注漿是整個防治水的重點(diǎn)，所需時間最長，投入的設(shè)備成本最多。在整個探注期間，共穿過了2個含水層，單孔涌水量最大達(dá)到23m3/h。注漿堵水率為95%，注漿效果十分明顯，保證了井筒的安全施工。

4 結(jié)語

沙章圖主井井筒的空隙水防治水技術(shù)的成功實(shí)施，確保了注漿效果，最大限度地減少了井筒涌水量，達(dá)到了驗(yàn)收優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)，保證了施工安全。還得到一些需要特別注意的經(jīng)驗(yàn)：

（1）排水系統(tǒng)需暢通完善，排水能力大，迎頭出水量必須得到有效控制，保證注漿的連續(xù)性；

（2）探水注漿工作時，止?jié){墊位置應(yīng)避免布置在泥巖中，應(yīng)設(shè)在相對穩(wěn)定堅(jiān)硬的粉砂巖和細(xì)砂巖中。

（3）澆注止?jié){墊厚度不大于1.5m。

（4）加固止?jié){墊時，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加固。

（5）布置孔口管時，工作面一次不應(yīng)低于24個探水孔，加長孔口管長度9m左右。

（6）在探水注漿前，充分準(zhǔn)備好注漿材料：如普通水泥、超細(xì)水泥和化學(xué)漿；在探注時，根據(jù)實(shí)際情況選用合理的注漿材料，保證注漿效果，提高注漿質(zhì)量。