馬世軍

(開灤(集團)蔚州公司北陽莊礦安全管理部,河北張家口 075700)

復(fù)合井壁壁間注漿的應(yīng)用

馬世軍

(開灤(集團)蔚州公司北陽莊礦安全管理部,河北張家口 075700)

井筒沖擊層段復(fù)合井壁壁間注漿的應(yīng)用,可以解決長期以來困擾建井界的沖擊層治水問題。為建井施工單位創(chuàng)造良好的施工條件,可以保證井筒施工的優(yōu)質(zhì)、快速、高效、安全,同時對礦井的安全生產(chǎn)也起到了保障作用。

井筒沖擊層 復(fù)合井壁 化學(xué)注漿 單液注漿 雙液注漿

井筒沖擊層段當含水量較大時,大多設(shè)計采用凍結(jié)法施工。目前國內(nèi)外凍結(jié)井的井壁設(shè)計基本上都是雙層鋼筋砼結(jié)構(gòu),從實際完工的情況看,隨著凍結(jié)開化井壁或多或少都會出水,所以凍結(jié)段水的治理成了一個研究課題。

本項目就凍結(jié)井沖擊層段出水進行研究,尋找一個行之有效的治水方法。治水的最常見也是最有效的方法就是注漿,但選擇具體實施卻有很大差異,效果也大不相同。本項目研究的主要內(nèi)容是復(fù)合注漿。所謂復(fù)合注漿即是化學(xué)注漿、水泥單液漿、水泥水玻璃雙液漿聯(lián)合應(yīng)用的一種注漿方法。具體實施要點是化學(xué)注漿控制水、水泥單液漿加固井壁、水泥水玻璃雙液漿封孔。結(jié)合開灤(集團)蔚州礦業(yè)公司北陽莊礦井風(fēng)井沖擊層段注漿的成功案例,對復(fù)合注漿進行詳細的闡述。

1 工程概況(表1)

風(fēng)井井筒施工至295米位置時,在井筒167米至175米(凍結(jié)段)井壁出現(xiàn)四圈裂縫,水由裂縫噴出,出水量約33m3/h,隨著時間的推移,上部裂縫逐漸增多,出水量也逐漸增大。為保證安全施工,決定對凍結(jié)段井壁進行壁間注漿。

2 注漿方案

2.1 注漿方案

利用鑿井期間的雙層吊盤作為注漿站,于出水位置布置4圈注漿孔,采用水泥水玻璃雙液注漿(水泥單液漿加固,水泥水玻璃雙液漿封孔)方法,從下到上進行施工。

2.2 注漿輔助系統(tǒng)

注漿所需要的供電、照明、通風(fēng)、通訊、供排水等輔助系統(tǒng),利用鑿井期間原有的輔助系統(tǒng),能夠滿足注漿要求。

2.3 注漿參數(shù)

(1)鉆孔的布置。根據(jù)實際情況確定注漿總段高8米,布置4圈注漿孔,每圈平均布置18個注漿孔,在了財源滾滾圈上下間距0.5米布置,孔間距平均1.5米,孔深0.6米(打穿內(nèi)井壁)。設(shè)計布置80個注漿孔,根據(jù)實際施工情況進行調(diào)整。

(2)壓力計算。

表1 北陽莊礦井風(fēng)井井筒設(shè)計參數(shù)表

注漿終壓:Pc=Po×2=2.6Mpa

式中Pc:注漿終壓,Po:靜水壓力

2.4 注漿設(shè)備及材料

(1)設(shè)備:打眼設(shè)備為7655風(fēng)鍾,注漿設(shè)備為2TGZ-210/60雙液注漿泵。

(2)材料:水泥選用標號為Po42.5的普通硅酸鹽水泥,水玻璃為波美度40、模數(shù)2.8-3.0。

水泥漿水灰比為1:1,水泥:水玻璃1:0.6。根據(jù)現(xiàn)場吸漿情況來調(diào)整漿液配比。

2.5 注漿方法

(1)注漿前準備:保證所有配套輔助系統(tǒng)運行完好,吊盤上雜物清理干凈,把吊盤上管、線口安裝上防護設(shè)施。注漿所需要的設(shè)備及材料在地面檢查好,符合要求后入井。把注漿泵、清水桶、水泥漿液桶及水玻璃桶全部固定在工作盤上。接能電源、吸注漿管路、供水管路。再次檢查注漿設(shè)備、管路完好后,啟動注漿泵對注漿泵及管路進行耐壓試驗。

(2)采用7655風(fēng)鉆直徑42mm一字型合金鉆頭在標定注漿孔位置垂直于井壁進行鉆孔,鉆孔深度為600mm,然后安裝孔口管并固定牢固。接好吸、注漿管路,做測壓試驗,啟動注漿泵對注漿點進行壓水試驗,檢查管路系統(tǒng)的工作性能和漿液的擴散半徑。然后配置漿液,采用單液注漿,如吸漿量大,可調(diào)整配比進行注漿或間歇注漿,壓力達到2Mpa后,改注雙液漿,注漿的最終壓力符合設(shè)計要求后,停止注漿泵,行關(guān)閉注漿閥,打開卸壓閥,再壓注一定量的清水,清洗管路,隨后轉(zhuǎn)入下一注漿點。

待第一圈注漿完成、各注漿孔口管凝固后,將孔口管外露部分鋸掉,然后轉(zhuǎn)入第二圈施工。

3 實際施工情況

2012年7月6日開始注漿,從第一個孔注漿開始就遇到了困難:因為水由裂縫噴出,壓力較大,不管是單液漿還是雙液漿,很快就由裂縫流出,始終不上壓。根據(jù)這種情況,立即修正了注漿方案,在水壓較大的孔注漿時,改注化學(xué)漿,因為化學(xué)漿反應(yīng)時間快,漿液進入井壁后迅速發(fā)生反應(yīng),很快就將水封住。第一孔注完三小時后,又出現(xiàn)了問題,原先所注化學(xué)漿由裂縫慢慢流了出來,水緊跟著噴出。分析原因為化學(xué)漿雖然反應(yīng)快,起到了迅速封水的作用,但由于膨脹過大,導(dǎo)致強度不足,時間一長會被水壓出來。據(jù)此再次調(diào)整注漿方案,先用化學(xué)漿封水,水封住后再用水泥漿加固,最后用雙液漿封孔。調(diào)整后效果非常明顯,各孔注漿順利,漿液沿壁間擴散效果非常理想,最上一排孔注完后,基本上井壁所有大的出水點和裂縫都被封住,實測出水量降至1.5m3/h。2012年7月11日注漿結(jié)束,注漿共計消耗化學(xué)漿1000kg,水泥7.5t,水玻璃3t。

4 結(jié)語

對于壁間注漿而言,尤其是在出水壓力較大時,通過分析各種注漿材料的性能,利用化學(xué)漿反應(yīng)速度快的優(yōu)點,先注化學(xué)漿封水,但考慮化學(xué)漿耐久性差,再進行水泥單液漿加固,通過調(diào)整配比,使其沿壁間充分擴散,達到堵水并加固的目的,注漿后期用水泥水玻璃又液漿封孔,即有強度,凝固期又短,便于下步施工。

利用此種方式在北陽莊礦井風(fēng)井凍結(jié)段復(fù)合井壁進行壁間注漿取得了非常理想的效果,注漿結(jié)束一年后,凍結(jié)段井壁出水沒有明顯增大,此種注漿方式值得推廣借鑒。

馬世軍(1981—),男,河北蔚縣人,漢族,大學(xué)本科(在職研究生),開灤(集團)蔚州公司北陽莊礦安全管理部、部長,研究方向:礦業(yè)、安全工程。