◎劉 鵬

五舉煤礦主立井井筒水下混凝土止?jié){墊施工技術(shù)

◎劉 鵬

平?jīng)鎏煸弘娀邢薰疚迮e煤礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力2.4Mt/a，采用立井-暗斜井開拓方式，井筒凈斷面直徑6m，掘進(jìn)斷面直徑7.2m。2013年1月井筒正式掘砌施工，于2013年6月施工至井深225.7m時發(fā)生裂隙斷層突水，最大涌水量達(dá)到360m3/h，超過現(xiàn)場強(qiáng)排能力，造成淹井事故，最深淹井達(dá)131.5m，最終采用靜水壓下混凝土封底堵水成功，排干積水，再通過深孔注漿的方案成功穿越該承壓含水層。

水文地質(zhì)條件

主立井井筒所穿越含水層根據(jù)含水性可分為三層。

第四系松散巖類孔隙潛水含水層，為①含水層，厚1.2m。下白堊統(tǒng)六盤山群第一段砂巖、礫巖承壓含水層，為②含水層。巖性以礫巖為主，受膠結(jié)程度控制的混合含水層，厚154.93m。為井筒中遇到的主要承壓含水層。侏羅系＋三疊系砂巖復(fù)合承壓含水層，為③含水層。是由多個厚度不等的含水層組成的主要受巖性控制的層狀混合含水層，厚161.3m。為井筒中遇到的主要含水層。

水下混凝土止?jié){墊施工

施工方案。根據(jù)現(xiàn)場情況，采用C50混凝土施工厚度7m的止?jié){墊，為防止混凝土離析，C50混凝土中除了摻加UWB-Ⅱ早強(qiáng)型水下不分散絮凝劑（用量為水泥用量的3～3.5%左右）劑，利用特制的底卸式吊罐運(yùn)送混凝土。按照一定速度下放吊桶，保證澆筑混凝土止?jié){墊的施工質(zhì)量。止?jié){墊施工完畢水下養(yǎng)護(hù)20天后開始排水，排水時水位每下降20m停止抽水，進(jìn)行水位觀察2h，若水位變化，表明止?jié){墊失效，進(jìn)行止?jié){墊補(bǔ)強(qiáng)措施；若無變化，則繼續(xù)進(jìn)行排水，水排至井筒210m位置時（止?jié){墊上面），分段注漿加固井壁，井壁加固完畢后。再排水露出井底。然后清除止?jié){墊上面已離析而未凝固的水泥漿。若止?jié){墊有漏水現(xiàn)象，采用注漿加固堵漏措施，后打鉆注漿加固混凝土止?jié){墊及埋設(shè)孔口管注漿堵水。

止?jié){墊設(shè)計(jì)參數(shù)。止?jié){墊選擇以近平底型為原則，其計(jì)算公式為：

B=P0r/σ＇+0.3r。P0—最大注漿壓力，Mp；r—井筒的掘進(jìn)半徑，m；σ＇—混凝土的允許抗壓強(qiáng)度，Mpa；σ＇=σ/k —σ為20天時混凝土的極限抗壓強(qiáng)度，k為安全系數(shù)，取3；

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，暫考慮注漿壓力取靜水壓的3倍，靜水壓最大為2.4Mpa；由于為水下下放混凝土，為保證安全，混凝土極限抗壓強(qiáng)度按C20強(qiáng)度計(jì)算，20×60 %=12Mp；混凝土采用標(biāo)號為C50的混凝土；綜上，計(jì)算得出止?jié){墊的厚度B=7.2×3/12/3+0.3×3.0=6.3m。

根據(jù)現(xiàn)場情況，本次止?jié){墊施工厚度確定為7m。

止?jié){墊混凝土的配比。在澆筑止?jié){墊時為防止混凝土離析，使用UWB-Ⅱ復(fù)合型(或早強(qiáng)型)水下不分散絮凝劑，摻量為水泥重量的2～2.5%，考慮到施工影響，參合重量為3～3.5%，與水泥、石子、沙同時加入攪拌機(jī)內(nèi)攪拌，攪拌時間不少于3分鐘。

水泥采用P.042.5級普通硅酸鹽水泥，砂采用中沙，石子級配采用10～20mm范圍，最大粒徑不超過20mm，石子應(yīng)為連續(xù)級配或二級級配。

C50混凝土按配合比計(jì)算，每方混凝土水泥用量420Kg

混凝土用量：7×29=203m3；水泥用量：203×420/1000=85.3T

絮凝劑用量（水泥量的3%）：85.3×3-3.5%=2.6-3T

C50混凝土的質(zhì)量保證

混凝土中除了摻加UWB-Ⅱ早強(qiáng)型水下不分散絮凝劑（用量為水泥用量的3～3.5%左右），不參合其他外劑；混凝土攪拌時派專人，查看混凝土攪拌的每一個環(huán)節(jié)；混凝土制備時要進(jìn)行混凝土的配合比試驗(yàn)，并進(jìn)行水化熱、泌水率、水下混凝土試驗(yàn)；為減小水化熱的影響，盡量選用水化熱較低的水泥，普通硅酸鹽水泥或低熱礦渣水泥，防止混凝土裂縫；砂、石料的雜質(zhì)含量：石子的含泥量≤1%，砂含泥量≤3%。

下放混凝土。澆筑前，必須確保水位靜止且保持1天后，方可澆筑混凝土；澆筑前按計(jì)算好混凝土用量，摻加絮凝劑的混凝土連續(xù)澆筑；混凝土利用特制的底卸式吊桶運(yùn)送。吊桶進(jìn)入水面時的速度不得超過0.5m/s。吊桶在水中下落時盡可能保持勻速運(yùn)行，加減速度不得超過0.2 m/s2，速度先按1m/s進(jìn)行試驗(yàn)運(yùn)行，后逐漸加快至2m/s；連續(xù)澆筑直至止?jié){墊施工完畢為止。

混凝土的養(yǎng)護(hù)。止?jié){墊養(yǎng)護(hù)20天后進(jìn)行排水。養(yǎng)護(hù)期間派專人觀察水位變化情況，并做好記錄。

井筒排水。水下止?jié){墊凝固20天后，開始進(jìn)行井筒抽水，水位每下降20m停止抽水，進(jìn)行水位觀察2h，若水位變化較大（每小時水位上漲300㎜以上），表明止?jié){墊失效，進(jìn)行止?jié){墊補(bǔ)強(qiáng)措施；若無變化，則繼續(xù)進(jìn)行排水，水排至井筒210m位置時，分段注漿加固井壁，井壁加固完畢后，再排水露出井底。然后清除止?jié){墊上面已離析而未凝固的水泥漿。若止?jié){墊有漏水現(xiàn)象，采用注漿加固堵漏措施，后打鉆注漿加固混凝土止?jié){墊及埋設(shè)孔口管注漿堵水。

施工效果

從2013年7月6日開始施工靜水壓下施工混凝土止?jié){墊開始至2013年9月30日工作面預(yù)注漿結(jié)束，淹井事故處理歷時87天，取得了圓滿成功。水下止?jié){墊凝固20天后，進(jìn)行井筒抽水和清除止?jié){墊表面水泥漿，期間水位無明顯變化，無漏水現(xiàn)象。工作面預(yù)注漿期間止?jié){墊無上升、變形和漏水現(xiàn)象，經(jīng)先后2次工作面預(yù)注漿后，井筒掘砌時涌水量不到3m3/h，達(dá)到預(yù)注漿驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

在靜水壓下施工混凝土止?jié){墊封底堵水后再進(jìn)行工作面預(yù)注漿為深井井筒淹井事故處理提供了新的經(jīng)驗(yàn)，也創(chuàng)造了普通鑿井法施工通過水害嚴(yán)重地層的國內(nèi)先例。采用靜水壓下施工混凝土止?jié){墊封底堵水后預(yù)注漿方法具有工期較短，效益較高的特點(diǎn)。相比于費(fèi)用較高的凍結(jié)法，該治水方法費(fèi)用只占凍結(jié)法的28%左右，工期只相當(dāng)于凍結(jié)法的50%左右。因此，該是采用非凍結(jié)法治理白堊系六盤山群第一組含水層的一條經(jīng)濟(jì)可行的道路，對全國均有借鑒價值。

（作者單位：甘肅平?jīng)鎏煸弘娀邢薰荆?/p>