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        拋碴注漿技術(shù)在深井井筒工作面封水施工中的應(yīng)用

        2017-04-13 07:06:04萌,榮
        采礦技術(shù) 2017年2期
        關(guān)鍵詞:涌水量井筒注漿

        段 萌,榮 輝

        (1.陜西黃河礦業(yè)集團(tuán)公司, 陜西 韓城市 715400;2.河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司大賈莊鐵礦, 河北 唐山市 063000)

        拋碴注漿技術(shù)在深井井筒工作面封水施工中的應(yīng)用

        段 萌1,榮 輝2

        (1.陜西黃河礦業(yè)集團(tuán)公司, 陜西 韓城市 715400;2.河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司大賈莊鐵礦, 河北 唐山市 063000)

        通過對某大型鐵礦主井井筒工作面封水技術(shù)的研究及實(shí)踐,詳細(xì)論述了拋碴注漿、止?jié){墊和工作面長探注漿相結(jié)合的治水方法。結(jié)果顯示,井底涌水量由147 m3/h降低至15 m3/h,保證了豎井井筒安全掘進(jìn)。該治水方法堵水率高、效果可靠,是解決破碎巖層、大涌水量情況下掘進(jìn)的有效方法。

        拋碴注漿;井筒工作面;止?jié){墊;長探注漿

        某大型鐵礦主井井筒設(shè)計(jì)深度為689 m,井筒設(shè)計(jì)凈徑為6 m。2014年12月22日在掘進(jìn)-675.0~-677.5 m段準(zhǔn)備下落模板澆注混凝土支護(hù)時,巖石出現(xiàn)片幫冒落現(xiàn)象,并伴隨涌水量增大,水質(zhì)渾濁,導(dǎo)致上模井壁出現(xiàn)下沉現(xiàn)象,井壁(-658~-675 m段)出現(xiàn)不同程度的裂痕及破損現(xiàn)象,測量井筒涌水量為94.95 m3/h。采取井筒拋碴的方案進(jìn)行施工,回填石子至-658.5 m水平,從標(biāo)高-655.5 m開始從上向下將已損壞的井壁進(jìn)行破除重新澆筑,澆筑采用1.5 m模板;同時將壁厚400 mm的素混凝土(C30)支護(hù)改為壁厚600 mm、雙層鋼筋混凝土(C35)支護(hù)。2015年3月7日破除-666.0~-667.5 m井壁,東南側(cè)井壁出現(xiàn)塌落,原巖石片落位置再次出現(xiàn)片幫現(xiàn)象,同時巖石向上模掉落,塌落高度約1 m,測量井筒涌水量為147 m3/h。

        1 水文地質(zhì)條件

        根據(jù)已揭露的地質(zhì)情況,本段裂隙發(fā)育,主要由黑云變粒巖和混合花崗巖破碎而成,巖石中泥質(zhì)充填物較多,破碎帶走向?yàn)槲鞅?東南,傾向向西,傾角為45°,巖石裂隙發(fā)育,層理性差,涌水量大,水質(zhì)渾濁,成灰色。

        2 治水方案及施工

        由于井筒工作面涌水量大,吊盤上臥泵不能及時、有效地將涌水排出,安全性差,排水成本高,故選用靜水拋碴注漿封水、止?jié){墊、工作面長探注漿相結(jié)合的治水方案。

        2.1 拋碴注漿

        (1) 靜水拋碴注漿封水。在井筒水位恢復(fù)到近似自然水位后(靜水位),從地面井口向井筒內(nèi)先下三路注漿管至井底。

        (2) 拆除主喇叭口,用70 mm厚大板或5 mm厚鐵板封住喇叭口,中間預(yù)留600 mm圓孔,從孔內(nèi)經(jīng)自卸式吊桶向井筒內(nèi)拋20~40 mm粒級石子。

        (3) 達(dá)到設(shè)計(jì)高度后,再注入單液水泥漿,水泥使用P.O42.5R水泥。

        (4) 養(yǎng)護(hù)5~7 d后,即可檢查封水情況。實(shí)測井筒水位回升的水量減去原井壁滲水量。若水量很小說明拋碴封水效果很好,即可排凈井筒內(nèi)水,進(jìn)行下一步的注漿施工。

        (5) 拋碴前將吊盤上提到安全位置,拋碴及養(yǎng)護(hù)期間水不淹沒吊盤即可。

        (6) 注漿管的設(shè)置。為保證注漿管布置均勻、牢固,采用Φ73 mm無縫鋼管當(dāng)作注漿管,均勻布置3路(見圖1、圖2),要求在注漿管最下端焊接一根2 m長的花管(Φ73 mm),前端為錐形,花眼Φ15 mm, 眼距為100 mm,每圈3個眼,并上下錯開。

        (7) 為保證安全、牢固、穩(wěn)定,采用穩(wěn)車鋼絲繩懸吊下入,要求接頭絲扣上油纏麻,緊死絲扣并用卡子固定在鋼絲繩上下入到井底,上口接頭露出井口地面1.0 m為宜,下口距工作面2 m即可,注漿期間注漿管隨著注漿進(jìn)程要逐步上提至拋入石子上部,注漿管的上提可根據(jù)石子孔隙率計(jì)算出每米所需注入的漿液量進(jìn)行提升。

        2.2 止?jié){墊加固

        考慮到碴石層注漿結(jié)石強(qiáng)度不夠,待水排至碴層面時,須在碴層上再澆筑一層止?jié){墊并預(yù)埋6個注漿孔進(jìn)行注漿止水工作。

        圖1 井筒拋碴注漿平面布置

        圖2 井筒拋碴注漿剖面布置

        (1) 止?jié){墊施工。在澆注止?jié){墊前,分別在拋碴層上0~0.4,0.8~1.2 m井壁位置,開鑿出高0.4 m,深0.2 m的環(huán)形槽,以加固止?jié){墊,防止止?jié){墊漏漿。

        (2) 孔口管安裝。孔口管采用Φ108 mm×4.5 mm無縫鋼管制作,長4.5 m。管外面焊鋼筋箍或倒刺。根據(jù)井筒凈直徑及井筒實(shí)際揭露破碎帶的情況,先期預(yù)埋6個注漿孔,分別標(biāo)記為 1#~6#;徑向布置,其中1#、3#、4#、5#、6#孔向外傾角5°,2#孔向外傾角3°,孔口管布孔圈徑為Φ4.8 m孔深33.5 m 。

        (3) 止?jié){墊澆注。止?jié){墊厚度Bn取4 m,Po=14 MPa,r=4.25 m,[]=23.3 MPa;R3~7為砼3~7 d抗壓強(qiáng)度(混凝土標(biāo)號為C35)

        待止?jié){墊凝固7 d后,進(jìn)行工作面打鉆、注漿。

        2.3 長探注漿

        根據(jù)現(xiàn)場揭露的實(shí)際地質(zhì)情況,長探注漿設(shè)計(jì)6個注漿孔進(jìn)行注漿止水工作,1個檢查孔,共7個鉆孔,注漿段高超出設(shè)計(jì)井筒底板標(biāo)高4 m;2#注漿孔孔底水平方向超出井壁1 m,其余5個孔水平方向超出井壁2 m。探水注漿孔孔口圈徑為Φ4.8 m,在井筒中心布置1個檢查孔,根據(jù)實(shí)際揭露的地質(zhì)情況:破碎帶走向?yàn)槲鞅?東南,傾向向西,傾角為45°,故在東南和西北方向各布設(shè)2個注漿探水孔,以更好地加固破碎帶;東北和西南方向各設(shè)1個注漿探水孔。探水注漿孔和檢查孔位置見圖1、圖2。

        3 結(jié) 論

        通過實(shí)施靜水拋碴注漿、止?jié){墊、工作面長探注漿相結(jié)合的治水方案,井底涌水量由147 m3/h降低至15 m3/h,保證了豎井井筒安全掘進(jìn),避免了淹井等事故的發(fā)生,達(dá)到預(yù)期成果。該治水方法堵水率高、工藝簡單、效果可靠,在破碎巖層、高涌水量情況下是一種有效的注水防治水方法。

        [1]劉繼明.礦井涌水拋碴注漿封底治理技術(shù)[J].金屬材料與冶金工程,2009,37(5):49 ̄52.

        [2]陳映儒,潘長鑫.拋碴注漿法在井筒過塌陷區(qū)段的應(yīng)用[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā),2015,34(26):64 ̄65.

        [3]董軍庭.井筒拋碴注漿法在馬坑鐵礦的應(yīng)用[J].礦業(yè)快報(bào),2008,28(7):54 ̄57.

        [4]張湘生.深井高壓大水淹井的拋石注漿封底治理技術(shù)[J].建井技術(shù),1999,20(2):1 ̄5.

        [5]龐計(jì)來.靜水位拋碴注漿在豎井突水淹井治理中的應(yīng)用[C]//河北省冶金學(xué)會.冀晉瓊粵川魯六省金屬學(xué)會第十五屆礦山學(xué)術(shù)交流會論文集,2008.

        [6]吳信遠(yuǎn),孫 全,崔建井.立井拋碴注漿封底施工實(shí)踐及問題探討[C]//中國煤炭學(xué)會煤礦建設(shè)與巖土工程專業(yè)委員會.礦山建設(shè)工程技術(shù)新進(jìn)展—2009全國礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會議文集(下冊),2009.

        張友軒(1983-),男,湖南邵陽人,碩士,工程師,主要從事充填外加劑研究工作,Email:124225325@qq.com。

        2016 ̄11 ̄05)

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