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        工作面預(yù)注漿加固技術(shù)在某豎井延伸工程中的應(yīng)用

        2018-11-20 10:48:38
        現(xiàn)代礦業(yè) 2018年10期

        武 飛

        (中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司)

        礦井建設(shè)過程中,預(yù)注漿技術(shù)是解決巖層破碎、涌水量大等技術(shù)難題的常用技術(shù)手段,在許多礦山井筒防治水工程中取得了良好控制效果[1-6]。某礦區(qū)構(gòu)造復(fù)雜,斷裂發(fā)育;破碎帶巖石較松軟,工程地質(zhì)性能較差;由于受構(gòu)造與風(fēng)化作用,礦體頂?shù)装鍘r石較破碎,穩(wěn)固性差,易產(chǎn)生冒頂、掉塊等現(xiàn)象;礦體分布在灰?guī)r中,存在許多溶洞及大量地下水,涌水量可達(dá)150 m3/h。該礦山采用豎井開拓系統(tǒng),主井為方形斷面(2.5 m×2.5 m),采用鋼筋混凝土支護(hù),厚300 mm?,F(xiàn)擬將井筒由+230 m延伸至+187 m,同時增設(shè)+195 m開采中段,以進(jìn)一步開采深部礦產(chǎn)資源。為防止豎井施工進(jìn)程中地下水大量涌入井內(nèi)造成災(zāi)害,決定采取對地下涌水具有堵截作用的預(yù)注漿處理方案。

        1 豎井預(yù)注漿設(shè)計方案

        1.1 注漿孔及檢查孔設(shè)計

        根據(jù)井筒尺寸,設(shè)計注漿孔8個,孔徑為75 mm,孔距為1.1 m,孔心距井壁0.15 m;采用徑向垂直孔布孔方式,孔深43 m,+230~+187 m。

        為檢查注漿效果,待注漿完成后在注漿孔內(nèi)側(cè)布置5個檢查孔,孔徑為75 mm,孔距為1.1 m;采用徑向垂直孔布孔方式,孔深43 m,+230~+187 m;若注漿鉆孔不理想,該檢查孔可作為復(fù)注孔進(jìn)行二次注漿。注漿孔及檢查孔布置見圖1。

        1.2 注漿參數(shù)設(shè)計

        根據(jù)井筒巖性情況,采用水泥漿+水玻璃雙液漿,即C-S漿液進(jìn)行注漿,二者的體積比可以根據(jù)注漿過程中注入量、壓力、堵水情況等靈活調(diào)整。設(shè)計注漿參數(shù)見表1。注漿主要設(shè)備及材料見表2。

        圖1 注漿孔及檢查孔布置平面(單位:mm)

        表1 井筒注漿參數(shù)

        2 注漿施工工藝

        采用KQJ-100B型潛孔鉆機(jī),先按設(shè)計孔位(井筒內(nèi)沿井壁平均布置8個孔)和傾角鉆φ108 mm孔,孔深5 m,鉆完孔后,在孔內(nèi)灌水泥砂漿(砂子要過篩)后埋入4寸孔口管,孔口管采用無縫鋼管制作,每根長5 m,孔口管上焊纏8#鐵絲,上端頭焊有和4寸高壓球閥相連接的法蘭盤,法蘭盤露出巖面300 mm。在孔口管達(dá)到養(yǎng)護(hù)期后用φ75 mm鉆頭在管內(nèi)鉆進(jìn),孔口管上必須安裝高壓球閥。鉆孔過程中,在單孔出水量達(dá)6 m3/h,或所有鉆孔總出水量達(dá)到20 m3/h時,須進(jìn)行工作面注漿[7]。水泥漿液與水玻璃混合后,通過注漿機(jī)對鉆孔進(jìn)行注漿作業(yè)。根據(jù)泵壓和孔口管壓力的變化,及時調(diào)整漿液配比;當(dāng)達(dá)到注漿終壓和進(jìn)漿量太小時,停止注漿。注漿養(yǎng)護(hù)結(jié)束后進(jìn)行掃孔,若注漿鉆孔不理想,檢查孔可作為復(fù)注孔使用,進(jìn)行二次注漿。

        表2 注漿主要設(shè)備及材料

        水泥漿+水玻璃雙液漿注漿工藝流程見圖2,井筒注漿設(shè)備布置見圖3。

        圖2 水泥漿+水玻璃雙液漿工藝流程

        圖3 井筒注漿設(shè)備布置

        3 安全技術(shù)措施

        (1)鉆孔前必須檢查排水系統(tǒng)和水泵是否正常,做好備用水泵準(zhǔn)備。

        (2)檢查鉆機(jī)安裝的牢固性和平穩(wěn)性,待各部件試運(yùn)轉(zhuǎn)可靠無誤后方可鉆孔。

        (3)打鉆時,若水壓和水量突然增大,立即停止作業(yè),拆除鉆桿,關(guān)閉閥門。

        (4)注漿前做好注漿材料的檢查驗(yàn)收工作,嚴(yán)禁使用過期不合格的注漿材料。

        (5)確保注漿系統(tǒng)各部件連接牢固,注漿前對注漿管路進(jìn)行耐壓試驗(yàn),全部人員避開孔口管位置。

        (6)注漿前對水泥漿液進(jìn)行過濾,防止堵管。

        (7)注漿過程中,隨時觀察注漿壓力和吸漿量的變化,并做好記錄,發(fā)現(xiàn)異常,及時停泵或采取打開泄?jié){閥等處理措施。

        (8)注漿工作結(jié)束后用清水沖洗注漿泵和注漿管路,防止凝固堵管。

        (9)全部人員要避開吊桶位置,吊桶或物料正在提升時,其正下方嚴(yán)禁站人。

        (10)登高作業(yè)要系好安全繩。

        (11)在井上下設(shè)專用的聲光信號和直通電話,吊盤下設(shè)安全梯。

        (12)加強(qiáng)施工管理,防止下放和提升鉆具時各種工具及其他物品掉入鉆孔中。

        4 結(jié) 語

        采用工作面預(yù)注漿,將設(shè)計好的水泥和水玻璃漿液經(jīng)注漿孔注入井壁圍巖裂隙或溶洞中,凝固后形成具有一定強(qiáng)度和隔水性的結(jié)石體,不僅可以堵塞裂隙、截斷水流,而且提高了圍巖的強(qiáng)度,注漿實(shí)施后,井筒涌水量控制在1.5 m3/h以內(nèi),靜水壓力降低至1 MPa,注漿效果顯著,避免了地下涌水淹井,確保豎井延伸工程的順利實(shí)施。工作面預(yù)注漿是控制井筒涌水、保證施工安全的有效手段,對于類似條件井筒施工具有借鑒作用。

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