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        趙固二礦地面區(qū)域水害治理中施工工藝探討

        2019-11-27 07:52:18賀宏偉
        中國(guó)金屬通報(bào) 2019年10期
        關(guān)鍵詞:施工

        賀宏偉

        (北京中煤礦山工程有限公司,北京 100013)

        采用地面定向千米鉆機(jī)施工鉆孔,利用地面注漿站通過(guò)千米鉆孔向井下二1礦層底板破碎地段、導(dǎo)含水地段及L8灰?guī)r含水層等區(qū)域進(jìn)行多個(gè)水平鉆孔施工,鉆空合理均布整個(gè)區(qū)域然后進(jìn)行注漿加固,變含水層為隔水層或弱含水層。

        1 鉆孔施工工藝

        (1)注漿鉆孔軌跡設(shè)計(jì)。鉆孔經(jīng)過(guò)直孔段、造斜段的施工,鉆孔頂角由0°變?yōu)榧s85°~90°使鉆孔走向與L8灰?guī)r含水層傾角相近,以達(dá)到鉆孔在L8灰?guī)r含水層內(nèi)順層鉆進(jìn)的目的。鉆孔軌跡設(shè)計(jì)如圖1所示,在具體施工過(guò)程中,鉆孔軌跡控制坐標(biāo)點(diǎn)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定。分支孔在施工過(guò)程中,要遵循與主孔夾角合適、大體均布、間距合理的原則,嚴(yán)控頂角,監(jiān)控方位,保障軌跡。

        圖1 鉆孔軌跡示意圖

        (2)鉆孔結(jié)構(gòu)。本工程經(jīng)直孔段、造斜段施工,使鉆孔進(jìn)入L8灰?guī)r含水層,并沿L8灰?guī)r順層鉆進(jìn),主孔施工完成后,分別進(jìn)行6個(gè)、8個(gè)分支孔的施工,鉆孔的主體結(jié)構(gòu)如圖2所示。一開,孔徑Φ350mm,下入Φ244.5×8.94mm套管;下至基巖層段,進(jìn)入基巖內(nèi)不少于10m,并用純水泥漿進(jìn)行固管。二開,孔徑Φ216mm,下入Φ177.8×8.05mm套管,下至L8灰?guī)r頂界,并用純水泥漿進(jìn)行固管。三開,孔徑Φ152.4mm,沿L8灰?guī)r順層鉆進(jìn),為裸孔段。

        (3)鉆具組合。一開鉆進(jìn):Φ215.9mm鉆頭+Φ172mm螺桿鉆具+Φ172mm無(wú)磁鉆鋌+Φ172mm鉆鋌+Φ89mm加重鉆桿+Φ89mm鉆桿;一開擴(kuò)孔:Φ350mm鉆頭+Φ159mm鉆鋌+Φ89mm加重鉆桿+Φ89mm鉆桿;二開:Φ215.9mm鉆頭+Φ172mm螺 桿 鉆 具+Φ172mm無(wú) 磁 鉆 鋌+Φ172mm鉆鋌+Φ89mm加重鉆桿+Φ89mm鉆桿;三開:Φ152.4mm鉆頭+Φ127mm螺桿鉆具+Φ127mm無(wú)磁鉆鋌+Φ127mm鉆鋌+Φ89mm加重鉆桿+Φ89mm鉆桿。在施工過(guò)程中根據(jù)地層分布特征及鉆孔軌跡情況,對(duì)鉆具組合進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

        圖2 鉆孔結(jié)構(gòu)圖

        (4)鉆孔泥漿性能要求。①鉆進(jìn)直孔段時(shí),要求鉆孔泥漿密度控制在1.05g/cm3~1.20g/cm3,粘度控制在20"~30",并根據(jù)鉆孔情況及時(shí)加入鉆孔泥漿添加劑調(diào)整鉆孔泥漿;②鉆進(jìn)造斜段和水平順層段時(shí),采用優(yōu)質(zhì)低固相鉆孔泥漿,要求鉆孔泥漿密度控制在1.10g/cm3~1.25g/cm3,粘度控制在25"~40",適當(dāng)?shù)臅r(shí)候加入油脂潤(rùn)滑劑,以減小鉆具上下阻力,并根據(jù)鉆孔實(shí)際情況及時(shí)添加處理劑,調(diào)整鉆孔泥漿性能。

        鉆孔泥漿配比與泥漿材料及添加劑量對(duì)應(yīng)表如表1所示。鉆孔泥漿配制及維護(hù)分段處理,表土段注意防沙、孔壁防塌;基巖段,提高鉆孔泥漿排量,以將粉碎的鉆屑帶出,鉆孔泥漿經(jīng)過(guò)處理后再循環(huán)使用。

        表1 鉆孔泥漿配比與泥漿材料及添加劑量對(duì)應(yīng)表

        (5)鉆孔泥漿管理。①鉆孔泥漿性能監(jiān)測(cè):每2小時(shí)檢測(cè)一次,并認(rèn)真記錄,調(diào)整鉆孔泥漿時(shí),加密測(cè)量。②鉆孔泥漿凈化:人工撈取沉淀巖粉和旋流除砂器同時(shí)進(jìn)行,降低鉆孔泥漿含砂量。③發(fā)現(xiàn)鉆孔泥漿性能有突然變化時(shí),要分析、查找原因,制定處理方案。鉆孔泥漿處理方案見表2所示。④設(shè)專職鉆孔泥漿管理人員。⑤鉆進(jìn)過(guò)程中如果出現(xiàn)泥漿漏失量超過(guò)注漿要求數(shù)值,施工單位及時(shí)上報(bào)礦方,按照礦方要求采取措施進(jìn)行堵漏或注漿。

        表2 鉆孔泥漿處理方案表

        (6)鉆進(jìn)參數(shù)。①開孔是保證鉆孔垂直度的關(guān)鍵,為確保開孔的垂直度,在開鉆前要在砼基礎(chǔ)上預(yù)留環(huán)形孔槽,開孔鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)以輕壓、慢轉(zhuǎn)、大泵量為宜,保證鉆孔開孔垂直度。②正常鉆進(jìn)時(shí),控制壓力不超過(guò)加重鉆具重量的2/3。③造斜段、水平段每鉆進(jìn)4m~5m上提鉆具,進(jìn)行掃孔一次,每鉆進(jìn)9m左右,掃孔不少于2次。

        (7)測(cè)斜及定向。在施工直孔段的過(guò)程中,主要是監(jiān)測(cè)鉆孔的偏斜,進(jìn)行及時(shí)的糾偏。在造斜段施工過(guò)程中,根據(jù)需要及時(shí)的調(diào)整鉆具的定向工具面角,保證鉆孔實(shí)際軌跡與鉆孔設(shè)計(jì)軌跡相吻合,同時(shí)應(yīng)盡量使鉆孔軌跡光滑,無(wú)大的狗腿角度;在順層段施工過(guò)程中,主要是穩(wěn)定鉆孔的傾角,保證水平段始終在L8灰?guī)r巖層內(nèi)順層鉆進(jìn)。

        2 注漿施工工藝

        (1)注漿施工順序。①鉆機(jī)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后,首先對(duì)2個(gè)主孔進(jìn)行施工。施工完成后下入套管,并用純水泥漿固管,進(jìn)入順層段后,根據(jù)鉆探情況進(jìn)行注漿。②主孔施工結(jié)束后,進(jìn)行各分支孔施工。具體施工順序根據(jù)礦方巷道掘進(jìn)等綜合因素確定。

        (2)注漿工藝流程。純水泥漿注漿工藝流程:一次攪拌(加入水泥)→二次攪拌(加入添加劑)→注漿泵輸送(泵量計(jì)量注漿量)→注漿管路→受注巖層段。粘土水泥漿注漿工藝流程:采集粘土→制備粘土漿→原漿池→去砂(除砂器、振動(dòng)篩)→儲(chǔ)漿池→一次攪拌(加水泥)→二次攪拌→注漿泵輸送(泵量計(jì)量注漿量)→注漿管路→受注巖層段。

        (3)注漿前的準(zhǔn)備工作及管路打壓試驗(yàn)。注漿前的準(zhǔn)備工作主要包括注漿站的建設(shè),注漿管路系統(tǒng)的形成,電路的架設(shè),水路的敷設(shè),注漿材料來(lái)源的確定以及注漿管路系統(tǒng)的打壓試驗(yàn)。所有注漿系統(tǒng)形成后,應(yīng)進(jìn)行打壓試驗(yàn),注漿段管路打壓壓力應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)最大壓力3MPa~5MPa,穩(wěn)定20min管路無(wú)滲漏即可投入正常使用。

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