張 宏

（山西三元煤業(yè)股份有限公司，山西 長治 046000）

1 概況

三元煤業(yè)主井井筒已服務(wù)20年，井筒提升方式采用雙鉤箕斗，承擔(dān)礦井的煤炭提升任務(wù)。井筒存在著井壁漏水現(xiàn)象，漏水量較大，根據(jù)觀測漏水量約10m3/h。同時主井存在提升機滾筒開裂、過放距離較短、罐道變形等問題，因此對主井井筒進(jìn)行了提升系統(tǒng)改造，并在井筒改造前后對井壁出水區(qū)域進(jìn)行注漿堵水。

根據(jù)對井筒現(xiàn)場觀測，主井井筒淋水段長度為273m，出水點共計18處，涌水主要來源于第四系松散層和二疊系石盒子組含水層。主要出水點見表1。

2 井筒地質(zhì)及工程情況

2.1 井筒穿過地質(zhì)

根據(jù)主井竣工素描圖，主井206.8m以上為第四系更新統(tǒng)，其下依次為20.2m含礫中粗砂；23.6m為二疊系下統(tǒng)下石盒子組，巖性為中細(xì)砂巖及泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖層等。

井筒227m以淺為第四系含水層，主要為粘土和砂層，經(jīng)統(tǒng)計共有13層砂層。見表2。

表1 主井出水點統(tǒng)計表

2.2 井筒施工情況

主井井筒1991年12月25日開工，1993年4月25日竣工，施工時曾在23m處發(fā)生過整體下沉現(xiàn)象。

井筒凈直徑5.0m，井筒總深度為373.5m。井筒采用凍結(jié)法施工，凍結(jié)深度260.5m，凍結(jié)段為雙層井壁，井壁厚度為350mm（外壁）、400mm（內(nèi)壁），基巖段厚度400mm，表土及風(fēng)化基巖段井壁采用雙層鋼筋混凝土支護(hù)，基巖段井壁采用混凝土支護(hù)。

表2 井筒227m以淺砂層分布表

3 注漿施工方法與工藝

3.1 準(zhǔn)備工作

根據(jù)注漿施工要求，需要在井筒內(nèi)新鋪設(shè)風(fēng)、水管（風(fēng)管使用直徑32mm、25mm的高壓膠管，水管使用直徑10mm的高壓膠管）使用10#鉛絲固定在梯子間上，懸掛工作需要乘坐箕斗，施工人員站在箕斗內(nèi)，系好保險帶后進(jìn)行管線吊掛鋪設(shè)。

注漿使用的風(fēng)、水從地面進(jìn)行連接，根據(jù)注漿位置進(jìn)行延伸。

由于在井筒內(nèi)作業(yè)，箕斗的升降信號由專人使用對講機負(fù)責(zé)聯(lián)系。每天八點班為主井箕斗檢修時間，待檢修完畢后進(jìn)行注漿施工，每天注漿時間約6h。

施工期間，嚴(yán)格執(zhí)行一個班打眼、一個班注漿。

3.2 施工方法

施工人員乘坐箕斗進(jìn)行打眼注漿工作，首先對出水量大的孔進(jìn)行封堵，其次自上而下對滲水區(qū)域進(jìn)行注漿封堵。

根據(jù)現(xiàn)場實際踏勘及主井箕斗關(guān)系圖進(jìn)行比對，箕斗距離東西側(cè)井壁為1.25m，距離南北側(cè)1.3m，滿足施工條件。實際情況以現(xiàn)場為準(zhǔn)，若局部距離井壁較遠(yuǎn)時為保證施工安全需增加施工平臺，平臺使用80mm×150mm木板進(jìn)行鋪設(shè)，用工字鋼進(jìn)行固定?；飞掀脚_只作為打眼及安、拆注漿管。注漿泵及水泥、水玻璃放置在箕斗內(nèi)。在施工井筒東西側(cè)時，打眼及注漿全部在箕斗內(nèi)進(jìn)行作業(yè)，在施工井筒南北側(cè)時，注漿在箕斗內(nèi)施工，打眼需在箕斗頂板進(jìn)行作業(yè)，在施工時人員統(tǒng)一站立在“罐帽”下，必須佩戴安全帶且固定牢固。

3.3 施工工藝

（1）設(shè)備和材料

選用YT-28型風(fēng)鉆打眼，鉆頭直徑為42mm，1臺風(fēng)動注漿泵。注漿材料選用水泥-水玻璃漿液。

（2）注漿壓力

注漿壓力一般為靜水壓力的1.5～2倍，但是注漿壓力的選擇還應(yīng)考慮井壁的承受能力。如果注漿壓力大于井壁的承受能力，已有井壁則會被破壞。

根據(jù)《煤礦立井井筒及硐室設(shè)計規(guī)范》（GB50384-2016）中凍結(jié)法鑿井井筒的井壁厚度計算公式進(jìn)行反算，得到計算處作用在井壁上的載荷值。計算公式如下：

式中：

Pk-作用在井壁上的均勻載荷標(biāo)準(zhǔn)值；

υK-結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)，取1.05；

P-計算處作用在井壁上的載荷值；

t-井壁厚度，表土段內(nèi)壁、基巖段均取400mm；

rn-計算處井壁內(nèi)半徑，表土段內(nèi)層井壁、基巖段均取2.5m；

fs-井壁材料強度設(shè)計值。

經(jīng)計算，等級強度不同的混凝土對應(yīng)的均勻載荷標(biāo)準(zhǔn)值見表3。

表3 均勻載荷標(biāo)準(zhǔn)值計算表

（3）注漿形式

注漿孔深選擇為凍結(jié)段注漿孔深度為400mm，基巖段打眼深度200～300mm，鉆桿長度選擇為500mm。注漿由淺至深進(jìn)行，先對出水量大的地點進(jìn)行注漿封堵。

（4）注漿管埋設(shè)及固定

注漿管采用4分鋼管，長度600mm，在施工前用麻布在注漿管前段纏好封閉，將插管打入注漿孔300mm即可，在孔與管四周打上2～4個道釘以固定插管，插管外露300mm。

在注漿插管安裝完成后，并將4分高壓閥門安裝在已經(jīng)纏好的注漿插管上，閥門必須完好，閥門必須擰緊牢固后，方可使用大錘打擊插管的焊接鋼筋將插管打入注漿孔內(nèi)，見圖1、圖2。

圖1 插管示意圖

圖2 插管安設(shè)示意圖

（5）注漿

注漿前，人員將注漿材料水泥、玻璃水壺放入箕斗內(nèi)，注漿泵由人員抬入箕斗。作業(yè)時，箕斗內(nèi)人員主要作業(yè)為攪拌漿液，以及開動注漿泵，箕斗頂層人員主要作業(yè)為打眼、埋設(shè)插管、注漿觀察井壁。注漿完畢時，注漿泵及剩余注漿材料抬出箕斗。

水泥漿液水灰比為1:1～1.5:1之間，雙液漿中水泥漿液與水玻璃體積比為1:0.6～1:1。使用容器桶由人工進(jìn)行攪拌制漿，漿液水灰比為1:1。

待插管埋好后，即可在插管外露端擰上4分高壓閥門，閥門連接注漿泵。開始注漿前，先注入清水，沖刷空隙，然后注入雙液漿即可。

在施工注漿時，由注漿人員隨時了解漿液的稠稀和注漿壓力的大小，逐步控制漿液由稀到稠，壓力由小到大。

（6）跑漿處理

在注漿過程中發(fā)現(xiàn)跑漿時，采用：① 間歇注漿，停注，換孔注；② 注雙液漿，雙液比按1:0.2～1:0.5調(diào)節(jié)；③ 直接封堵，可用棉紗、竹皮或木楔直接封堵。

（7）注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

注漿達(dá)到終壓的情況下，注漿孔注不進(jìn)去，井壁裂隙已被封堵，漏水點不再涌水，可結(jié)束本孔注漿。

4 注漿注意事項

（1）注漿中必須有專人負(fù)責(zé)觀察井壁和機械運轉(zhuǎn)情況，發(fā)現(xiàn)問題，及時報礦調(diào)度，相關(guān)科室研究后，進(jìn)行處理后再注。

（2）每個注漿孔注漿，結(jié)束必須沖洗注漿管路，以防堵塞。

（3）剩余漿液及時回收，不得倒入井底。

（4）設(shè)備和工具放置安全可靠，水管、閥門必須擰緊、上牢。

（5）注漿中插管正前方嚴(yán)禁站人，雙液漿尚未凝固或有滲水應(yīng)進(jìn)行二次封孔。

（6）注漿前應(yīng)對注漿管路進(jìn)行耐壓試驗。

（7）每孔注漿時先進(jìn)行壓水試驗，根據(jù)吸水量大小調(diào)整漿液水灰比。

（8）準(zhǔn)備工作就緒，管線鋪設(shè)完畢，設(shè)備準(zhǔn)備齊備并保證性能良好，相關(guān)熟練注漿、信號人員配備到位后，才能開工。

（9）在注漿前，要在凍結(jié)段雙層井壁和基巖段單層井壁分界位置做好標(biāo)記，并結(jié)合原始井筒巖性資料，指導(dǎo)本次注漿工作。

5 注漿效果

本次注漿分為三個階段：

第一階段為主井裝備改造前。為不影響改造、安裝施工質(zhì)量，提前進(jìn)行注漿堵水，每天利用檢修時間進(jìn)行注漿，注漿后井壁出水點減少，且出水量同時也變小，不影響改造工作。此次注漿由18處出水點減少為5處出水點，出水量為3m3/h，主要出水點僅有壁座錨桿處。

第二階段為主井裝備改造后。每天利用檢修時間進(jìn)行注漿，對上次未注漿的5處出水區(qū)域和更換罐籠后新增的3處出水點（分別在50m、180m、230m）進(jìn)行繼續(xù)注漿封堵。經(jīng)注漿后，井筒主要出水點已全部堵水完畢，僅有個別點有滲水現(xiàn)象。

第三階段為加固注漿。利用回采工作面搬家期間每天8點班注漿，本次對注漿后出現(xiàn)的個別新增出水點進(jìn)行加固注漿。通過注漿后井筒已無大的出水點，僅井筒壁座和接縫處有滲水現(xiàn)象。

經(jīng)過三次全面的注漿堵水工作后，井筒涌水量降為0.5m3/h，注漿效果良好。經(jīng)現(xiàn)場觀察井壁已無大的出水現(xiàn)象，僅有個別滲水現(xiàn)象，達(dá)到了預(yù)期的注漿堵水效果，為今后生產(chǎn)過程提供更加安全有力的環(huán)境。