千米级深立井高压注浆施工浅谈

千米级深立井高压注浆施工浅谈

齐贺鹏

齐贺鹏QIHe-peng

（中煤第五建设公司第三十一工程处，邯郸056003）

（TheNo.31EngineeringpisionofChinaCoalNo.5ConstructionCompanyLtd.，Handan056003，China）

摘要：宁夏银川宝丰能源集团有限公司建设的红四煤矿副井筒深度1002.5m，井筒表土段和部分基岩采用冻结法施工，井筒680m以下采用普通法施工，井筒的治水采用工作面预注浆方法，注浆过程中第一注浆段单孔涌水量达60m3/h，井筒均通过高压工作面预注浆后，安全穿过含水层，完成了井筒掘砌施工。

Abstract:Thedepthoftheauxiliaryshaftofredcoalmineis1002.5mconstructedbyNingxiaYinchuanBaofengEnergyGroupLimitedCompany,whoseshaftsurfacesoilsandbedrockusefreezingmethodconstruction,wellborebelow680musesordinaryconstructionmethod,boreholewaterusesfacepregroutingmethod.Intheprocessofgrouting,thefirstgroutingsectionsingleholedischargeupto60m3/h,afterpitshaft忆sgroutingthroughhighpressureworkingface,itthroughtheaquifersafelyandachievestheshaftdigging.

关键词：井筒深度大；涌水大；高压工作面预注浆；安全穿过含水层

Keywords:deeppitshaft；waterinrush；highpressureworkingfacepregrouting；throughtheaquifersafely

中图分类号：TD265文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）24-0119-02

0引言

红四煤矿位于红墩子矿区红四井田内，副井揭露的基岩地层为二叠系孙家沟组、石盒子组。井筒检查孔资料显示基岩段含水层涌水量最大不超过20m3/h。因此为降低投资成本井筒采用了上部冻结下部普通法凿井的施工方案。在井筒实际施工中井筒涌水远远大于资料提供数据，根据现场实际情况，中煤第五建设公司第三十一工程处采取了工作面预注浆方法进行治水，并在注浆过程中及时总结经验、加强现场管理克服了钻孔涌水量大、注浆压力高、注浆量小等诸多困难，实现了安全生产，同时为今后西北地区的注浆施工积累了许多的现场施工经验。

1工程概况

红四煤矿副井井筒净直径7.0m，井筒总深度1002.5m，井筒表土层厚度465m，基岩段厚度537.5m，井筒冻结深度682m。井筒设计为冻结表土段双层井筒，钢筋砼支护；冻结基岩段单层井壁，钢筋砼支护；基岩段单层井壁，素砼支护。基岩井壁厚度600mm；混凝土标号C40。

2地质及水文地质情况

2.1地层

副井揭露的地层为第四系耀第三系松散层、二叠系孙家沟组、石盒子组。二叠系上统孙家沟组：岩性为紫红、褐红色砂岩、粉砂岩、泥岩互层，下部夹1耀2层浅灰绿色粘土岩及少量灰绿色斑状泥岩包体。二叠系石盒子组：上统上部以灰紫色粉砂岩为主，夹有薄层粗砂岩及泥岩薄层；中部以紫、灰绿色泥岩为主，夹薄层砂岩，具灰绿色花斑或斑状泥质包体，含丰富的植物化石；下部为淡黄色紫色厚层砂岩，泥质粘土质胶结。

2.2基岩含水层

井筒揭露未冻结基岩含水层8层，含水层最大厚度19.8m。根据J2孔抽水试验结果，当水位降深S越106.20m时，涌水量3.15L/s，单位涌水量0.0296L/s·m，渗透系数K=0.0146m/d，为弱富水性。粗砂岩孔隙率为5.35%耀25.51%，均为泥质胶结。实际钻探施工中第四含水层钻孔单孔涌水量达60m3/h。

3注浆参数的选择

3.1止浆垫厚度5m，滤水层500mm，止浆垫形式如图1所示。

3.2孔口管采用预埋方式，孔口管长度8m，共36根，分两圈布置圈径分别为6.0m和5.0m，孔口管径向倾角4度。

3.3注浆压力取2.5耀3.0倍静水压力，即22耀26MPa。

3.4注浆材料为普通硅酸盐水泥（PO.42.5），超细水泥（1250目），化学浆液（改性尿醛树脂）。

3.5注浆段高72m。

4施工情况

4.1注浆、打钻系统配置：根据注浆参数设计，地面设置了注浆站由2台XPB-90E型注浆泵，和与之配套的浆液搅拌桶，储液计量桶；井筒内铺设了2条囟25mm高压注浆胶管（耐压36MPa），注浆时与工作面注浆孔口管相连实现对含水层注浆。注浆钻孔时施工选用ZDY1200S型全液压坑道钻机，并在工作面搭设全封闭钻机平台一座，方便钻机移动和固定且有利于保证钻孔的施工角度。

4.2简要施工情况：施工中因为普通水泥注入量少，注浆升压快并且在此扫孔时钻孔涌水量变化不大，因此普通水泥基本用于了止浆垫的加固和滤水层的充填；随后将注浆材料改为超细水泥（1250目），单孔注入量显著增加，但是钻孔堵水率只有50%左右；最后通过实验性的注入化学浆液（改性尿醛树脂）后，发现注浆堵水效果显著，并且注浆终压也降低到2倍静水压力左右，每个钻孔经过2至3次注浆后，钻孔涌水量降低到不足1m3/h，最终本次注浆共注入超细水泥浆液786.4m3，化学浆液1575.43m3。

5施工中采取的措施

为保证在高压注浆时，注浆施工安全和提高注浆效果，在本次注浆施工中采取的主要改进措施有：

5.1为承受高压力的注浆，将止浆垫以上的的10m井壁进行了设计变更，将井壁厚度增加至850mm，混凝土强度提高至C50，并对该段井壁进行了壁后注浆充填加固施工，从而保证了井壁在高压注浆施工时，防止浆液对井壁作用致使井壁发生破坏。

5.2改变止浆垫的结构形式，将止浆垫有圆柱形改变为圆台形并适当增加圆台的倒角，使止浆垫在承受注浆压力后单纯作用在井壁上改变为井壁和岩体共同承受注浆压力，从而提高了止浆垫的承压能力也保护了井壁不被破坏。

5.3将注浆孔口管延长，使注浆孔口管深入岩层，减少浆液直接作用在止浆垫下的几率，实现高压注浆。本次注浆施工最高注浆压力达到30MPa，止浆垫、井壁均安全未被破坏。

5.4井上下各安装一块压力表，确保注浆施工准确反映注浆压力，并且建立了畅通的井上下联系方式，确保井上下随时了解注浆情况。

5.5因注浆管路长，注浆结束时浆液浪费多并且影响文明施工，因根据注浆机结构改造注浆机吸浆装置，实现了注浆和压水的连续进行，杜绝了注浆机吸空发生故障，实现了将管路中浆液用清水置换压入注浆孔内，减少了材料浪费。

5.6严格井下钻孔的测水，通过钻孔涌水量调整化学浆液凝结时间，既保证化学浆液注入效果也减少化学浆液不必要的浪费，降低施工成本。

5.7化学浆液注浆施工过程中，随时监测注浆泵的吸浆量，确保浆液注入比例，并且随时取样进行试验，监测浆液的凝结时间。

6结语

通过精心组织管理，安全顺利完成了第一段的注浆，井筒掘砌后残余水量仍有近20m3/h，进一步总结经验后在第二、第三注浆段进行了应用取得了良好的注浆效果，顺利完成了井筒的注浆和掘砌施工。根据此次注浆对西北部深井注浆总结经验如下，仅供参考：

淤根据含水层的富水情况和与施工的关系，合理确定注浆施工段高，一般不要超过60m，既保证注浆效果，又减少注浆次数。

于注浆压力应控制在不低于3倍静水压力，采用化学浆液注浆时注浆压力可控制在2耀2.5倍静水压力。盂注浆材料使用顺序应为普通水泥、超细水泥并适当加以减水剂以提高水泥和超细水泥的可注性最后为化学浆液以确保注浆效果减少注浆后的水量回弹。

榆注浆孔应采用密集布孔方法，开孔间距一般控制在1m以下。

虞对于厚含水层注浆时，可分人将含水层分层后下行进行注浆，确保注浆效果。

参考文献：

[1]刘招伟，张顶立，张民庆.圆梁山隧道毛坝向斜高水压富水区注浆施工技术[J].岩石力学与工程学报，2005（10）.

[2]许厚材，殷锟.抗浮锚桩注浆施工若干问题分析及处理措施[J].西部探矿工程，2000（06）.

[3]高艳花.水工隧道富水软弱围岩预注浆施工技术[J].探矿工程(岩土钻掘工程)，2004（02）.