特殊地层中注浆法辅助冻结孔施工的应用

刘明亮

(北京中煤矿山工程有限公司，北京 100013)

0 引言

近年来，我国煤矿开采技术日益成熟，冻结法施工井筒已成为特殊地层施工井筒最安全高效的施工方法。但在溶洞、裂隙较多的地层采用冻结孔施工时泥浆不能及时返出，对冻结法施工仍有较大的制约性。利用注浆法辅助冻结孔施工，将会成为特殊地层施工井筒的新方向。

1 工程概况

丰龙矿井隶属于江西丰城矿务局，赣江自西向东从井田中部流过。井筒冻结段岩性以灰色带肉红色灰岩为主，中厚层状，裂隙极发育，以斜交裂隙为主，多见晶洞。风检孔长兴灰岩组抽水试验测得井筒涌水量为263.73 t/h。钻孔施工中遇到溶洞较多，最大高度达到4.7 m，部分溶洞与附近水域连通，施工难度较大。

2 施工技术

由于遇到溶洞较多，普通法钻孔施工已无法施工，主要存在以下问题:

地层中裂隙的存在，会直接导致钻孔泥浆漏失，造成钻孔不返浆，无法将钻屑及岩粉带上地面以致发生卡钻、掉钻事故等。由于泥浆与溶洞中水的比重相差较大，当钻孔打穿溶洞顶板后，会造成钻井冲洗液大量漏失，钻孔无法继续。裂隙及溶洞的岩石面大多会有倾角，极易造成钻孔偏斜。

用注浆法充填裂隙溶洞，既要保证充填水泥浆能封住漏浆层位，保证能承受住造孔泥浆泵的压力，又要最大限度的减少对冻结施工时的影响，这给注浆施工造成了很大难度。

3 施工方案

工艺:利用钻具进行冻结孔内注浆:

1)钻孔至破碎带发生严重漏浆时，停止钻进，将钻具提出井口，更换50钻具。2)下放钻具至漏浆部位，并反复冲洗钻孔。3)将注浆泵高压管与钻具连接，进行注浆。4)边注浆边缓慢提升钻具，直至孔口返出泥浆和水为止，将钻具全部提出，待浆液凝固，更换正常钻具进行钻进。

进行裂隙注浆时浆液浓度:水泥浆水灰比为0.7∶1，水玻璃浓度为25 Be'～30 Be'，水泥浆和水玻璃的体积比为3∶1。

水泥浆现场配制表见表1。

表1 水泥浆现场配制表

水玻璃现场配制表(实用表)见表2。

表2 水玻璃现场配制表 Be'

进行溶洞注浆时选用“塑性早强”浆液，该浆液是以水泥、粉煤灰、水玻璃等多种外加剂复合而成。注浆过程中，根据注浆压力和吸浆量的不断变化，选用配方见表3，表4。

表3 一次搅拌浆液配比表(1 m3) kg

表4 二次搅拌浆液配比表

配制说明:水玻璃的用量是以一次搅拌浆液体积为1 m3为基准。

4 施工效果

利用冻结孔进行注浆，封堵基岩裂隙，保证了钻孔时不漏浆，顺利成孔，利于冻结管的下放，且溶洞充填后也利于后期井筒冻结和井筒开挖。采用注浆法辅助冻结钻孔施工取得了明显的效果，施工进度明显加快，溶洞得到充填，极大的便于控制冻结造孔的偏斜率，及时高效完成了冻结孔施工。

5 技术优点

1)采用注浆法辅助冻结孔施工，溶洞、裂隙及时予以处理，加快了施工进度;

2)封堵了部分裂隙中水联系，有助于后期冻结施工;

3)用冻结孔当注浆孔，既节省了打注浆孔的工期和费用，又提高了施工冻结孔的可靠性;

4)注浆法辅助冻结孔施工，与单纯的注浆法施工相比，可靠性增强，效果明显，节省了工程成本。

6 结语

注浆法辅助冻结孔施工，浆液必须充到漏浆层位，其他非漏浆层位尽量不要存留，注浆施工难度较大，必须保证浆液的凝固速度和强度。强度太高不利于造孔施工，强度太低起不到封堵效果，必须加强地面试验的准确性;充填量不要太大，以满足冻结孔施工为宜，充填量太大不但增加注浆成本，还会影响冻结效果。

［1］中国矿业学院.特殊凿井［M］.北京:煤矿工业出版社，1981.

［2］特鲁巴克.冻结凿井法［M］.北京:煤矿工业出版社，1958.