梁宝寺二号井副井井筒防治水施工技术

白传军 王 平

（中煤第三建设集团二十九工程处，安徽 宿州 234000）

一、井筒水文地质

副井基岩段含水层共分九层，根据《梁宝寺二号井副井井筒检查孔地质报告》，结合各抽水、测井等数据，根据其特征对含水层评价如下：Ⅰ含：即风化带含水层，厚5.20m的细砂岩，浅灰色，弱含水层。Ⅱ含：由1层浅灰～灰绿色的细砂岩和1层灰白色的粗砂岩组成，厚16.90m，中～弱含水层。Ⅲ含：由1层细砂岩、2层中砂岩和1层粗砂岩组成，厚25.30m，中～弱含水层。Ⅳ含：由1层中砂岩和1层粗砂岩组成，厚12.60m，中～弱含水层。Ⅴ含：由1层细砂岩和1层中砂岩组成，厚16.40m，中～弱含水层。Ⅵ含：由1层中砂岩和1层粗砂岩组成，厚10.80m，弱含水层。Ⅶ含：由1层细砂岩和1层中砂岩组成，厚5.00m，弱含水层。Ⅷ含：即3煤底板砂岩含水层，为1层厚15.70m的细砂岩，为弱含水层。Ⅸ含：即三灰含水层，厚4.50m，，弱含水层。地质资料显示，各含水层之间岩性组合，虽具有一定的阻水性，但隔水层变薄处和有可能出现的断裂发育处有效隔水层整体减薄而阻水能力会下降。

二、水文综合分析

表土段采用冻结法施工，严格监控混凝土添加剂的合理加入量，加强混凝土震捣，增强井壁防水能力，同时在套砌内层井壁时预埋夹层注浆管，提高夹层材料安装质量，待井壁解冻后适时进行井筒夹层注浆。基岩段采用钻爆法施工，因此在本井筒施工中必须坚持“有疑必探，先探后掘”的原则，实施“截、导、排、封、挡、探、注”的综合治水方案，同时对副井筒通过的含水层厚度不大，埋藏深的特点，适当进行工作面探水注浆。

三、防治水技术

（一）冻结段防治水技术。井壁施工过程中，应保证井壁施工的连续性，以避免或减少井壁施工收缩缝，防止井壁接茬处出水。在设计和施工过程中产生的施工收缩缝位置应预埋注浆孔口管，以便收缩缝出水时，及时进行注浆封堵。严格保证砼配合比及砼强度等级，并加强震动棒震捣效果。在施工冻结段外壁需掺加高效防冻早强减水剂；在施工冻结段内壁需掺加防渗密实剂。待整个井筒解冻后，进行夹层注浆，减少井筒出水。

（二）基岩段防治水技术。副井井筒基岩段采用钻爆法施工，有9个含水层，垂深638.5～1097.6m，含水层累厚112.4m，分布较深，竖向裂隙发育。对含水层段进行工作面探水注浆。为确保注浆效果，拟采用短段分层加密钻孔探水注浆方案。

1止浆垫铺设。（1）止浆垫厚度计算。本次工作面探水注浆选用单液平底形混凝土止浆垫。利用公式计算如下：

式中：B--止浆垫厚度 m；P0--注 浆 压 力kg/cm2；r--井 筒 荒 半 径r=9.2÷2=4.6m；[a]--混凝土允许抗压强度kg/cm2；[a]=R/k=600×2/3÷2=200（kg/ cm2）；K--安全系数K=2

井壁强度验算：

[a’]--井壁实际承受压力 MPa；D--井筒净直径D=6.5m；E—井壁厚度E=1.35m；P--注浆压力 取第六段注浆压力P=15.9MPa；h--球面高。与止浆垫连接处井壁混凝土设计标号为C50，28天龄期的允许抗压强度为500×2/3=33.3MPa>31.75MPa， 满 足 注浆要求。（2）止浆垫浇筑施工。浇注混凝土前，严格按照设计要求孔位预埋Φ127×6mm无缝钢管，上焊高压法兰，做打钻注浆孔口管。上端高出止浆垫0.5m；管壁外用16#螺纹钢筋缠绕并焊牢。止浆垫混凝土采用C60砼，浇筑砼时，要保持连续不得中断，工作面要分片用震捣捧震捣，同时应防止孔口管位移或偏斜，且在止浆垫上部泵位附近预留一个0.5m3的水窝，以便注浆施工时排水。止浆垫凝固后，要连同预埋的孔口管进行耐压试验，耐压试验压力要求达到设计终压，若达不到，则进行止浆垫加固注浆。

2注浆参数设计。（1）注浆孔布置。工作面探水注浆设计注浆孔数利用公式如下：N=π（D-2A）/L=10个；N-注浆孔数，个；D-井筒净直径，m，A-注浆孔与井壁距离，取0.8m，L-注浆孔间距，取1.5m。另外设计检验钻孔1个，每段共11个孔。注浆孔布置一圈，要求注浆孔与井壁距离为0.8m，注浆孔间距为1.5m，均匀布置。止浆垫耐压试验合格后，在注浆孔上安装高压闸阀方可钻进施工，施工时，先在井筒周圈布置4个钻孔进行探水（兼注浆孔），若单孔涌水量小于2m3/h，则注浆封孔，施工井筒。若单孔水量超过2m3/h，则要严格按照布孔要求施工全部钻孔，钻注顺序为对称开孔注浆。（2）注浆压力。设计注浆压力为静水压力的1.5倍，注浆终压为静水压力的2倍。（3）浆液材料选择及现场浆液配制。本次注浆选用单液水泥浆为主，但遇浆液消耗量特别大时，为控制扩散范围，可考虑掺速凝剂，或用水泥-水玻璃双液浆，水泥选用新鲜42.5R硅酸盐水泥，水玻璃选用20-40Beˊ。单液水泥浆注浆时，视压水吸水量确定起始浓度，一般按先稀后浓方式调配浆液。若遇可注性较差情况，每次注浆前可考虑注入1～2m3水玻璃予处理，提高可注性。速凝剂选用现有的三乙醇铵和氯化钠复合速凝早强剂，其用量分别是水泥量的0.05%和0.5%。

3注浆施工。（1）工艺流量。单液水泥浆经二次搅拌—注浆泵—输浆管—控制阀—孔口管—岩层裂隙。（2）压水试验。每孔终孔测水后接通输浆管路进行压水试验，压力由小到大逐步升压到最大注浆终压，测定各不同压力参数时的吸水量并绘制吸水量曲线，压水时间可为20～30分钟。并根据压水结果，确定起始浆液配比。（3）压力调整。注浆压力变化有时渐变，有时呈波状，调整压力应与孔内情况、浆液浓度等密切配合，当浆液浓度确定后，用人为的方法控制泵量，使压力达到终压。（4）浆液调整。浆液在岩层裂隙充填阶段中，如压力和进浆量稳定不变时，应逐级加大浓度，如压力上升快，进浆量很快减小，应依次降低浆液浓度，每改变一次浆液浓度可持续20分钟。（5）注浆结束前，应压注清水，使管路大部分浆液注入岩层裂隙中去。但要防止清水压入地层，当压清水时需及时通知井下准备闭阀泄浆，然后清洗整个注浆系统。

四、建议

（一）施工前形成临时排水系统，并试运转，保证设备专业人员充足。

（二）在冻结段严格监控混凝土添加剂的合理加入量，加强混凝土震捣，增强井壁防水能力，同时在套砌内层井壁时预埋夹层注浆管，提高夹层材料安装质量，待井壁解冻后适时进行井筒夹层注浆。

（三）基岩段施工必须坚持“有疑必探，先探后掘”的原则，实施“截、导、排、封、挡、探、注”的综合治水方案。

[1]孙鹏翔.立井井筒水下混凝土止浆垫施工工艺的研究与应用[J].建井技术，2010（04）.