地面预注浆技术在祁南煤矿副井中的应用

邵晨霞　肖　炜

(1.天地科技股份有限公司；2.煤炭科学研究总院)



地面预注浆技术在祁南煤矿副井中的应用

邵晨霞1,2肖炜1,2

(1.天地科技股份有限公司；2.煤炭科学研究总院)

摘要通过对地面预注浆过程中的注浆压力、注浆量、注浆堵水帷幕厚度等参数的分析，结合祁南煤矿副井改建地面预注浆施工情况，将数据分析结论与实际掘进施工情况进行了对比，确定了该矿地面预注浆施工的有效性。

关键词地面预注浆煤矿建井防治水

祁南煤矿安全改建工程有箕斗井﹑副井﹑回风井3个井筒，采用立井开拓方式。地质报告和井检孔钻探揭露，3个井筒穿过的地层有第四系，上第三系，二叠系上、下石盒子组，山西组。第四系、上第三系砂层松散，黏土层较厚，横向可比性较强，黏土层可塑性强；二叠系地层以泥岩、粉砂岩为主，砂岩次之。总体上岩体工程质量较差，岩性软弱。3个井筒均采用冻结法对上部冲击层和基岩风化带实施特殊凿井，下部基岩段均采用地面预注浆法对施工含水层进行治理。本文主要对副井施工技术进行介绍。

1　副井井筒施工

1.1副井井筒参数

副井井筒参数见表1。

表1　祁南煤矿副井改建井筒及冻结技术参数 m

1.2注浆孔布置

根据淮北矿业集团公司要求，本工程注浆原则为注浆堵水与井筒硐室及马头门加固并重。因此，与常规井筒注浆工程相比要求更高。为此，需对副井重点段单液浆加固，选择4个S孔进行分叉孔施工，采用“三同时”施工。井筒地面预注浆工程全部采用直孔+“S”孔的施工方法，先施工直孔，在地面预注浆直孔段施工结束后，注浆钻机撤出井盘，进行冻结施工，注浆钻机在外围进行地面预注浆“S”孔施工。在井筒掘砌爆破影响圈以外形成有效帷幕，帷幕厚度不小于7 m。注浆孔均布置在冻结荒径以外，考虑到注浆钻孔偏斜率，预留出注浆套管落点至井筒荒径的安全距离，并兼顾钻机摆放，设计注浆布孔圈径及钻孔个数。

副井注浆直孔地面均匀布置，“S”孔根据冻结现场施工情况布置，并确保钻孔落点进入注浆靶域设计范围。

副井注浆起始深度与冻结段重合20 m，注浆终止深度超过井筒设计深度10 m。

注浆设计参数见表2。

表2　祁南煤矿副井井筒注浆设计参数

1.3注浆压力

注浆压力是克服浆液流动阻力,使浆液在岩层裂隙(以及层界面、破碎带)中流动、扩散、充填、压密的动力，是最重要的注浆参数之一。注浆过程中岩帽段注浆终压为静水压力1.5～2.0倍[1]；其它注浆段注浆终压为静水压力的2.0～2.5倍,注浆工程中可以根据实际情况适当调节。

副井各注浆段注浆终压及设计终压对比如表3、表4。

由表3、表4可知，副井各注浆段注浆终压均不小于设计注浆终压值，满足设计要求。

表3　直孔注浆终压与设计终压对比

表4　S孔注浆终压与设计终压对比

2　注浆质量分析

2.1浆液注入量分析

副井井筒各注浆段注浆情况汇总见表5。

表5　祁南煤矿副井改建井筒地面预注浆工程汇总

由表5可知，副井直孔平均注入量为48.77m3/m，共注浆61次，注浆7412.5m3，满足设计要求；S孔平均注入量为35.52m3/m，共注浆91次，注浆19998m3，满足设计要求；分叉孔平均注入量为12.6m3/m，共注浆23次，注浆3278m3，满足设计要求。

2.2各注浆段交圈情况分析

根据全井筒的注浆量反算浆液扩散半径[2],L=11.24 m。各注浆段交圈统计见表6。

表6　井筒帷幕厚度统计 m

由表6可知，各注浆段帷幕厚度均满足设计要求，仅1 013～1 078 m段稍显薄弱，在井筒掘进时需要特别注意。

3　结　语

通过对注浆参数的分析及统计，注浆压力、注入量等注浆参数均达到了设计要求，井筒在1 013 m以上的防水帷幕厚度均比较理想，在最后一段1 013～1 078 m段相对较薄弱，在开挖过程中应多加注意。地面预注浆施工结束后，井筒已经开挖至860 m，从实际开挖情况看，注浆效果良好。开挖过程中井筒剩余涌水量小于1 m3/h，井下用水需从地面向井下输送。在保证井筒安全的同时，为井下施工营造了一个干爽、舒适的施工环境。事实证明，本次地面预注浆施工是有效的，注浆效果显著。

参考文献

[1]中国煤炭工业协会科技发展部.MT/T 1058—2008立井井筒地面预注黏土水泥浆技术规范[S].北京：国家安全生产监督管理总局，2008.

[2]周兴旺.注浆施工手册[M].北京.煤炭工业出版社，2013.

(收稿日期2016-04-19)

邵晨霞(1975—)，女，工程师，100013 北京市朝阳区和平里青年沟路5号。