抛碴注浆技术在深井井筒工作面封水施工中的应用

段 萌，荣 辉

(1.陕西黄河矿业集团公司， 陕西 韩城市 715400；2.河北钢铁集团矿业有限公司大贾庄铁矿， 河北 唐山市 063000)

抛碴注浆技术在深井井筒工作面封水施工中的应用

段 萌1，荣 辉2

(1.陕西黄河矿业集团公司， 陕西 韩城市 715400；2.河北钢铁集团矿业有限公司大贾庄铁矿， 河北 唐山市 063000)

通过对某大型铁矿主井井筒工作面封水技术的研究及实践，详细论述了抛碴注浆、止浆垫和工作面长探注浆相结合的治水方法。结果显示，井底涌水量由147 m3/h降低至15 m3/h，保证了竖井井筒安全掘进。该治水方法堵水率高、效果可靠，是解决破碎岩层、大涌水量情况下掘进的有效方法。

抛碴注浆；井筒工作面；止浆垫；长探注浆

某大型铁矿主井井筒设计深度为689 m，井筒设计净径为6 m。2014年12月22日在掘进-675.0～-677.5 m段准备下落模板浇注混凝土支护时，岩石出现片帮冒落现象，并伴随涌水量增大，水质浑浊，导致上模井壁出现下沉现象，井壁(-658～-675 m段)出现不同程度的裂痕及破损现象，测量井筒涌水量为94.95 m3/h。采取井筒抛碴的方案进行施工，回填石子至-658.5 m水平，从标高-655.5 m开始从上向下将已损坏的井壁进行破除重新浇筑，浇筑采用1.5 m模板；同时将壁厚400 mm的素混凝土(C30)支护改为壁厚600 mm、双层钢筋混凝土(C35)支护。2015年3月7日破除-666.0～-667.5 m井壁，东南侧井壁出现塌落，原岩石片落位置再次出现片帮现象，同时岩石向上模掉落，塌落高度约1 m，测量井筒涌水量为147 m3/h。

1 水文地质条件

根据已揭露的地质情况，本段裂隙发育，主要由黑云变粒岩和混合花岗岩破碎而成，岩石中泥质充填物较多，破碎带走向为西北-东南，倾向向西，倾角为45°，岩石裂隙发育，层理性差，涌水量大，水质浑浊，成灰色。

2 治水方案及施工

由于井筒工作面涌水量大，吊盘上卧泵不能及时、有效地将涌水排出，安全性差，排水成本高，故选用静水抛碴注浆封水、止浆垫、工作面长探注浆相结合的治水方案。

2.1 抛碴注浆

(1) 静水抛碴注浆封水。在井筒水位恢复到近似自然水位后(静水位)，从地面井口向井筒内先下三路注浆管至井底。

(2) 拆除主喇叭口，用70 mm厚大板或5 mm厚铁板封住喇叭口，中间预留600 mm圆孔，从孔内经自卸式吊桶向井筒内抛20～40 mm粒级石子。

(3) 达到设计高度后，再注入单液水泥浆，水泥使用P.O42.5R水泥。

(4) 养护5～7 d后，即可检查封水情况。实测井筒水位回升的水量减去原井壁渗水量。若水量很小说明抛碴封水效果很好，即可排净井筒内水，进行下一步的注浆施工。

(5) 抛碴前将吊盘上提到安全位置，抛碴及养护期间水不淹没吊盘即可。

(6) 注浆管的设置。为保证注浆管布置均匀、牢固，采用Φ73 mm无缝钢管当作注浆管，均匀布置3路(见图1、图2)，要求在注浆管最下端焊接一根2 m长的花管(Φ73 mm)，前端为锥形，花眼Φ15 mm, 眼距为100 mm，每圈3个眼，并上下错开。

(7) 为保证安全、牢固、稳定，采用稳车钢丝绳悬吊下入，要求接头丝扣上油缠麻，紧死丝扣并用卡子固定在钢丝绳上下入到井底，上口接头露出井口地面1.0 m为宜，下口距工作面2 m即可，注浆期间注浆管随着注浆进程要逐步上提至抛入石子上部，注浆管的上提可根据石子孔隙率计算出每米所需注入的浆液量进行提升。

2.2 止浆垫加固

考虑到碴石层注浆结石强度不够，待水排至碴层面时，须在碴层上再浇筑一层止浆垫并预埋6个注浆孔进行注浆止水工作。

图1 井筒抛碴注浆平面布置

图2 井筒抛碴注浆剖面布置

(1) 止浆垫施工。在浇注止浆垫前，分别在抛碴层上0～0.4，0.8～1.2 m井壁位置，开凿出高0.4 m，深0.2 m的环形槽，以加固止浆垫，防止止浆垫漏浆。

(2) 孔口管安装。孔口管采用Φ108 mm×4.5 mm无缝钢管制作，长4.5 m。管外面焊钢筋箍或倒刺。根据井筒净直径及井筒实际揭露破碎带的情况，先期预埋6个注浆孔，分别标记为 1#～6#；径向布置,其中1#、3#、4#、5#、6#孔向外倾角5°，2#孔向外倾角3°，孔口管布孔圈径为Φ4.8 m孔深33.5 m 。

(3) 止浆垫浇注。止浆垫厚度Bn取4 m，Po=14 MPa，r=4.25 m，[]=23.3 MPa；R3～7为砼3～7 d抗压强度(混凝土标号为C35)

待止浆垫凝固7 d后，进行工作面打钻、注浆。

2.3 长探注浆

根据现场揭露的实际地质情况，长探注浆设计6个注浆孔进行注浆止水工作，1个检查孔，共7个钻孔，注浆段高超出设计井筒底板标高4 m；2#注浆孔孔底水平方向超出井壁1 m，其余5个孔水平方向超出井壁2 m。探水注浆孔孔口圈径为Φ4.8 m，在井筒中心布置1个检查孔，根据实际揭露的地质情况：破碎带走向为西北-东南，倾向向西，倾角为45°，故在东南和西北方向各布设2个注浆探水孔，以更好地加固破碎带；东北和西南方向各设1个注浆探水孔。探水注浆孔和检查孔位置见图1、图2。

3 结 论

通过实施静水抛碴注浆、止浆垫、工作面长探注浆相结合的治水方案，井底涌水量由147 m3/h降低至15 m3/h，保证了竖井井筒安全掘进，避免了淹井等事故的发生，达到预期成果。该治水方法堵水率高、工艺简单、效果可靠，在破碎岩层、高涌水量情况下是一种有效的注水防治水方法。

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张友轩(1983-)，男，湖南邵阳人，硕士，工程师，主要从事充填外加剂研究工作，Email:124225325@qq.com。

2016￣11￣05)