司家营南区1#回风井井筒防治水方案
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
固管采用单液水泥浆ꎻ２２０ ~ ２６０ ｍ 水平为加固 段ꎬ采用单液水泥浆ꎬ但遇强含水层或漏失严重时ꎬ 可适当采用粘土水泥浆ꎬ２６０ ~ ３７５ ｍ 水平原则上采 用黏土水泥浆ꎮ 个别破碎严重坍塌的地层中ꎬ可注 入单液水泥浆加固孔壁ꎮ 单液水泥浆是将水泥加水 配制而成的悬浮液ꎬ加入适量的早强剂可提高早期 强度、缩短养护时间、提高注浆效率ꎬ水灰比为 ０. ５∶ １ ~ １. ２５∶ １ꎮ 黏土水泥浆是由黏土、水泥、水玻璃组 成的浆液ꎬ主要成分为黏土[３] ꎮ 黏土水泥浆中水泥
当冲积层厚度为 ２００ ~ ３００ ｍ 时ꎬ立井开孔间距 一般取值为 １. ３ ｍꎬ主要考虑偏斜率控制和冻结交 圈时间的平衡性ꎬ同时取决于现场钻孔施工偏斜率 的控制水平和开孔数量
１＃回风井第四系厚度 １５６. ３ ｍꎬ全风化层厚度 ３９. ９ ｍꎬ强风化层厚度 ３１. ８ ｍꎬ经勘察孔可看出 ２２８ ~ ２６１. ８ ｍ 水平存在破碎带ꎬ同时按相关规范ꎬ冻结 孔应深入不透水基岩 １０ ｍ 以上ꎬ因此本研究冻结深 度取值为 ２７６ ｍꎮ
１ 地表预注浆方案
司家营南区 １＃ 回风井 １５６. ３ ~ ２２８. ０ ｍ 水平属 于风化裂隙含水层ꎬ２２８. ０ ~ ２６１. ８ ｍ 属于构造裂隙 含水层ꎬ本研究注浆方案确定为上部关键部位注浆 加固ꎬ下部岩性较好层位注浆堵水ꎮ 注浆段选取为 ２２０ ~ ３７５ ｍꎬ其中 ２２０ ~ ２６０ ｍ 为关键加固层位ꎬ因 为裂隙发育ꎬ岩性较破碎ꎬ故采用单液水泥浆、小段 高、大泵量、高压力的注浆方案ꎻ下部 ２６０ ~ ３７５ ｍ 岩 性较好ꎬ采用黏土水泥浆堵水加固方案ꎬ同时对该注 浆段范围内的破碎带进行小段高、高压力注浆加固 处理ꎮ １. １ 注浆材料
固管及关键部位加固注浆段采用单液水泥浆ꎮ 因黏土水泥浆成本低ꎬ适宜高效注浆ꎬ故拟在下部基 岩注浆段主要采用黏土水泥浆ꎮ 但根据施工需要ꎬ 下部地层中的局部破碎带、不稳定地层或加固段采 用黏土水泥浆堵水单液水泥浆加固措施ꎮ 其中ꎬ黏 土水泥浆是由黏土、水泥、水玻璃组成的悬浮液ꎬ主
李志鹏(１９８７—) ꎬ男ꎬ工程师ꎬ０６３７００ 河北省唐山市ꎮ
Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ. ５９３ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ. ２０１８
现 代 矿 业
ＭＯＤＥＲＮ ＭＩＮＩＮＧ
总 第 ５９３ 期 ２０１８年 ９ 月第 ９ 期
司家营南区 １＃ 回风井井筒防治水方案
李志鹏
( 河北钢铁集团矿业公司)
摘 要 司家营南区水文地质情况复杂ꎬ第四系含水层较多ꎬ含水量丰富ꎬ下部基岩段岩石破 碎带及裂隙构造异常发育ꎬ采用上部第四系冷冻下部基岩段地表预注浆工艺辅助掘井ꎮ 通过将地 表预注浆孔和井筒冻结孔布置于同一圈径上ꎬ达到注浆孔兼做井筒冻结孔的目的ꎬ不仅保证了注浆 效果ꎬ而且降低了造孔工程量ꎬ节省了工程投资ꎬ具有一定的推广意义ꎮ
关键词 地表预注浆 井筒 防治水 偏斜率控制 注浆孔 ＤＯＩ:１０. ３９６９ / ｊ. ｉｓｓｎ. １６７４￣６０８２. ２０１８. ０９. ０５９
司家营南区大部分区域被第四系地层覆盖ꎬ属 于滦河超漫滩Ⅰ级阶地ꎬ地形开阔ꎬ地势较平坦ꎮ 区 内第四系地层为全新统和中更新统地层ꎬ地表岩性 为粉砂、砂土、粉质黏土ꎮ 矿区除局部地下水埋深大 于 ３. ０ ｍ 外ꎬ大部分区域地下水埋深均大于 ６. ０ ｍꎬ 含水层岩性为粉细砂、砾卵石ꎬ上部粉细砂存在地震 液化现象ꎮ 第四系下部岩层经勘察发现较多破碎带 及裂隙ꎬ掘进较困难ꎮ 考虑到上部第四系含水层丰 富ꎬ埋藏较深ꎬ下部岩石结构破碎ꎬ为确保掘井顺利 进行ꎬ采用第四系冻结基岩段地表预注浆施工工艺ꎮ
井筒冻结壁厚度计算公式为
Ｅ＝
３ Ｐｈｋ σ
ꎬ
(１)
式中ꎬＰ 为地压值ꎬ２. ９６ ＭＰａꎻｈ 为安全掘进段高ꎬ３
ｍꎻｋ 为 安 全 系 数ꎬ ２. ２ꎻ σ 为 冻 土 极 限 抗 压 强 度ꎬ
２０８
要成分为黏土ꎮ １. ２ 注浆段高及注浆压力
注浆段高一般依据注浆工艺、含水层特征、岩性 以及注浆设备、注浆材料品种等因素划分[１] ꎮ 根据 文献[２] ꎬ并 参 考 矿 区 当 地 其 他 井 巷 地 表 预 注 浆 经 验ꎬ本研究设计的注浆压力为 ２. ０ ~ ３. ０ 倍静水压ꎮ 对于黏土水泥浆ꎬＱ≤２５０ Ｌ / ｍｉｎ 为合格标准ꎬ稳定 时间大于 ２０ ｍｉｎꎻ对于单液水泥浆ꎬＱ≤１ ０００ Ｌ / ｍｉｎ 为合格标准ꎬ稳定时间大于 ２０ ｍｉｎꎮ １. ３ 注浆施工顺序及注浆方式
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ本研究采用分组施工顺序ꎬ根据现场施工条件 和总体工程量ꎬ施工分为 ３ 个序次ꎮ 注浆方式采取 分段下行及上行相互配合的方式ꎬ根据施工的实际 情况进行合理安排ꎮ 具体注浆施工流程为:采集黏 土→制浆→搅拌加入水泥、水玻璃等→注浆泵→注 浆管路→孔口装置→钻杆→止浆塞→地层→扫孔→ 下一段或复注ꎮ 造孔工艺流程为:安装设备开孔→ 测定钻孔顶角及方位→定向设计→下入定向钻具→ 定向操作→定向钻进→测定钻孔顶角及方位→定向 设计( 或终孔) ꎮ １. ４ 浆液使用及配比
李志鹏:司家营南区 １＃回风井井筒防治水方案 ２０１８ 年 ９ 月第 ９ 期
加入量为(１００ ~ ３００) ｋｇ / ｍ３ ꎬ水玻璃加入量为 １０ ~ ４０ Ｌ / ｍ３ ꎬ其余增加的材料类型和添加量视地层实际 情况而定ꎮ １. ５ 地表预注浆孔布设范围
浆液扩散半径一般为 ６ ~ ８ ｍꎬ但经过实践发现 浆液扩散半径约为 １０ ｍꎬ部分区域可扩散至更远ꎬ 因此ꎬ 将 注 浆 孔 底 孔 坐 落 荒 径 由 １. ５ ｍ 调 整 为 １. ８ ｍꎬ１＃回风井井筒净直径为 ６. ５０ ｍꎬ第四系支护 厚度 １ ３００ ｍｍꎬ保温泡沫厚度 ７５ ｍｍꎬ基岩段支护 厚度 ４５０ ｍｍꎬ即注浆孔终孔圈径为 ３. ８ ~ １２. ８５ ｍꎮ 因此ꎬ注浆孔布设圈径只要在此范围ꎬ并保证孔底散 落于荒径内外即可ꎮ １. ６ 冻结孔设计
当冲积层厚度为 ２００ ~ ３００ ｍ 时ꎬ立井开孔间距 一般取值为 １. ３ ｍꎬ主要考虑偏斜率控制和冻结交 圈时间的平衡性ꎬ同时取决于现场钻孔施工偏斜率 的控制水平和开孔数量
１＃回风井第四系厚度 １５６. ３ ｍꎬ全风化层厚度 ３９. ９ ｍꎬ强风化层厚度 ３１. ８ ｍꎬ经勘察孔可看出 ２２８ ~ ２６１. ８ ｍ 水平存在破碎带ꎬ同时按相关规范ꎬ冻结 孔应深入不透水基岩 １０ ｍ 以上ꎬ因此本研究冻结深 度取值为 ２７６ ｍꎮ
１ 地表预注浆方案
司家营南区 １＃ 回风井 １５６. ３ ~ ２２８. ０ ｍ 水平属 于风化裂隙含水层ꎬ２２８. ０ ~ ２６１. ８ ｍ 属于构造裂隙 含水层ꎬ本研究注浆方案确定为上部关键部位注浆 加固ꎬ下部岩性较好层位注浆堵水ꎮ 注浆段选取为 ２２０ ~ ３７５ ｍꎬ其中 ２２０ ~ ２６０ ｍ 为关键加固层位ꎬ因 为裂隙发育ꎬ岩性较破碎ꎬ故采用单液水泥浆、小段 高、大泵量、高压力的注浆方案ꎻ下部 ２６０ ~ ３７５ ｍ 岩 性较好ꎬ采用黏土水泥浆堵水加固方案ꎬ同时对该注 浆段范围内的破碎带进行小段高、高压力注浆加固 处理ꎮ １. １ 注浆材料
固管及关键部位加固注浆段采用单液水泥浆ꎮ 因黏土水泥浆成本低ꎬ适宜高效注浆ꎬ故拟在下部基 岩注浆段主要采用黏土水泥浆ꎮ 但根据施工需要ꎬ 下部地层中的局部破碎带、不稳定地层或加固段采 用黏土水泥浆堵水单液水泥浆加固措施ꎮ 其中ꎬ黏 土水泥浆是由黏土、水泥、水玻璃组成的悬浮液ꎬ主
李志鹏(１９８７—) ꎬ男ꎬ工程师ꎬ０６３７００ 河北省唐山市ꎮ
Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ. ５９３ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ. ２０１８
现 代 矿 业
ＭＯＤＥＲＮ ＭＩＮＩＮＧ
总 第 ５９３ 期 ２０１８年 ９ 月第 ９ 期
司家营南区 １＃ 回风井井筒防治水方案
李志鹏
( 河北钢铁集团矿业公司)
摘 要 司家营南区水文地质情况复杂ꎬ第四系含水层较多ꎬ含水量丰富ꎬ下部基岩段岩石破 碎带及裂隙构造异常发育ꎬ采用上部第四系冷冻下部基岩段地表预注浆工艺辅助掘井ꎮ 通过将地 表预注浆孔和井筒冻结孔布置于同一圈径上ꎬ达到注浆孔兼做井筒冻结孔的目的ꎬ不仅保证了注浆 效果ꎬ而且降低了造孔工程量ꎬ节省了工程投资ꎬ具有一定的推广意义ꎮ
关键词 地表预注浆 井筒 防治水 偏斜率控制 注浆孔 ＤＯＩ:１０. ３９６９ / ｊ. ｉｓｓｎ. １６７４￣６０８２. ２０１８. ０９. ０５９
司家营南区大部分区域被第四系地层覆盖ꎬ属 于滦河超漫滩Ⅰ级阶地ꎬ地形开阔ꎬ地势较平坦ꎮ 区 内第四系地层为全新统和中更新统地层ꎬ地表岩性 为粉砂、砂土、粉质黏土ꎮ 矿区除局部地下水埋深大 于 ３. ０ ｍ 外ꎬ大部分区域地下水埋深均大于 ６. ０ ｍꎬ 含水层岩性为粉细砂、砾卵石ꎬ上部粉细砂存在地震 液化现象ꎮ 第四系下部岩层经勘察发现较多破碎带 及裂隙ꎬ掘进较困难ꎮ 考虑到上部第四系含水层丰 富ꎬ埋藏较深ꎬ下部岩石结构破碎ꎬ为确保掘井顺利 进行ꎬ采用第四系冻结基岩段地表预注浆施工工艺ꎮ
井筒冻结壁厚度计算公式为
Ｅ＝
３ Ｐｈｋ σ
ꎬ
(１)
式中ꎬＰ 为地压值ꎬ２. ９６ ＭＰａꎻｈ 为安全掘进段高ꎬ３
ｍꎻｋ 为 安 全 系 数ꎬ ２. ２ꎻ σ 为 冻 土 极 限 抗 压 强 度ꎬ
２０８
要成分为黏土ꎮ １. ２ 注浆段高及注浆压力
注浆段高一般依据注浆工艺、含水层特征、岩性 以及注浆设备、注浆材料品种等因素划分[１] ꎮ 根据 文献[２] ꎬ并 参 考 矿 区 当 地 其 他 井 巷 地 表 预 注 浆 经 验ꎬ本研究设计的注浆压力为 ２. ０ ~ ３. ０ 倍静水压ꎮ 对于黏土水泥浆ꎬＱ≤２５０ Ｌ / ｍｉｎ 为合格标准ꎬ稳定 时间大于 ２０ ｍｉｎꎻ对于单液水泥浆ꎬＱ≤１ ０００ Ｌ / ｍｉｎ 为合格标准ꎬ稳定时间大于 ２０ ｍｉｎꎮ １. ３ 注浆施工顺序及注浆方式
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ本研究采用分组施工顺序ꎬ根据现场施工条件 和总体工程量ꎬ施工分为 ３ 个序次ꎮ 注浆方式采取 分段下行及上行相互配合的方式ꎬ根据施工的实际 情况进行合理安排ꎮ 具体注浆施工流程为:采集黏 土→制浆→搅拌加入水泥、水玻璃等→注浆泵→注 浆管路→孔口装置→钻杆→止浆塞→地层→扫孔→ 下一段或复注ꎮ 造孔工艺流程为:安装设备开孔→ 测定钻孔顶角及方位→定向设计→下入定向钻具→ 定向操作→定向钻进→测定钻孔顶角及方位→定向 设计( 或终孔) ꎮ １. ４ 浆液使用及配比
李志鹏:司家营南区 １＃回风井井筒防治水方案 ２０１８ 年 ９ 月第 ９ 期
加入量为(１００ ~ ３００) ｋｇ / ｍ３ ꎬ水玻璃加入量为 １０ ~ ４０ Ｌ / ｍ３ ꎬ其余增加的材料类型和添加量视地层实际 情况而定ꎮ １. ５ 地表预注浆孔布设范围
浆液扩散半径一般为 ６ ~ ８ ｍꎬ但经过实践发现 浆液扩散半径约为 １０ ｍꎬ部分区域可扩散至更远ꎬ 因此ꎬ 将 注 浆 孔 底 孔 坐 落 荒 径 由 １. ５ ｍ 调 整 为 １. ８ ｍꎬ１＃回风井井筒净直径为 ６. ５０ ｍꎬ第四系支护 厚度 １ ３００ ｍｍꎬ保温泡沫厚度 ７５ ｍｍꎬ基岩段支护 厚度 ４５０ ｍｍꎬ即注浆孔终孔圈径为 ３. ８ ~ １２. ８５ ｍꎮ 因此ꎬ注浆孔布设圈径只要在此范围ꎬ并保证孔底散 落于荒径内外即可ꎮ １. ６ 冻结孔设计