立井井筒工作面预注浆

立井井筒工作面预注浆

1 适用条件及工艺特征

立井通过含水岩层厚度不大、埋藏较深；或含水层之间相距较远、中间有良好隔水层等。

井筒掘进至含水层以上10m左右停止掘进，钻超前钻孔探明水压、涌水量及含水层准确位置。按设计要求预留止浆岩帽或浇筑混凝土止浆垫，然后从工作面钻孔注浆，形成帷幕，涌水治理后，再进行井筒掘进

2 工作面预注浆工程设计

2.1 方案选择依据

2.1.1工程、水文孔提供的工程和水文地质资料及矿井技术特征资料

工程地质：井筒检查孔岩性综合柱状图（标明井筒穿过岩层名称、岩性、层位及起止深度、分层厚度及累计厚度）；工程地质说明书（描述裂隙、断裂等的走向、倾向、倾角、裂隙密度、宽度、裂隙充填等情况）；地质勘查报告（岩层走向、倾向、倾角及各岩层硬度等）；检查孔岩心实地调查。

水文地质：工程水文孔简易水文资料（说明各含水层的起止深度、厚度，各隔水层的起止深度和厚度，各含水层间水力联系情况）；水文地质报告及计算书（工程水文孔的冲洗液漏失量，各含水层的水位标高，地下水的流向、流速等）；水文分析资料（地下水水温、化学成分及侵蚀性，渗透系数，钻孔单位涌水量，井筒排水时可能的影响半径及井筒的预计涌水量）。

矿井技术特征资料：矿井设计及图纸，施工组织设计等。

2.1.2 可供选择的施工设备情况。

2.2 方案选比

2.2.1 一段注浆：多个含水层段一次注浆完成。要求多个含水层段层间距较小，或无良好的隔水层。需用较大能力钻机。

2.2.2 分段注浆：井筒分多段注浆完成，注一段掘一段，然后再注一段掘一段，循环。可用一般轻便型小钻机。

2.3 布孔方式、注浆段高确定

布孔方式、注浆段高见下表。

2.4 注浆参数选择

参照下表选择：

2.5 止浆岩帽设计

为保证浆液在压力作用下沿裂隙有效扩散，并防止从工作面跑浆，采用工作面预留止浆岩帽方法。

预留止浆岩帽方法及厚度如下：

2.5.1 预留方法：

1）井筒掘进到预定深度后停止掘进，对预留岩帽进行钻孔和耐压试验。当钻进至距离含水层2-3m时，用清水进行试压，如注水达到设计终压而岩帽无跑水现象，即证明合格，如遇少量跑水，可以进行注浆不加固。

2）为防止工作面出现跑浆现象，可采取在止浆岩帽上部浇注0.5-1m厚混凝土垫层，但须保证施工质量或将孔口管的埋设深度增加到5-6m。

3）为扩大岩帽的使用范围，条件允许时可采取注浆加固岩帽的方法，加固范围可超出岩帽厚度5-8m。

4）当使用注浆带充当止浆岩帽时，也必须进行耐压试验。

5）预留止浆岩帽时，孔口管（导向管）的安装采用先钻孔、后埋管的方式。

2.5.2 厚度计算

计算公式：B=P0*D/4*[τ]

B---预留岩帽厚度m，P0--注浆终压Mpa, [τ]---岩石允许抗剪强度Mpa，

D----井筒直径m。

2.6 混凝土止浆垫、滤水层设计

当井筒工作面不具备预留止浆帽条件时，则需砌筑人工止浆垫。止浆垫应采用强度高、封水效果好并便于快速施工的材料，尽量采用C25以上高号快凝混凝土。

2.6.1 止浆垫结构形式及厚度计算

一般采用平底型止浆垫。厚度B= P0*r/[σ]

P0--注浆终压Mpa，r—井筒荒半径m，

[σ]—混凝土允许抗压强度Mpa [σ]=R3-7/K R3-7---混凝土3天抗压强度，37% K---安全系数取2-3。

2.6.2 止浆垫滤水层

当工作面岩石破碎、裂隙发育、有涌水，需铺设滤水层，以便在维持排水条件下，保证止浆垫的施工质量。

1）滤水层：按滤水层孔隙容纳15min涌水量考虑。

2）结构：碎石滤水层、滤水木箱、砖、水泥砂浆、滤水管。

3）滤水层注浆压力：孔口静水压力的1.3-1.5倍，（1.3-1.5）P静（P静=H/100）4）止浆垫注浆压力P0：取滤水层注浆压力=（1.3-1.5）P静。

5）滤水层厚度A：滤水层体积*滤水层孔隙率=15min*井筒涌水量

A*π* r2*β=15*q

A=（15/60）*q/π* r2*β+0.25

β---碎石滤水层孔隙率取0.35-0.45 q---井筒涌水量m3/h

2.7 注浆分段及高度设计

在一个注浆段高内，对每一个注浆孔，根据岩石裂隙发育程度、孔壁的稳定性和注浆孔的出水情况等，适当划分为若干个注浆分段，进行分次打钻和分次注浆。

注浆分段划分方法及高度见下表。

2.8注浆孔布置及作用

所有注浆孔分为两组----奇数孔（1、3、5---）、偶数组（2、4、6---）。

第一组奇数孔主要解决较大裂隙的封堵，每二组偶数孔主要解决细小裂隙封堵。

奇数孔选先于相邻的偶数孔施工，偶数孔后于相邻奇数孔施工。

先施工的孔兼做注前水量检查孔，后施工的孔作为注浆质量初检孔。

第一组奇数孔兼做注浆质量中检孔和终检孔。

3 注浆作业

3.1 方案设计

3.2 准备工作

1）设备选型：孔深小于100m，可选用红旗150型钻机；孔深小于70m可选用红旗手-100型或KD-10型；孔深小于40m可选用TXU-75型钻机。根据工作面大小选用设备数量，尽量采用多台钻机同时作业。

2）钻具选型：常用钻孔规格60、75、91、110mm，对应钻头ф58.5、73、89、108mm，钻杆选用ф42、50mm。

3）钻超前探水孔（长探）测定含水层准确位置、水量、水压等。

4）预留止浆岩帽或浇筑混凝土止浆垫：止浆垫工艺包括---井壁淋水、渗漏水处

理、垫底成型、工作面出水点处理、孔口管备制（孔口管预埋）、埋设安装、止浆垫砼浇筑等。

A、孔口管埋设方法：预埋式（先安装孔口管后浇止浆垫）、后埋式（钻孔埋管）。

B、止浆垫砼浇筑：

无水条件下---不设置滤水层，个别出水点经预埋导水管导水，垫底成型并冲洗泥渣后进行砼浇筑；

有水条件下---垫底成型冲洗泥渣，铺设滤水层，浇筑止水垫砼、止浆垫与滤水层一起注浆加固；

5）钻机就位安装：包括内容---钻机工作平台安装、孔口密封装置、钻具提升滑轮设置等。

3.3 注浆孔钻进

1）岩层内注浆孔钻进技术要求：采用清水冲洗液；孔底岩粉沉淀不得超过1m；注浆孔钻进根据要求采取无芯或取芯钻进；采用慢速钻进，以保证注浆孔的完整性；注浆孔偏斜率控制在0.5%以内；

2）注浆孔钻进的防斜与纠偏措施：

3.4 注浆作业

1）钻孔冲洗

2）测定钻孔水压与水量：孔口注浆管上安装压力表及阀门，测流量及水压；

3）压水试验及确定冻液浓度：注浆泵压清水，压水试验10-20min，破碎或大裂隙岩层中取小值；复注压水时间取20-30min；

根据压水试验资料，计算单位钻孔吸水量，并据此决定注入单液或双液浆的起始浓度，q =Q/H （L/min.m）

Q—压水最大压力时的流量L/min；H—注浆段高m

压水方法：先用一台注浆泵压水，其流量由小逐渐增大。当耗水量大但泵的压力低时，采用二台注浆泵压水，控制压力比注浆终压高0.5MPa。

4）注浆压力调整：注浆压力分为三个阶段---初压、正常压、终压，靠人为方法控制泵量，调整浆液浓度及凝胶时间，使泵压力达到初压、正常压及终压。

5）浆液调配：

A、初压下，吸浆量为吸水量的80%时，视为正常，否则调浓或调稀一级；