2)工作面至吊盘的安全梯下放到工作面,确保出水时人能顺利到达吊盘,确保不淹人。
3)工作面挖土机提升到地面,工作面挖一个不小于0.8m×0.8m×0.8m泵窝,便于排水。
2.4表土层壁后注浆
副井井筒实际施工至38m,井筒涌水量达到71 m3/h,对井筒井壁进行了一次壁后注浆,注浆工期历时18天。注浆效果明显,井筒工作面以上涌水量不大于0.5m3/h,工作面涌水为4.07 m3/h。
当井筒分别施工至87m和188m时,又进行了两次壁后注浆,工作面涌水量从139.01 m³/h降到2.93 m³/h,注浆效果较为明显,给井筒安全施工创造了条件。
2.4.1施工方法
该井壁为钢筋混凝土、壁厚400mm。井壁在井深20m以下有6个集中出水孔,主要集中在接茬位置,其它地方没有明显出水。主要水量是从壁后流到工作面。为此决定采用双液注浆、下行分段和上行注浆结合堵水。井筒注浆分两段进行。
第一注浆段:井深4m至井深21m,注浆段高17m,本注浆段首先在井深21m处打三排注浆孔,间排距为1m×0.5m,“三花型”布孔,孔深2m。对称打孔,一次打两个孔。该层孔主要目的是形成帷幕切断上部水源。然后自下而上注浆堵水, 梅花型布孔,间排距为1.5m×1.5m,孔深1.2m~2.0m。局部可采取深孔注浆加固。
第二注浆段:井深21m至井深38m,注浆段高17m。首先在注浆治理范围内上、下打两排注浆孔、形成两段止水墙,将涌水控制在注浆段以内,防止其上、下串通。第二是呈“三花”布孔和深、浅孔结合,设计排间距1.5m,孔间距1.5m,孔深1.5m~2m,依现场实际情况可增减注浆孔。
2.4.2注浆设备的选择
1)注浆设备选用2TGZ-60/210型液调速注浆泵和该泵配套的TL-500型立式搅拌机。
2)造孔选用YT-28型风动凿岩机,使用直径43mm和直径45mm一字型合金钻头,用长1m~3m中空钢做钻杆。
2.4.3注浆材料的选择
注浆材料使用袋装42.5级普通硅酸盐水泥外加澎胀剂和超细液体水玻璃材料注浆。
2.4.4注浆设备的布置
1)吊盘是二层吊盘,把吊盘下盘喇叭口拆掉,用厚度不小于60mm厚木板铺严,把注浆泵和4个注浆用灰桶及开关(注浆泵开关一定要接远方按扭操作开关,便于遂时启动和停注浆泵)布置在下层吊盘上并用绳扣栓牢。
2)吊盘上要设有压风管和供水管变头,供打眼注浆使用。
3)井筒内附一动力电缆隧吊盘移动,电缆规格3×16+1供注浆泵用。
4)用1台立式搅拌机放在地面井口搅拌浆液,用3趟管子下水泥浆、水玻璃和清水,供注浆使用。
2.4.5注浆参数的选择
1)水泥浆液的配制
水泥浆液的水灰比为1:1~0.8:1(重量比)。高效CSA膨胀剂掺加量是水泥重量的6~8%。
2)超细水玻璃浆液的配制
开始注浆使用15~20Be',根据进浆情况调配到20~30Be'或原液封孔。
3)水泥浆液与超细水玻璃浆液的体积比分别为1:1或0.6:1。
4)注浆压力
注浆压力是浆液扩散充填的能量,注浆压力的大小,取决于注浆孔静水压力的大小及井壁的承压能力,根据表土注浆特性和以往注浆经验,注浆压力浅孔选择0.3~1.5mpa,深孔选择2~3mpa。
5)扩散半径
浆液的扩散半径是和岩层的裂隙及井壁与岩面间空隙有关,因岩层裂隙和井壁与岩石间隙的不均匀性,浆液的扩散半径相差较大,因此,合理确定浆液的扩散半径,对节约材料,缩短工期有重大意义,在本次注浆施工中,扩散半径应在1.5m~2m左右。
6)注浆量
注浆量对工期和工程造价有直接影响,正常注浆量是根据注浆堵水的加固体积,孔隙率,浆液凝固时间,壁后的空隙和裂隙的连通情况来确定的,注浆孔涌水量大,注浆量大,反之则小。在注浆不跑浆的情况下,应尽可能使井壁外形成帷幕,把空隙充填饱满,以提高治水效果。
2.4.6注浆工艺流程
1)布孔:采用下行和上行结合注浆法,用密孔法和深浅孔结合及“三花”布孔,开孔泄压将水导出,加固井壁及接茬处,注浆堵水,浆水全部封堵在井壁帷幕以外,达到治水目的。
2)造孔:在设计注浆层位、地点,选好眼位,按设计孔深孔位,孔径打眼,并且注意出水深度,位置,作好记录。
3)埋管:造孔结束用清水洗孔,根据注浆孔深浅安装已准备好的注浆管,注浆管要用棉线缠在马牙扣上,用打管器把注浆管打牢,达到设计抗压能力。安装注浆专用收水管,把收水管放入孔内,压紧螺母,止浆塞起到止浆作用,达到设计抗压能力。
4)球形阀及注浆管路的安装:注浆管安好后,先安球形阀,连接高压注浆管,三通混合器,四通及泄压阀。
5)压水试验:按双液注浆管路要求,将管路连好以后,开泵注压清水,测定井壁的受注能力,检查井壁及接茬是否有漏水现象,如有漏水,在注浆前进行处理。
6)注浆:根据压水实验情况,进行注浆配比,根据进浆情况隧时调整流量,浆液浓度,注意注浆压力,隧变化而变化,达到设计注浆压力和堵水目的,即可停止注浆。
7)跑、漏浆的处理:在注浆过程中,如发现跑浆现象,可根据现场跑、漏浆情况,采取堵、糊、停、点注等方法处理,以减少浆液损失,达到注浆预期目的。
8)注浆管外露端的处理:每次注浆结束后起落吊盘前,首先检查井壁外注浆管是否过长,如有影响安全的情况(影响起落吊盘),必须用钢据,大锤或氧气等手段处理整齐,处理到与井壁基本平为止,然后用水泥抹平。
高压浆液在岩层的孔隙中运移→凝胶→固结阻断水运移的通道,达到止水的目的,本工程注浆堵水的工艺,确切的说就是利用双液的可控(可控制几秒至几分钟之间凝胶)速凝性,几秒至几十秒既可凝固的特点,来进行注浆截水,在井壁及近井壁的岩层中形成一道帷幕,截断裂隙水涌入井筒的通道,达到堵水目的。
2.4.7注浆效果
注浆工程结束,井筒工作面以上涌水量不大于1m3/h。
3.结论
通过采取一些列有效可行的技术措施,平禹一矿东翼副井、风井分别完成,顺利安全地通过了180m的复杂表土层,施工期间共探放水5次,壁厚注浆3次,经过平煤集团公司质量认证后,工程质量被评为优良工程,并取消了井筒内壁施工。该技术填补了集团公司甚至省内“深厚复杂表土层立井普通法施工”技术的空白,为以后类似条件的井筒施工提供了先进的施工经验,有着较好的社会经济效益和推广价值。
该技术与冻结法施工相比,节约资金3532万元。减少工期2.27个月。论文大全。早出煤产生的间接经济效益908万元。
该项技术的实施,降低了建井工人的劳动强度,改善了工人的施工环境,有利于工人的身心健康;同时,增加了井筒的净断面积,增加了矿井的抗灾能力,为平禹一矿下一步安全生产奠定了坚实的基础。
【参考文献】
[1]张彬等.地下工程特殊施工技术[M]中国华侨出版社.
[2]何修仁.注浆理论与实践[M]东北大学出版社.
[3]建井工程手册(第三卷) .煤炭工业出版社.
[4]符芳.建筑材料[M].东南大学出版社.
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