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井壁充填及注漿加固在鉆井法施工中的應用

文檔作者：孟祥領文檔來源：皖北煤電集團朱集西分公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2023年08月15日
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2018年第43卷第5期
V01．43 No．5
能源技術與管理
Energy Technology and Management 135
doi：10．39696．issn．1672—9943．2018．05．050
井壁充填及注漿加固在鉆井法施工中的應用
孟祥領
(皖北煤電集團朱集西分公司，安徽淮南232098)
[摘要]朱集西煤礦矸石井鉆井法施工中，粘土層多，且多含粘性及膨脹較強的灰綠色粘
土，下部有密實細砂層，較板結。并筒的水文地質條件為較復雜型。通過選擇合適的
充填方案，加強壁厚充填和注漿加固過程控制，確保了成井質量，達到了很好的安全
效果。
[關鍵詞] 并壁充填；注漿加固；鉆井法施工
[中圖分類號]TD352[文獻標識碼]B[文章編號]1672-9943(2018)05旬135一02
1 工程概況
朱集西煤礦位于安徽省淮南市潘集區(qū)賀疃
鄉(xiāng)境內，交通運輸便利。該礦矸石井施工采用
ADl30／1000型鉆機施工，設計井筒凈直徑為
5．20 m，鉆井直徑7．70 m，深度為545 m。該工程突
出特點為井筒深、井徑大，采用鉆井與注漿平行施
工作業(yè)的方法。粘土層多，且多含粘性及膨脹較強
的灰綠色粘土，下部有密實細砂層，較板結。水文
地質條件較復雜：根據(jù)井檢孑L地質報告，井筒的水
文地質條件為較復雜型。
2井筒水文地質資料分析
2．1地層特征
朱集西煤礦矸石井井筒檢查孔穿過和揭露的
地層自上而下有新生界松散層和二迭系上石盒子
組。新生界松散層含、隔水層情況：本區(qū)井筒檢查
孔第四系至第三系上統(tǒng)松散層厚度較大，矸石約
469．55 m，地層較穩(wěn)定，由東南向西北稍有增厚趨
勢。其巖性主要為粘土、砂質粘土、砂層和少量礫
石層。根據(jù)揭露的松散層巖性特征結合區(qū)內地層
對比，從上至下可劃分4個含水層(組)和3個隔
水層(組)。
(1)第一含水層(組)(I含)。由地表向下底板
埋深34．45(檢1)～38．35 m(檢2)，均厚36．46 m。
該組地層主要由2～3層褐黃色粉、細砂層及黃色
淺灰綠色粘土組成，其中砂層厚2．25～16．10 m，平
均厚10．11 m，屬潛水～弱承壓水，主要補給來源
為大氣降水，其次為河床的側向補給。該層富水性
較好。
(2)第一隔水層(組)(I隔)。底板埋深85．00
(檢1)。87．25 m(檢3)，層厚47．25—51．50 m，平均
厚49．61 m。其中粘土類均厚42．26 m，主要由褐
黃、淺灰黃、灰綠等雜色粘土、砂質粘土組成，間夾
薄層粉、細砂層。
(3)第二含水層(組)(Ⅱ含)。底板埋深126．10
(檢4)～129．90 m(檢2)，層厚39．65～44．80 m，平均
厚42．61 m。其中砂層均厚達37．00 m，主要以2—3
層黃色、褐黃色、淺灰綠色中厚細砂層和薄層粘土
組成。含水層富水性好，屬承壓水，鄰近生產(chǎn)礦井
為主要供水水源。
(4)第二隔水層(組)(Ⅱ隔)。底板埋深144．85
(檢1)～147．00 m(檢2)，層厚15．05～19．90 m，平均
厚17．08 m。其中粘土類均厚15．36 m，主要由黃
色、淺灰綠砂質粘土夾粘土質砂組成，可塑性較
好，具有隔水作用。
(5)第三含水層(組)(m含)。底板埋深382．30
(檢3)。384．45 m(檢1)，層厚236．60。239．60 m，平
均厚237．59 m，其中含水層砂層類平均厚度
146．60 m，主要以灰黃、灰綠色中厚～厚層中、細
砂為主夾砂礫層與粘土層，底部粘土、砂質粘土
較發(fā)育，砂層富水性中等～較強。
(6)第三隔水層(組)(Ⅲ隔)。底板埋深465．50
(檢1)。469．55 m(檢4)，層厚81．05—86．95 m，平均
厚84．03 m。其中隔水層粘土類平均厚76．15 m，主
要由灰黃、灰綠、棕紅色中至厚層粘土、砂質粘土
與鈣質粘土組成，間夾薄層中、細砂，粘土厚度較
大，可塑性好，隔水性能好，從而有效地阻止了上
部含水層與下部含水層之間的聯(lián)系。
(7)二迭系(P)上石盒子組情況：本區(qū)檢查孔
穿過新生界松散層均見二迭系上石盒子組基巖風
化帶，一般風化深度35．00 m左右。 2018年10月
136 孟祥領井壁充填及注漿加固在鉆井法施工中的應用Oct．，2018
二迭系上石盒子組基巖強風化帶底板埋
深497．20(檢2)。503．00 m(檢1)，層厚28．35。
32．49 m，平均厚30．82 m。其巖性主要由淺灰、灰
黃，黃褐色泥巖為主，局部夾薄層細砂巖，風化裂
隙及高角度垂直裂隙較發(fā)育，具有水蝕銹斑及方
解石充填現(xiàn)象，局部巖石破碎。其弱風化帶情況
為：底板埋深503．74(檢3)～509．50 m(檢1)，層厚
1．70。6．60 m，平均厚5．21 m。
2-2地質分析
表土段表土層厚469．6 m，主要由粘土和細砂
組成，占井深的86．2％；鉆井基巖段為75．4 m，主
要是泥巖，占井深的13．8％；
3井壁充填及注漿加固方法
3．1 壁后檢查孔的布置
矸石井井壁在預制時已在978～1078井壁上預
埋了57個壁后充填檢查管，其中包括1078井壁
(井壁底)底部預埋有1個泄壓檢查管，直線段部
分預埋有一層計4個壁后檢查管。105"-106。井壁
上檢查管布置在距井壁上法蘭盤1．5 m位置，每
節(jié)井壁均布4個。99"。1044井壁上檢查管布置在
距井壁法上蘭盤1．5 m位置，每節(jié)均布6個。97。～
984井壁上檢查管布置在距井壁上法蘭盤1．5 m
位置，每節(jié)均布4個。相鄰兩水平檢查管錯開
450。
其主要參數(shù)如下：①注漿材料。用P．042．5水
泥制成密度1．60～1．65 ffm3的水泥漿。注漿過程中
先稀后稠，水泥漿攪拌時間，以水泥漿均勻為準；
②檢查管用DN76×6無縫鋼管制成，一端壁加工
成內絲，用絲堵封堵，管內封堵水泥砂漿，中部焊
一道封水板，檢查管已在預制井壁時預埋在井壁
中；③注漿養(yǎng)護期為24 h，24 h后方可拆除閥件，
重新將絲堵抹上鉛油擰緊封孔；④檢查孑L深度。
根據(jù)MT／T5 18—1995《鉆井井筒永久支護通用技術
條件》規(guī)定，檢查深度應進入充填層厚度1／3，即穿
過井壁進入壁后充填層1 67 mm；⑤注漿壓力應控
制在70～80 kg／cm2,瞬時<100 kg／cm2。
3．2打眼方法及施工順序
(1)打眼方法。先用牙鉗將絲堵擰掉，安裝通
徑為50 mm、壓力為10 MPa的閘閥和球閥各1
個，使用鉆機機架將風錘鉆桿通過閥門向井壁壁
后鉆進，當風錘穿透壁后達規(guī)范深度時，停風關
閥，同時觀察壓力表壓力值。施工時嚴禁操作人員
站在風錘后面，以免噴漿造成事故。
(2)打眼順序。打眼先從第10C井壁檢查孑L
開始，然后向上依次為105。、104#、1034、102“、101。、
100",994、98。、97。井壁檢查孔，最后施工107。井壁
底檢查孔。
(3)檢查孑L檢查。以106。井壁為例，首先對井
壁的檢查孔進行編號，按照編號順序施工。第一步
先進行壁后充填檢查，即穿透井壁進入充填層
167 mm，如果充填效果達到設計要求，就可以繼
續(xù)向內打孑L，即穿過充填層進入巖石300 mm；如
果在檢查充填層時就出水或者出漿，證明充填不
密實，這時就退去風錘，關閉閥門，并做好記錄，對
該孔進行補注漿。補注漿養(yǎng)護期24 h達到后再進
行打孑L，直到檢查深度進入巖石300 mm為止。其
他各層各孔施工方法相同。待同一水平檢查孑L打
完以后，如有濕眼，就打開該檢查孑L閥門，觀察流
水、流漿情況，同時觀察其他檢查孔的壓力變化，
若其他檢查孑L壓力同時下降，說明壁后是溝通的；
若壓力不變，則說明壁后的空間是獨立的。同一水
平檢查完后，若都是干孔，即可用水泥砂漿和絲堵
封死檢查孔，如單孑L出水、流漿量超出規(guī)范，則進
行二次補注漿，要求注漿結束后達到零出水量和
零出漿量?。
依照上述施工方法，對105”、104’、1034、1024、
101。、100#、994、984、974井壁檢查孑L分別施工，最后
施工107*井壁底檢查孔。鍋底直線段檢查孔施工
同上。泄壓孔檢查方法是先在預留孔上安裝
DN50、公稱壓力15 MPa的閘閥和球閥各1個，然
后裝上專用機架，風錘沿機架運行打孑L，與直線段
不同的是垂直向下打孔，在即將破壁時人員要撤
離到安全地帶，使用棕繩牽引風錘打眼，防止壓力
過大噴漿傷人。透孔深度為917 mm，達到深度后
退出風錘，如果是干孔，即可以關閉閥門；如果是
濕孔，即上報甲方和監(jiān)理確定泄壓情況。
3．3注漿施工工藝
注漿過程主要采用2臺GZB—YS型高壓注漿
泵，1臺C一076—1型注漿攪拌機，地面輸入漿管路
為3”高壓膠管，井筒內垂直輸送采用DN76×6鋼
管，鋼管已在井壁下沉時預留，從工作吊盤到注漿
孔均用D50 mm高壓膠管。地面攪拌水泥漿，漿液
通過安裝于井筒內的輸漿管，送至井下注漿工作
吊盤，利用已打成的檢查孔將水泥漿注入壁后，達
到充填壁后空間和封水的目的[2]。
按MT5009—94《煤礦井巷工程質量檢驗評定
標準》，壁后注漿應符合以下規(guī)定：(下轉第150頁)

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