混凝土帷幕法在刘园子煤矿副井井筒防治水的应用.doc

混凝土帷幕法在刘园子煤矿副井井筒防治水中的应用铁煤矿建刘园子项目部2009年4月26日混凝土帷幕法在刘园子煤矿副井井筒防治水中的应用 一、工程概况 刘园子煤矿副井井筒设计直径6.5米，深度471米。井筒标高1476.9米，基岩段支护形式为素混凝土支护，添加防水剂10%，井筒标高设为0。副井井筒掘进120米开始进入白垩系风化带含水层。初始单层涌水量4.2m3/h，随着井筒的不断延伸及穿越多层砂岩含水层，井筒涌水量不断增加。179米段涌水量猛增到42m3/h，严重影响井壁质量。08年11月3日开始进行壁后注浆，注浆起止深度为103219米，注浆段高116米，注浆材料采用水泥水玻璃双液浆为主，抗渗、抗裂防水剂为辅。注浆时遵循“先外后内、先稀后浓”的原则，注浆段上下层选择隔水层，各设4米壁后隔水段，防止水上下穿。注浆孔三花布置，深浅钻孔交叉布置。171米、211米处分别设截水槽，进行卸压，注浆从上往下注。09年1月12日注浆工作结束。壁厚注浆结束时，井壁淋水量5m3/h。工作面涌水量超过15m3/h，预先配备的排水设备排水能力满足不了现实涌水量排水，给正常施工带来了很大的影响。为保证井筒施工安全和井壁质量，上报建设单位、监理公司拟定于华美注浆队合作进行工作面预注浆工作。09年1月13日开始做工作面预注浆准备工作：预埋3.5米长108钢管14根，施工滤水层，加工虑水桶，用C35混凝土浇注工作面预注浆止浆垫5.0米厚C35混凝土，加工安设工作台。工作面排水采取井壁集中卸压排水、井壁注浆综合治水，给工作面预注浆创造条件。2009年2月9日德美注浆队进场，工作面井壁周边14根注浆孔口管改为集中布置8根注浆孔口管，注浆材料PO42.5普通水泥+XPM添加剂，注浆结束时，通过加1孔和检查孔确认工作面预注浆失败。主井工作面预注浆由华美矿建施工，注浆材料为脲醛树脂和草酸为主的双浆液，注浆孔设计直孔，补打检查孔发现注浆扩散半径打不到设计要求。有铁煤矿建公司确定方案，设计施工，德美公司协助施工。 二、副井井筒地质水文情况 根据井筒地质检查孔提供的资料，该井筒凿井施工期内先后揭露的地层包括第四系（Q4）地层28米，中生代白垩系志丹群第二段（K1Zh2）243.32米，中生代白垩系志丹群第一段（K1Zh1）76.36米，中生代三叠系延长群地层64米。 其中第四系地层为风成黄土，中生代白垩系志丹群第二段109米以上段以粉砂岩、细砂岩组成，该区静水位109米，白垩系志丹群第二段109274.2米段由35个含水层组成，含水层岩性为细砂岩、中砂岩、粉砂岩和砾岩组成，泥质胶结，孔隙、裂隙发育成度较好，做为一个综合含水层总厚度79.8米。白垩系志丹群第一段厚度76.36米，主要以砾岩为主，杂色、块状，由石英、长石砾石、岩质砾石组成，泥质胶结，砾石直径58mm，较坚硬，中部破碎，岩石整体性差，属软岩。根据勘探资料，揭露该含水段时井筒正常涌水量3.3m3/h，最大涌水量67.83.3m3/h。中生代三叠系延长群地层（164.15m）由25个含水层组成，含水层岩性为细砂岩、含砾粗砂岩为主，单层厚度1.1515.25（真厚），含水层总厚度122.1米，泥质胶结、锸使交接，胶结较好，孔隙、裂隙发育程度差。根据抽水试验结果，为富水性极弱含水层，预计井筒最大涌水量为0.79m3/h，施工中可强行通过。根据以上水文地质资料分析，白垩系志丹群第二段、白垩系志丹群第一段为地层构成该井筒工期内主要含水层，中生代地层（尤其是侏罗系和白垩系地层）的共同特点，是其处于半成岩状态，孔隙式胶结，地下水的主要储存空内为岩石孔隙，且岩石孔隙直径小。 三、施工方案 为了缩短施工工期，保证井壁质量，223米以下实施工作面预注浆，针对白垩系志丹群第一段主要含水层234米段含砾中砾岩、粗砾岩含水层，246.708米粗砾岩含水层外圈形成混凝土帷幕，防止井筒外水进入井筒内影响正常施工。 四、施工方法 1、工作面注浆设备：选用G200A钻机，XPB90E注浆泵。 2、注浆孔设计：注浆钻孔均采用5o斜孔，钻孔中心距内井壁0.5米，离井壁0.5米的圆圈上布置28个注浆孔，中间布置3个检查孔。 3、钻孔设计：钻孔设计深度28米，斜长28.11米，先打28米斜孔勘探234米富水性，如果该含水层富水性强、涌水量大，则补打=10.2o斜长14.22米注浆孔。否则全部施工倾角5o，斜长28.11米钻孔。 4、注浆材料及配比：水泥单液浆，水灰比1：1，水泥XPM双液浆，比例1：0.1（重量比），水泥水玻璃双液浆比例1：0.6（重量比），加10%防水剂，扩散半径大于0.5米。 5、注浆：为保证注浆扩散半径达到预期目的，每一钻孔分段钻进、分段注浆，每一分段为5米。按顺序打前三个孔，回头对中间孔进行注浆，用临近孔检查注浆扩散半径。 6、注浆压力：为达到井壁外形成混凝土帷幕，封堵井壁外水进入井筒内，防止扩大围岩的裂隙和缝隙，注浆压力控制在510MPa。 五、施工工期 施工工期：3月13日至4月11日共计30天，施工25个注浆孔，3个检查孔。 六、注浆量 刘园子煤矿副井井筒223251米段含水层岩性为含砾砂岩、粉砂岩、中砾岩为主。工作面预注浆总量：单液浆193m3，加固止浆垫封堵孔口管89.36m3， 主要材料用量：水泥285吨、水玻璃49.5吨、防水剂4.9吨、速凝剂7吨。 七、工作面预注浆结束语 1、本次工作面预注浆工作采用混凝土帷幕法，实施混凝土帷幕后，该井筒涌水量降至1.8 m3/h，实践证明混凝土帷幕法是一种有效的防治水方法，采用混凝土帷幕法可有效的将地下含水层的涌水量封堵于井筒井壁外，同时还达到加固井壁的作用。 2、针对井筒外含水层的封堵治理，按井筒光面爆破要求，计算混凝土帷幕位置、厚度，达到堵截井筒外圈含水层给井筒补水，施工采用短掘、短砌的方法，快速通过含水层，本次工作面注浆工程量少，材料价廉