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摘要：本文以陕西彬长集团孟村矿主井井筒实际为例，介绍了立井井筒冻结基岩段壁后注浆施工技术的应用，并对其技术效果和经济效益进行了一些分析，有一定的参考价值。
关键词：全深冻结基岩井筒 孔隙水 壁后注浆 堵水率
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1注浆施工条件
井筒的主要技术特征
孟村矿井主井井筒井口设计标高+869.650m，井筒中心坐标：X=3891391.433m，Y=36494008.006m，井筒净直径6.5m，井筒冻结深度580m，井筒总深度564.2m，设计为内外双层井壁，钢筋砼支护。外层井壁厚度350mm，单层钢筋砼支护，竖筋规格Ф20mm，间距300mm，环筋规格Ф25mm，间距300mm。内层井壁厚度600mm,双层钢筋砼支护，竖筋规格Ф20mm，外层竖筋间距300mm，内层竖筋间距266mm；环筋规格Ф25mm，间距300mm；箍筋规格ф10mm，间排距600×600mm。
表1 陜西彬长孟村主井井筒井壁结构特征
1.2地质情况
主井井筒深度564.2m，由上而下穿过的地层有第四系松散层，白垩系洛河组、宜君组地层，侏罗系安定组、直罗组、延安组、富县组地层。
（1）洛河组：顶板埋深11.85m,厚度324.40m,由浅棕红色中粒砂岩、浅灰绿色中粗砂岩及薄层状砾岩组成，泥质胶结，具斜层理，裂隙较发育。上部30m段岩石松软，易破碎。
（2）宜君砾岩组：顶板埋深336.25m,厚度30.95m，紫杂色，巨厚层状，粗砾状结构，钙质胶结，较坚硬。
（3）安定砂岩－泥岩岩组：顶板埋深367.20m，厚度58.34m,为灰绿色中粒砂岩和泥岩，砂岩成分以石英，长石为主，泥质胶结，较疏松。
（4）直罗砂岩岩组：顶板埋深425.54m,厚度21.26m，上部砂质泥岩，夹中细粒砂岩，下部以粗粒砂岩为主，夹薄层状粉砂岩，岩石强度低，属不稳定岩层。
（5）延安组砂泥岩岩组：顶板埋深446.80m，厚度110.78m,由泥岩、砂质泥岩、中粒砂岩、粗粒砂岩及煤层组成，其中煤层厚度23.6m，顶板埋深为517.95m。
（6）富县泥岩岩组：主要由泥岩组成，夹薄层砂岩，饱和抗压强度17.2MPa,为弱稳定岩层。
1.3主要含水层
（1）白垩系砂岩含水层（组）：含水段深度11.96～340.98m，预计井筒涌水量264.9m3/h。
（2）侏罗系砂岩含水层（组）：含水段深度439.9～568.5m，预计井筒涌水量202.3m3/h。
2注浆方案的提出
为了使井筒移交时达到规范规定的涌水量，经过深入分析和仔细研究，提出并实施下列治水方案。
①冻结段0一135m，采用壁间注浆，在特殊条件下辅以壁后注浆，壁间注浆采用短管200一300mm，以水泥一水玻璃双液浆为主，水泥单液浆为辅，根据出水特点的分布，分段重复注浆，堵截水路。
②基岩段135一464.2m采用壁后注浆封堵水路。
③在注浆时，采用D50-80×12水泵排水。
3注浆施工
3.1冻结段注浆施工
(1)设备和材料的选择
打眼用YT28型风动凿岩机，φ22mmx1800mm钻杆， φ42mm一字形钻头，注浆用2TGZ一60/210型注浆泵，主要特点为:第一，工作压力大，一般可满足井下各种不同条件下对注浆压力的要求;第二，柱塞的往复次数有4个速度，可改变排浆量(16一60L/min)和注浆压力，搅拌使用圆柱形搅拌桶，在井下进行水泥浆一次搅拌。材料选用P.O42.5R普通硅酸盐水泥，水泥浆与水玻璃配比为1:0.4，水与水泥配比为1:0.8，水玻璃浓度为35玻美度，凝结时间约为1一2min。注浆流程如图1。
图1 注浆工艺流程
(2)划分注浆段
根据井壁出水分布情况划分注浆段高，根据注浆效果划分重复注浆段高，见表2。
(3)布设注浆孔
集中渗水漏水点，水量不大，在出水点造孔，准备顶水注浆，如水量较大，在出水点周围采用三花形造孔泄压，孔间距1.0m左右，对于成片涌水的地方，在该含水层，采用五花形造孔，孔间距1一1.5m，准备分片注浆，隔水层打浅孔，不超过外层井壁，在含水层或外层井壁接茬处打深孔或深浅孔大致各一半，深孔超过外层井壁500一1000mm。
表2 陕西彬长孟村主井冻结段注浆参数
(4)注浆管埋设
注浆管选用ø40mm的钢管加工，长短不一，一端车有丝扣，可接注浆球阀，另一端有马牙扣，用以缠麻。根据孔的深度，选用相应长度的注浆管，将缠麻一端打入孔中，外端留出20一30mm再接球阀。
(5)注浆工艺
在吊盘上每次注浆前，用清水做串通、冲孔和压水试验，了解各管路是否串通，冲刷清洗注浆管孔。方法是先做压水试验，稳定10min左右，了解注浆液周围的裂隙、孔隙情况，确定浆液类型、泵量和注浆压力。
(6)封孔
当该出水点或成片渗漏水处注浆量和压力达到设计要求，基本堵住漏水时，即可封孔，封孔采用浓浆，并逐渐加大压力，以不引起井壁破裂、膨胀为限。封好孔后关闭孔口管球阀，再卸下软管，当浓浆凝固30min以上后卸下球阀，用丝堵把注浆管封好，如果孔口管内浓浆尚未凝固或有渗水，球阀仍留在注浆管上，再进行二次封孔。
3.2基岩段注浆施工
采用壁后注浆，注浆工艺与冻结段相同，根据井壁出水点特点，划分注浆段高，见表3。
表3 陕西彬长孟村主井基岩段注浆参数
4注浆技术经济效果分析
①堵水率。主井井筒通过注浆堵水，剩余水量为2.3m3/h， 比合同规定不超过6m3/h，还减少63.3%。
②经济效益。注浆实际工期为1个月，与计划工期基本一致。注浆材料消耗见表4。
表4 陕西彬长孟村主井井壁注浆材料消耗
由于注浆效果良好，使井壁总漏水量为2.3m3/h，比国家标准和行业标准规范小了3.7m3/h，每年可为建设单位节约近十万元排水费用。
5结语
①冻结段内壁滑模采用内爬杆式液压滑模砌壁，模板上滑时，将混凝土井壁拉出环向裂缝，加之滑模盘有高差和转动，中心有偏差，造成爬杆和钢筋晃动，虽然井壁用抹子抹后表面光滑平整，但水大多从环向裂缝和钢筋交接处涌出，所以，要改进滑模的施工工艺，使上述问题得到解决。
①基岩段出水有相当一部分是由外壁接茬处涌出，接茬处是防水的薄弱环节，井壁接茬处因为也用混凝土浇注，混凝土收缩和温度应力使接茬处不可能密实，建议接茬处浇注混凝土可改为喷射混凝土，这样其密实性大大加强。
②注浆要根据工程本身的特点，不能够简单照搬理论，把壁后注浆和壁间注浆绝对区分开，该工程在冻结段就很好地把二者结合了起来，达到了较好的注浆效果。
③当井筒内多处有淋水时,分段进行壁后注浆封堵是非常必要的。对于漏水较为严重的分段,应先行上下两端封堵,后注中间。
④壁后注浆主要是寻找水源,顶水注浆。因此在建井期间,地质资料的收集是极为重要的。事前弄清主要含水层情况,以便在井筒掘砌施工时采取适宜的措施加以治理,比事后寻找出水点进行壁后注浆封堵要省事得多。
参考文献：
[1]王良璨.混凝土坝地展动力分析.北京:地展出版社，1981
[2]李国豪.工程结构抗震动力学.上海:上海科技出版社，1987
[3]梁化强,赵光思.地面注浆控制井壁破裂变形的理论与实践[J].中国安全科学学报,2009,19(1):5-9.
[4] 黄宏伟.盾构隧道壁后注浆效果的雷达探测研究[J].岩土力学,2003,24(增刊):353-356.
[5] 刘环宇,王思敬,倪兴华,等.煤矿立井井筒非采动破裂治理新方法设计[J].河海大学学报,2005,33(2):190-193.
[6] 李红,党军超.复杂地质条件下立井井筒壁后注浆工艺[J].煤,2009,18(11):61-62.
关键词：全深冻结基岩井筒 孔隙水 壁后注浆 堵水率
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1注浆施工条件
井筒的主要技术特征
孟村矿井主井井筒井口设计标高+869.650m，井筒中心坐标：X=3891391.433m，Y=36494008.006m，井筒净直径6.5m，井筒冻结深度580m，井筒总深度564.2m，设计为内外双层井壁，钢筋砼支护。外层井壁厚度350mm，单层钢筋砼支护，竖筋规格Ф20mm，间距300mm，环筋规格Ф25mm，间距300mm。内层井壁厚度600mm,双层钢筋砼支护，竖筋规格Ф20mm，外层竖筋间距300mm，内层竖筋间距266mm；环筋规格Ф25mm，间距300mm；箍筋规格ф10mm，间排距600×600mm。
表1 陜西彬长孟村主井井筒井壁结构特征
1.2地质情况
主井井筒深度564.2m，由上而下穿过的地层有第四系松散层，白垩系洛河组、宜君组地层，侏罗系安定组、直罗组、延安组、富县组地层。
（1）洛河组：顶板埋深11.85m,厚度324.40m,由浅棕红色中粒砂岩、浅灰绿色中粗砂岩及薄层状砾岩组成，泥质胶结，具斜层理，裂隙较发育。上部30m段岩石松软，易破碎。
（2）宜君砾岩组：顶板埋深336.25m,厚度30.95m，紫杂色，巨厚层状，粗砾状结构，钙质胶结，较坚硬。
（3）安定砂岩－泥岩岩组：顶板埋深367.20m，厚度58.34m,为灰绿色中粒砂岩和泥岩，砂岩成分以石英，长石为主，泥质胶结，较疏松。
（4）直罗砂岩岩组：顶板埋深425.54m,厚度21.26m，上部砂质泥岩，夹中细粒砂岩，下部以粗粒砂岩为主，夹薄层状粉砂岩，岩石强度低，属不稳定岩层。
（5）延安组砂泥岩岩组：顶板埋深446.80m，厚度110.78m,由泥岩、砂质泥岩、中粒砂岩、粗粒砂岩及煤层组成，其中煤层厚度23.6m，顶板埋深为517.95m。
（6）富县泥岩岩组：主要由泥岩组成，夹薄层砂岩，饱和抗压强度17.2MPa,为弱稳定岩层。
1.3主要含水层
（1）白垩系砂岩含水层（组）：含水段深度11.96～340.98m，预计井筒涌水量264.9m3/h。
（2）侏罗系砂岩含水层（组）：含水段深度439.9～568.5m，预计井筒涌水量202.3m3/h。
2注浆方案的提出
为了使井筒移交时达到规范规定的涌水量，经过深入分析和仔细研究，提出并实施下列治水方案。
①冻结段0一135m，采用壁间注浆，在特殊条件下辅以壁后注浆，壁间注浆采用短管200一300mm，以水泥一水玻璃双液浆为主，水泥单液浆为辅，根据出水特点的分布，分段重复注浆，堵截水路。
②基岩段135一464.2m采用壁后注浆封堵水路。
③在注浆时，采用D50-80×12水泵排水。
3注浆施工
3.1冻结段注浆施工
(1)设备和材料的选择
打眼用YT28型风动凿岩机，φ22mmx1800mm钻杆， φ42mm一字形钻头，注浆用2TGZ一60/210型注浆泵，主要特点为:第一，工作压力大，一般可满足井下各种不同条件下对注浆压力的要求;第二，柱塞的往复次数有4个速度，可改变排浆量(16一60L/min)和注浆压力，搅拌使用圆柱形搅拌桶，在井下进行水泥浆一次搅拌。材料选用P.O42.5R普通硅酸盐水泥，水泥浆与水玻璃配比为1:0.4，水与水泥配比为1:0.8，水玻璃浓度为35玻美度，凝结时间约为1一2min。注浆流程如图1。
图1 注浆工艺流程
(2)划分注浆段
根据井壁出水分布情况划分注浆段高，根据注浆效果划分重复注浆段高，见表2。
(3)布设注浆孔
集中渗水漏水点，水量不大，在出水点造孔，准备顶水注浆，如水量较大，在出水点周围采用三花形造孔泄压，孔间距1.0m左右，对于成片涌水的地方，在该含水层，采用五花形造孔，孔间距1一1.5m，准备分片注浆，隔水层打浅孔，不超过外层井壁，在含水层或外层井壁接茬处打深孔或深浅孔大致各一半，深孔超过外层井壁500一1000mm。
表2 陕西彬长孟村主井冻结段注浆参数
(4)注浆管埋设
注浆管选用ø40mm的钢管加工，长短不一，一端车有丝扣，可接注浆球阀，另一端有马牙扣，用以缠麻。根据孔的深度，选用相应长度的注浆管，将缠麻一端打入孔中，外端留出20一30mm再接球阀。
(5)注浆工艺
在吊盘上每次注浆前，用清水做串通、冲孔和压水试验，了解各管路是否串通，冲刷清洗注浆管孔。方法是先做压水试验，稳定10min左右，了解注浆液周围的裂隙、孔隙情况，确定浆液类型、泵量和注浆压力。
(6)封孔
当该出水点或成片渗漏水处注浆量和压力达到设计要求，基本堵住漏水时，即可封孔，封孔采用浓浆，并逐渐加大压力，以不引起井壁破裂、膨胀为限。封好孔后关闭孔口管球阀，再卸下软管，当浓浆凝固30min以上后卸下球阀，用丝堵把注浆管封好，如果孔口管内浓浆尚未凝固或有渗水，球阀仍留在注浆管上，再进行二次封孔。
3.2基岩段注浆施工
采用壁后注浆，注浆工艺与冻结段相同，根据井壁出水点特点，划分注浆段高，见表3。
表3 陕西彬长孟村主井基岩段注浆参数
4注浆技术经济效果分析
①堵水率。主井井筒通过注浆堵水，剩余水量为2.3m3/h， 比合同规定不超过6m3/h，还减少63.3%。
②经济效益。注浆实际工期为1个月，与计划工期基本一致。注浆材料消耗见表4。
表4 陕西彬长孟村主井井壁注浆材料消耗
由于注浆效果良好，使井壁总漏水量为2.3m3/h，比国家标准和行业标准规范小了3.7m3/h，每年可为建设单位节约近十万元排水费用。
5结语
①冻结段内壁滑模采用内爬杆式液压滑模砌壁，模板上滑时，将混凝土井壁拉出环向裂缝，加之滑模盘有高差和转动，中心有偏差，造成爬杆和钢筋晃动，虽然井壁用抹子抹后表面光滑平整，但水大多从环向裂缝和钢筋交接处涌出，所以，要改进滑模的施工工艺，使上述问题得到解决。
①基岩段出水有相当一部分是由外壁接茬处涌出，接茬处是防水的薄弱环节，井壁接茬处因为也用混凝土浇注，混凝土收缩和温度应力使接茬处不可能密实，建议接茬处浇注混凝土可改为喷射混凝土，这样其密实性大大加强。
②注浆要根据工程本身的特点，不能够简单照搬理论，把壁后注浆和壁间注浆绝对区分开，该工程在冻结段就很好地把二者结合了起来，达到了较好的注浆效果。
③当井筒内多处有淋水时,分段进行壁后注浆封堵是非常必要的。对于漏水较为严重的分段,应先行上下两端封堵,后注中间。
④壁后注浆主要是寻找水源,顶水注浆。因此在建井期间,地质资料的收集是极为重要的。事前弄清主要含水层情况,以便在井筒掘砌施工时采取适宜的措施加以治理,比事后寻找出水点进行壁后注浆封堵要省事得多。
参考文献：
[1]王良璨.混凝土坝地展动力分析.北京:地展出版社，1981
[2]李国豪.工程结构抗震动力学.上海:上海科技出版社，1987
[3]梁化强,赵光思.地面注浆控制井壁破裂变形的理论与实践[J].中国安全科学学报,2009,19(1):5-9.
[4] 黄宏伟.盾构隧道壁后注浆效果的雷达探测研究[J].岩土力学,2003,24(增刊):353-356.
[5] 刘环宇,王思敬,倪兴华,等.煤矿立井井筒非采动破裂治理新方法设计[J].河海大学学报,2005,33(2):190-193.
[6] 李红,党军超.复杂地质条件下立井井筒壁后注浆工艺[J].煤,2009,18(11):61-62.