风井井筒封水注浆施工技术

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yufengdong
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  摘要:本文主要对井筒井壁堵水注浆施工技术方案、注浆参数以及工艺流程等进行介绍,确保达到井筒封、堵水作用。
  关键词:井筒封、堵水注浆
  Abstract: This paper introduces the construction technology of grouting, plugging project of grouting parameters and process of shaft wall, ensure shaft seal, water plugging effect.
  Keywords: shaft seal, grouting
  中图分类号:TU74
  
  一、工程概况
  左权阜生煤业有限公司风井井筒由中煤一建公司三十一工程处施工,于2010年元月竣工交接。井筒净直径Φ5.5m,井筒深度310m,其中表土段15m,基岩段295m。井筒为素混凝土井壁,井壁厚度为400mm。该井筒于2010年8月进行井筒装备,安装时发现井筒接茬处多处漏水,水量在逐渐增加。
  2010年9月24日,由矿方组织相关人员下风井进行了实际调查,主要出水在垂深15~200m,出水点在井壁接茬处和部分井壁上,涌水量约8m3。在井筒200米以上有四处接茬没合实,露出岩石,露出距离200~500mm,下部三处装有截水槽,截水槽下方井壁上预留泵窝,作为井筒施工时排水。
  二、封水注浆施工方案
  1、封水注浆前利用井筒工作盘对四处没合实接茬井壁进行喷浆处理,确保接茬处密实。
  2、自上向下对明显出水点进行有针对性布孔注浆封水。
  3、自下向上布孔壁后充填注浆加固,水平孔4个,孔间距4.32米;垂直孔布置15排,孔排距20米,上下层孔成菱形布置。
  三、施工前的准备工作
  1、工程施工前,组织人员对井筒进行一次全面检查,对井筒明显渗漏水点、没合实接茬处井壁等进行详细记录。
  2、利用现有的井筒装备提升系统,需增加压风、供水、供电系统,敷设高压注浆软管2路、压风管(供水管)1路、信号电缆1路。
  3、注浆站
  注浆站设在地面绞车侧,安装一台注浆泵、一台搅拌罐、两个储浆桶、一个清水桶和一个水玻璃桶。
  4、注浆操作平台
  本次风井井筒封水注浆采用井筒装备用吊盘作为注浆操作平台,由矿方协调留用。
  5、风、水管路、通讯线缆系统安设
  根据工作需要,井筒内注浆施工需要风、水。由矿方协调安装风水管路至风井井口。
  井筒管路和电缆铺设办法:先将高压胶管放到临时盘上,从井口自上而下敷设,上、下口留够富余长度。风、水管路、通讯线缆固定在井筒梯子间托架粱,管路吊挂采用10#铁丝双根捆扎,捆扎点间距不得大于5m。所有管线与吊盘的安全间隙不小于300mm。下设管路时绞车慢速运行,速度控制在0.3~0.5m/s。两人一组,一人盘放胶管,一人上卡固定。
  6、通讯信号
  吊盘信号采用原井筒装备用声光信号,一对无线对讲机作为备用通讯设备,确保井筒通讯安全。
  7、防坠落
  在井筒注浆操作平台施工时,为防止注浆器具掉落,需要准备工具筒并固定,使用时器具要用连接绳索固定在吊盘上。
  四、钻孔布置与造孔
  1、钻孔布置
  (1)有针对性的对出水点布孔
  根据井筒现场实际勘测,主要出水点集中在井壁接茬处和部分井壁上,以及井筒200米以上有四处接茬没合实处,总涌水量约8m3。根据以往经验和出水位置,采用下行式自上而下设计布孔40个。
  (2)根据井筒概况资料,风井井筒表土段80m,基岩段230m。井筒为素混凝土井壁,井壁厚度为400mm。采用上行式自下向上布孔进行壁后充填注浆加固,水平孔4个,孔间距4.32米;垂直孔布置15排,孔排距20米,上下层孔成菱形布置,设计布孔60个。
  (3)上述布孔注浆后若再有明显出水点,可根据现场情况有针对性的增加新孔,但要充分考虑避开高压电缆、管路等重要设施,从而达到封堵渗漏水的目的。按以往施工经验,新增注浆孔数一般为设计孔数的10~20%。
  本次井壁注浆设计布孔120个。
  2、注浆孔结构
  考虑井筒为素混凝土井壁,井壁厚度为400mm。本次设计注浆孔结构为:孔口管(Φ42×400mm)+裸孔(Φ42mm)。终孔深度设计穿过井壁50~100mm,即孔深450~500mm。严禁钻孔孔深超过500mm。
  3、钻孔施工与孔口管安置
  采用7655风钻配Φ42mm 钻头打眼,孔深以穿过内壁50~100mm为宜,为控制孔深,施工前根据每段孔深在钎子上焊接Ф6mm的钢筋用作限位标记,防止钻孔打穿外壁。孔口管设计为Ф42mm无缝钢管加工,一端制作成马牙扣,一端车丝,长度0.6m。埋设前,将麻丝缠绕注浆管,然后在孔口管丝口端安设废旧闸阀,用大锤将孔口管撞入孔内,注浆管外露长度50mm。
  4、钻眼操作注意事项
  钻进凿眼工作前,风钻及风管必须采用Φ12mm的麻绳捆扎牢固形成第二保护装置后方可施工,严禁施工人员站在风钻正后方,以防孔内来压伤人;严禁在钻进时或凿眼完毕时用眼睛正视钻孔,以防喷孔伤人;钻进过程中要随时掌握好风钻压力、倾斜度,为便于孔口管的安设,抽钻前应将孔内岩粉冲净。
  五、注浆施工
  1、注浆压力
  注浆压力的大小首先应满足井壁强度承受能力,还应满足进浆需要。根据以往井筒注浆施工经验,考虑井壁承受能力,保证施工安全,设计本次注浆浅部(15~50m)注浆终压取1.0MPa,50~200m注浆段注浆终压取静水压力+1.0MPa。
  
  
  2、浆液材料选择及现场配制
  (1)本次注浆采用:普硅水泥单液浆为主,水泥-水玻璃双液浆配合封孔为辅。表土段采用水泥单液浆;基岩段正常情况下注浆采用水泥单液浆,跑浆严重时可采用水泥-水玻璃双液浆辅助封孔。
  (2)水泥单液浆水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥,失效结块的水泥禁用。单液水泥浆水灰比选用2:1、1.5:1、1:1共3个级配。为保证注浆效果,增大注入量,注浆先压清水洗孔。注浆时,视压水吸水量确定注浆工作的起始浓度,然后根据压力的变化情况进行浆液配比调换,一般按先稀后浓的原则调配浆液。水泥浆现场配制见下表:
  单液水泥浆现场配制表
  
  
  (3)若施工注浆孔出水量较大,或者注浆时注浆范围内明显出水点及缝隙漏浆严重,可根据现场情况由单液水泥浆调整为水泥-水玻璃双液浆相结合的注浆方式进行,必要时采用双液浆封孔。双液浆配比采用水泥浆水玻璃1:0.5~0.8的体积比注浆。水玻璃选用40~45Be`,M=2.5~3.0为宜。
  3、孔口管耐压试验:每个注浆钻孔注浆前都要进行孔口管耐压试验,试验压力取该段钻孔注浆终压,达到注浆终压,孔口管管壁不漏水,孔口管不活动,即可进行注浆施工;否则重新进行孔口管安置与耐压试验,直至孔口管耐压试验结束。
  4、初始浆液的确定
  待孔口管耐压试验结束后,对注浆孔进行压水冲孔试验,若压水时孔口无压力,则初始浆液配比为1.5:1;若压水时孔口有压力且缓慢上升,则初始浆液配比为2:1。同时根据压水情况,进行井壁观测,发现是否有明显渗漏水点,制定有针对性的注漿方法。
  5、注浆施工
  钻孔注浆采用地面注浆泵和搅拌、管路系统连通钻孔进行。
  钻孔打眼后,在注浆孔内将孔口管安设牢固,安装阀门和混合器。注浆前,先关闭球阀,进行静水压力测试后确定注浆压力。注浆时,先用清水冲洗孔内裂隙,疏通注浆通道,以此掌握空间大小,为确定注浆量提供依据。注单液浆时,若压力不升,进浆量不减时,应逐渐加大浓度;反之,应降低浓度;每更换一次,浆液浓度一般维持20min。停泵后应及时注清水,冲洗管路和器具。待单孔注浆终压、泵量达到注浆结束标准时,便可结束单孔注浆。然后关闭注浆阀门,开通泄浆阀门进行管路冲洗。每一段高注浆工作完成后,待浆液凝固无异常变化,拆除管路,进行下段段高注浆,直至井壁注浆结束。
  在注浆过程中,如果出现跑浆、窜浆等异常情况,可相应采取如下措施:①跑浆,可在跑浆的裂缝中用木楔、棉纱、棉丝等物嵌塞并配合糊堵水泥-水玻璃胶泥,并作间歇注浆,但间歇时间不宜过长,不能超过凝胶时间;当跑浆严重时,可改变浆液配比、缩短凝胶时间来加以控制;如采用上述方法均不见效时,可重新补孔,进行补注。②窜浆。当发生窜浆时,应及时关闭窜浆孔的孔口阀门,注浆孔的注浆量在可能的情况下,应加倍注入。③長时间不上压。应首先查明有无浆液流失、泵的吸浆是否正常,然后根据不同情况,采取相应的措施。如有浆液流失,应及时采取封堵,调浓浆液、缩短凝胶时间、间歇注浆等措施加以控制;如因注浆泵吸浆不正常,则应采取措施加以排除。④上压很快。如是流出的泥沙堵死了注浆管,需打开阀门清除泥沙;如是水压较大,则应在其附近布设泄压导水孔。
  6、注浆记录
  注浆过程中,司泵人员或技术人员应做好详细记录,记录内容包括:注浆日期、孔位、孔深、开孔数量、测量水压、注浆压力变化,浆液用量等。
  注浆结束后,由记录员及技术员整理各孔钻注全部数据资料填表绘图上报、存档。
  7、设计注浆量
  根据以往注浆经验,出水点、井壁接茬处及接茬没合实处注浆量较大,水平孔第一个钻孔注浆量相对较大,其它钻孔注浆量依次递减,设计本次井筒注浆使用水泥约200t,水玻璃50t。
  8、注浆结束标准
  (1)单孔注浆结束标准:
  单孔钻孔注浆压力达到设计终压,泵量< 20L/min,稳定20min即可结束单孔注浆。
  若单孔注浆出现周边明显渗漏浆严重,可直接调整为双液浆进行封孔注浆。
  (2)井筒验收注浆标准:井壁无明显出水点,井筒涌水量小于3m3/h。
  9、注浆工艺流程图
  详见附图1。
  
  附图1
  
  
  
  注浆工艺流程图
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