利用帷幕注浆技术保证重点延深工程

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  摘要:为保证林南仓矿井田南翼顺利开发,而延深的两条石门工程,在施工过程中,受软岩及砂岩裂隙水综合因素影响,巷道难以为继,因此采用地面帷幕注浆的方式,对巷道周边围岩进行大范围加固处理,利用粘土及水泥浆液流动性强、粘聚性好、固化后强度高的特点,对软岩及原岩裂隙进行填充,与此同时对砂岩裂隙水进行局部封堵,解决两项不利因素影响之后,井巷工程有序开展,为公司南翼开发奠定坚实基础。
  关键词:南翼开发;石门工程;软岩;砂岩裂隙水;帷幕注浆
  引言
  林南仓矿生产区域主要集中在井田向斜轴北翼,但现在北翼煤炭储量告罄,而对南翼开发就凸显势在必行,由此而来的-650轨道石门和回风石门便应运而生。工程施工近半后,由于软岩及砂岩裂隙水双重不利因素影响,巷道掘进受阻,本文主要研究巷道治理。
  一、治理工程概况
  -650双石门在施工过程中前方突然坍塌,矸石堆积填充迎头25m范围,预计总矸石量300m3左右,涌水量为0.8m3/min。
  根据现状,决定对突水点位置的周围进行帷幕注浆封堵,形成一定范围的有效隔水帷幕,井下采用超前探测的方式对地面帷幕效果验证。
  二、治理工程施工
  (一)治理工程总体介绍
  地面注浆止水工程设计钻孔10个,设计单孔进尺637m,注浆终压值为13.4~20.1MPa。根据设计,先施52H3、G3两钻孔,后来由于巷道工程方案调整,对H3进行封孔,G3注浆钻孔继续注浆施工并且取芯,以查明地质构造发育情况。巷道更改后根据井下探查情况重新确定注浆靶域,依据其探查情况再布置地面钻孔,之后布置施52XH1、XG1两个钻孔,达到设计结束标准后,地面帷幕注浆工程停止施工。
  (二)治理工程详述
  1、施工工艺
  (1)造孔:采用牙轮钻头回转钻进,冲积层采用Φ168mm套管固结;注浆段以上基岩段采用Φ133mm或Φ127mm套管固结;注浆段采用Φ110mm孔径钻进。
  (2)注浆:注浆段高60m,采用多次复注方式,达到注浆结束标准,根据井下检查孔情况判断是否继续注浆。
  2、帷幕注浆
  (1)工程量:严格按照施工方案的要求,分别施工了G3孔、H3孔、XH1孔和XG1孔,累计进尺3047.00m,下入Φ168mm套管1279.95m,Φ133mm(中127mm)套管1244.06m,累计完成注浆量13105m3。
  (2)工程质量:所有钻孔深度均达到设计要求。钻孔施工过程中钻孔偏斜率<5‰,达到设计要求。其中G3孔向下延伸至1036m以查明地质构造发育情况。
  本工程浆液有效扩散半径设计为16m,根据实际情况分析,实际浆液有效扩散半径大于16m,每孔注浆范围内都形成了有效帷幕。注浆过程中采用先稀后浓的原则,根据现场注浆情况,分析其效果明显。
  三、治理工程效果分析
  (一)地层特征
  集合地面帷幕注浆孔施工资料、井下超前孔施工资料及地面钻孔资料,进行综合分析,得到关于地层特征如下:
  1_A层埋深:本工程注浆治理主要层位为A层以下100m范围。施工的四个帷幕注浆孔见A层位置分别为H3(592.50m)、G3(598 m)、XH1(577.90m)、XG1(578.90m)。
  2.A层顶底板特征:A层直接顶板为中、粗砂岩,该段砂岩为灰白色,成分为长石及石英,富含粘土类矿物,胶结性能差。A层间接顶板砂岩以上岩石以紫红色粉、细砂岩为主,性较脆,易碎。A层直接底板为紫红色中、细砂岩,均夹杂黄褐色斑块。A层间接底板为灰绿色中、粗砂岩,以石英为主。
  3.软岩赋存层段:结合井下实际情况,认为650轨道石门平38点前方约30m范围内存在一软岩段,此段巷道岩层多为灰白色泥岩及灰色中砂岩,特点是岩性极软,泥质含量较高。
  (二)构造特征
  帷幕注浆工程施工前,根据资料判定-650原軌道石门前方存在一较大断层,初步估计落差为135m,编制断层编号为F23。
  施工此次帷幕注浆工程对F23断层情况,进行再次分析,最终认为F23断层为倾向于北的正断层,与原认定的倾向相反且相对位置向南偏移。
  (三)注浆效果分析
  地面注浆对井下-650石门巷道治理起到关键作用、效果明显,使迎头出水量得到有效控制,同时巷道迎头由于冒落塌方造成的岩体松散得到明显改善。
  四、建议
  综合地面注浆与井下超前探测、巷道掘进情况比对分析,地面注浆止水工程取得效果明显,证明其最初采用地面注浆与井下超前探测相结合方案正确性,其成功经验为我们此类工程再次施工提供价值高、指导意义强的范本。
  (一)提高泥岩段及泥质砂岩段治理,因注浆工程其浆液扩散形态沿煤岩层裂隙发育呈不均匀散射,尤其泥岩段及泥质砂岩段,其质软的特征,施加给巷道支护的压力较大,所以应另辟蹊径解决含泥量较高岩石的加固;
  (二)由于地面帷幕注浆过程多形成高压源,压力传导较迅速,所以如何控制注浆施工压力也是今后此类工作的重点;
  (三)地面注浆工程在大的区域内对砂岩裂隙含水进行控制,但还需井下小钻距注浆工程进行细致处理,保证注浆工程效果整体提升。
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