S形钻孔井筒地面预注浆技术研究

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1、S形钻孔井筒地面预注浆技术研究　　风井井筒地面预注浆工程，设计注浆孔10个，其中5个直孔，圈径12m，孔深520m；5个S孔，圈径40m，520m处圈径12m，终孔深度712m.直孔完成岩帽及一、二段的注浆任务，由S孔完成岩帽、导斜段、三、四、五、六段的注浆任务。历时175天，共完成钻探进尺6160m，注浆方量14526m³，成功地运用3YSJ-25型随钻定向仪施工S孔，提高了注浆钻探的科技含量。　　潘北矿井位于走向近EW，倾向N的不完整背斜构造，井筒穿过的地层为：346m左右的新生界松散层，30m左右的基岩风化带及二迭系含煤地层。新生界地层以粘土为主，

2、其次为砂层，基岩主要岩层为泥岩、砂岩和煤。井筒基岩穿过的主要含水层为基岩风化带含水层及13-1煤、11-2煤、8煤顶底板砂岩含水层。　　风化带：起止深度为～，厚度为，多为花斑状泥岩、砂质泥岩和细砂岩，上部风化较强烈，整层岩芯较破碎，砂岩钙泥质胶结，裂隙发育。　　断层：从井筒检查孔柱状图可见2个构造带：①～米，～，有受力迹象，多见角砾状破碎砂岩，以钙质胶结为主，垂直裂隙发育，岩芯破碎。②～，整层均有受力迹象，多为糜棱状、磷片的泥岩，岩芯松软、破碎。　　该断裂带上下界的影响带裂隙发育，上部、中部为砂岩多为钙质胶结，岩芯成角砾状，破碎，下部为破碎泥岩多为糜棱状

3、、磷片状。断裂上盘影响带岩石裂隙发育，连通性好，是地下水储存和富集的场所。　　风井注浆孔在深度585m，640m处岩粉极多、坍塌掉块严重，多次发生埋钻、埋止浆塞，掉胶筒事故，主要原因是断层带破碎所致。　　裂隙：根据井筒检查孔提供的资料和区域裂隙发育特征，井筒岩层裂隙多为高角度近垂直裂隙，其中风化带裂隙发育；断层影响带裂隙发育，受构造应力影响局部地层裂隙发育。　　注浆中，风井与主井注浆孔多次发生串浆，而风井与副井很少串浆，这说明风井和主井裂隙连通性，近南北向和北东向的涨性裂隙发育。　　根据潘北矿井风井井筒水文地质工程地质条件，风井井筒治水方案采用，上部冲积

4、层及风化带冻结，下部基岩段采用地面预注浆法，采用了上部5个直孔圈径Φ和5个外围圈径40m的S型孔，S孔经定向钻进增斜、降斜、稳斜于510m左右进入设计靶域而后变为直孔。　　5个直孔竣工后转入施工冻结孔。冻结孔和S注浆孔同时平行作业，缩短了工期，赢得时间。　　注浆深度　　直孔0～380m为固管段380～520m为注浆段　　S孔0～405m为固管段405～712m为注浆段　　风井注浆深度为712m　　段高及注浆压力根据风井的水文工程地质特征注浆段高及注浆压力　　注浆方式井筒地面预注浆的注浆方式有分段下行、分段上行和上行下行混合方式，这决定井壁条件和裂隙的串浆

5、干扰等因素。本次注浆多采用上行式，无论上行还是下行，当岩层破碎、坍塌掉块严重时，均可先行注浆加固后再都进行钻进。岩帽注单液水泥浆，岩帽以下段注粘土水泥浆。　　注浆结束标准岩帽段：①达到或超过设计终压值②泵量60～100l/min③稳定时间不小于20min。　　粘土水泥浆段：①达到或超过设计终压值②泵量不大于250l/min③稳定时间不小于20min。　　注浆范围本次注浆扩散半径为9m，注浆范围是以井筒中心为圆心以井筒半径加9m，即12m为半径的大圆柱体的帷幕。　　孔斜要求直孔终孔偏斜不大于1%　　S孔经定向导斜于510～520m进入靶域，经稳斜段进入直孔

6、段与设计圈径的偏斜不大于1%，并且保证钻孔水平落点大致均布。　　S孔在孔深395m圈径≥　　注浆材料及注入量设计注浆材料，岩帽选用单液水泥浆，注浆段选用粘土水泥浆。　　风井设计注入量13546m³，其中单液水泥浆1068m³，粘土水泥浆12478m³。　　定向钻进定向钻进原则上从300m上下合适层位起，定向钻进有两点关健技术要求①在395m深度S孔圈径≥②S孔500～510m进入靶域，即12m圈径上各自靶心为原点，直径4米的范围。S孔定向孔分为直孔段、增斜段、稳斜段、降斜段，直孔段与5个直孔在500～520米接茬衔接，接续井筒直孔段以下注浆施工，完成全井

7、筒整体注浆工作。　　定向钻进时，钻孔倾角变化应控制在°/m以内，不应在短距离内使倾角突变，以保证定向钻孔轨迹光滑、平缓，达到下管顺利，上下止浆塞及钻具顺畅。　　定向采用JDT陀螺定向仪，YSJ-25随钻定向仪，DST随钻定向仪。定向钻进，第四系地层采用φ165mm螺杆钻具、牙轮钻头、多翼钻头，基岩使用φ95mm螺杆钻具，LF型螺杆钻随钻定向工艺。固管段定向钻进后扩孔至φ191mm、φ245mm，以顺利下放套管。套管以下采用φ110mm、φ130mm钻进。　　注浆深度注浆上限深度的确定，直孔原则上高于风化带底深5m，风井注浆的起止深度为直孔380～520m

8、，注浆段长140m，S孔405～712m，注浆段长307m。　　注浆钻孔布置根据