S形钻孔井筒地面预注浆技术研究

S形钻孔井筒地面预注浆技术研究

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时间:2018-09-27

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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

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