斜井井筒施工中泥灰岩含水层

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1、建　井　技　术MINECONSTRUCTIONTECHNOLOGY1998年第1期科技期刊斜井井筒施工中泥灰岩含水层涌水的防治蔡振国1　蔡振雷2(1河南矿业建设第三工程公司，焦作，454173；2焦作矿务局监理处，焦作，454002)　　摘　要　河南任岗煤矿主副斜井原预计总涌水量为80m3/h。但当主斜井施工进入裂隙发育的泥灰岩后，短时间内水量达141.6m3/h，造成淹井；掘至185m时，涌水量增至287m3/h，又造成淹井。为保证井筒顺利通过泥灰岩段，采用水泥-水玻璃双液浆壁后注浆堵水和单液水泥浆工作面超前预注浆相结合

2、的治水方案，注浆堵水率均达到97%，取得了较好效果。介绍了注浆方案确定、注浆参数选择及注浆施工等情况。　　关键词　斜井井筒　泥灰岩含水层　壁后注浆　预注浆　　任岗煤矿位于河南省密县境内，为地方国营煤矿。矿井由武汉煤矿设计研究院设计，设计井型规模为年产0.3Mt，采用一对斜井单水平上、下山开拓。主斜井设计斜长为754.5m，井筒净断面积10.2m2，坡度30°，采用料石墙、素混凝土碹拱支护；副斜井斜长832.6m，井筒净断面积10.6m2，坡度27°，也采用料石墙、素混凝土碹拱支护。矿井施工自1988年9月进入第三系泥灰岩含

3、水层段，相继发生涌水淹井。通过对井筒已揭露的泥灰岩采用水泥-水玻璃双液浆壁后注浆和井筒未揭露的泥灰岩采用单液水泥浆工作面超前预注浆的治水处理，使井筒顺利通过了第三系泥灰岩含水层段，取得了较好的效果。1　地质概况　　该区岩层走向NE45～55°，倾向SE，倾角16～24°。井筒施工需依次穿过第四系砂质粘土、第三系泥灰岩、二叠系上下石盒子组及山西组地层。其中的第三系泥灰岩为乳白色，岩层裂隙、节理发育。按其走向大致可分为两组，一组NE向，一组NW向，且互相交错切割。裂隙面可见钙质及碳质沉淀物。　　由于泥灰岩构造裂隙极为发育，在井

4、筒施工揭露该岩层时，水即从构造裂隙和钻孔中涌出，涌水量则随井筒工作面的不断延深而增大。2　第三系泥灰岩含水特征及井筒涌水情况2.1　泥灰岩含水层含水特征　　(1)泥灰岩由于岩石硬度较大、性脆，在构造应力作用下，岩层中产生密集的裂隙、节理，且相互切割，裂隙宽度2～150mm，多为2～15mm，并可见有小的溶洞和溶孔。　　(2)泥灰岩岩层较厚，不仅含水量较大，而且具有良好的补给条件。2.2　井筒涌水情况　　依据地质报告提供的资料，主副斜井预计总涌水量为80m3/h。而在井筒施工中，实际涌水量大大超过了预计涌水量，仅主斜井就高达

5、287m3/h(附表)。附表　1989年每月主斜井井筒涌水量项　　目月份　123456789101112　涌水量/m3*h-16.58.312.014.1103.0115.3163.8153.1287.0287.082.083.0　　由统计表可见，仅主斜井的井筒最大涌水量就约是主副斜井预计涌水量的3.6倍。首次大的出水时间是在1989-04-09-11∶30，当主斜井施工进入泥灰岩后，工作面拉碹沟放炮，放炮后岩层出水，短时间内水量增至141.6m3/h，由于排水能力不足，造成淹井，井筒被淹长度70m。当主斜井掘至185m时

6、，水量增大，水泵出现故障，造成主副井被淹。淹井前，主斜井涌水量287m3/h，副斜井涌水量73m3/h。3　治水方案的确定　　依据对泥灰岩及其含水特征分析，以及含水层涌水情况和井筒施工工艺，确定采用水泥-水玻璃双液浆壁后注浆与水泥单液浆工作面超前预注浆相结合的治水方案。4　壁后注浆4.1　注浆参数的选择4.1.1　注浆范围　　根据井筒揭露地质和水文地质情况，将注浆范围划分为重点注浆区域和一般注浆区域，即将涌水较大的部分定为重点注浆区域，涌水较小的部分定为一般注浆区域。注浆段总长78.4m(井筒斜长106.6～185.0m)

7、。4.1.2　注浆压力　　注浆压力选用下式计算，即　　P=(2～3)Hγ=(1.8～2.7)MPa式中：P为注浆压力，MPa；H为受注点至静止水位的水柱高，m；γ为水的容重，0.01MN/m3。根据计算结果，取中间值，注浆压力选定为2.25MPa。根据有关资料，对涌水较大的出水点，注浆压力为静水压力的3～5倍，即2.7～4.5MPa；因此，对重点注浆区域，选择注浆终压为4.5MPa。4.2　注浆材料　　采用水泥-水玻璃双液浆，其中，水泥用优质425号普通硅酸盐水泥，水玻璃用35～45玻美度、模数2.3～2.8的水玻璃。4.

8、3　注浆施工4.3.1　注浆设备选择　　选用2TGZ-60/210型和QZB-50/60型注浆泵。注浆孔造孔用气腿式凿岩机。4.3.2　注浆孔造孔及其布置　　(1)注浆孔造孔。对大的涌水点，在施工井筒碹体时，采用预埋直径φ102mm导水管作为注浆管；对于注浆区域，采用风钻造孔的方法。　　(2)注浆孔布置