千米立井地面预注浆堵水及马头门加固技术

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1、第３２卷第４期建井技术Ｖｏｌ．３２Ｎｏ．４２０１１年８月ＭＩＮＥＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡｕｇ．２０１１·工程技术·千米立井地面预注浆堵水及马头门加固技术王从平（淮北矿业（集团）有限责任公司，安徽淮北，２３５０００）摘要：针对信湖煤矿主井井筒深度大、地压大、地质条件复杂、岩层抗压强度低的特点，提出了在井筒地面预注浆堵水的同时，利用现有注浆孔和定向分叉孔，对马头门附近岩层进行注浆加固，以提高围岩承载力，防止马头门变形破坏。方案实施后，收到了预期效果。关键词：千米立井；地面预注浆；马头门；分叉孔；定向钻进中图分类号：ＴＤ２６５．４＋７文献标识码：Ｂ文章

2、编号：１００２－６０２９（２０１１）０４－０００４－０３安徽省亳州煤业有限公司信湖煤矿主井井筒１０．５ｍ。注浆设计参数如下：采用钻注平行作业技术施工，上部冲积层和基岩井筒设计深度１００９．５ｍ风化带采用钻井法施工，下部基岩含水层采用地井筒净直径６．０ｍ面预注浆法施工，注浆深度达到１０２０ｍ。随着井冲积层厚度４２１．７５ｍ筒深度的加大，地压增大，马头门等硐室受力复杂直孔注浆固管段深度４８４ｍ部位容易产生变形破坏。特别是在淮北矿区，煤直孔注浆起止深度４８４～６４８ｍ系地层较软弱，变形破坏更易发生。为此，信湖煤直孔距钻井荒径距离３．０ｍ矿主井井筒地面预注浆设计时，除考虑封堵

3、含水Ｓ孔注浆固管段深度６３８ｍ岩层涌水外，还利用现有的地面预注浆钻孔，采用Ｓ孔注浆起止深度６３８～１０２０ｍ定向分叉孔钻进技术，对马头门部位岩层进行注Ｓ孔落点圈径１１．０ｍ浆加固，以增强马头门围岩整体强度，防止变形破分叉孔数４个坏。分叉起止深度７４９．５～１００９．５ｍ１注浆设计分叉孔注浆起止深度９６４．５～１００９．５ｍ１．１注浆参数１．２注浆钻孔布置为保证钻井施工安全，满足注浆定向钻孔技在主井井筒周围地面均匀布置８个竖直注浆术要求，地面预注浆采用直孔＋Ｓ孔的注浆方式。孔（Ｚ１～Ｚ８），布置圈径１５．０ｍ；６个Ｓ孔（Ｓ１～根据主井井筒直径及地层特点，直孔段设计８个Ｓ

4、６），落点（靶域）圈径１１．０ｍ，分两序施工。另设注浆钻孔，在地面均匀布置；Ｓ孔段设计６个注浆计布置４个分叉孔，用于加固马头门巷道。注浆钻孔。根据立井钻井机场地布置情况，Ｓ孔与龙孔平面布置如图１所示。门吊轨道安全距离确定为３ｍ，在钻机两侧插空布１．３注浆段高的划分及注浆压力置，采用定向钻进技术施工，确保钻孔落点进入注注浆段高的划分取决于含水层位置、厚度，止浆靶域设计范围。另设计４个分叉孔，对双侧马浆层位，浆液性能以及注浆泵的性能。堵水注浆头门巷道进行注浆加固。井筒注浆起始深度与钻选用粘土水泥浆液，加固注浆选用单液水泥浆。井段重合１８ｍ，注浆终止深度超过井筒设计深度注浆

5、段高划分见表１。收稿日期：２０１１－０６－１０第４期王从平：千米立井地面预注浆堵水及马头门加固技术５图１井筒注浆孔平面布置１—龙门吊轨道；２—直孔布置圈径，１５．０ｍ；３—Ｓ孔落点（靶域）圈径，１１．０ｍ；４—马头门巷道；Ｓ１′、Ｓ２′、Ｓ４′、Ｓ５′分别为Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５孔的分叉孔表１主井井筒注浆段高划分及注浆终压２马头门注浆加固起止深度段长注浆终压注浆段／ｍ／ｍ／ＭＰａ立井井筒马头门位置受力复杂，国内已有许多立井井筒在马头门位置产生变形破坏，严重影直孔岩帽４８４～５０５２１７．６～１０．１直孔１５０５～５７６７１１１．５～１４．４响井筒安全使用。信湖煤矿主井

6、井筒深度超过直孔２５７６～６４８７２１３．０～１６．２１０００ｍ，围岩强度不高，因此，在井筒地面预注浆Ｓ孔岩帽６３８～６４８１０９．７～１３．０设计时，考虑利用地面预注浆钻孔对马头门围岩Ｓ孔１６４８～７０５５７１４．１～１７．６进行注浆加固，增强围岩强度，防止变形破坏。与Ｓ孔２７０５～７７９７４１５．６～１９．５工作面预注浆等其他加固方法相比，地面预注浆Ｓ孔３７７９～８４８６９１７．０～２１．２加固围岩具有以下优势：一是可采用较高的注浆Ｓ孔４８４８～９０５５７１８．１～２２．６压力，增大浆液扩散距离，使较大范围内的围岩得Ｓ孔５９０５～９６５６０１９．３～２４．１到加固

7、；二是在井下巷道掘进之前加固，可避免巷Ｓ孔６９６５～１０２０５５２０．４～２５．５道跑浆和对巷道的破坏；三是不占用掘进工作面分叉孔９６４．５～１００９．５４５２０．１９时间，缩短建井工期。１．４注浆钻孔偏斜要求２．１马头门加固范围直孔固管段钻孔偏斜率小于３‰，直孔注浆在马头门位置，与井筒贯通的巷道和硐室较段钻孔偏斜率小于５‰。Ｓ孔套管段进入设计落多，主井一般有装载硐室、清理撒煤斜巷等。这些点圈径５‰的靶域范围，注浆各孔段钻孔偏斜率硐室施工后，该部位井筒围岩受力状态复杂，易产小于５‰；注浆段孔位落点要在井筒周围大体均生应力集中，导致井筒破坏。在注浆加固