CN107558948B - 一种通过收水管对含水层内的裂隙进行注浆封堵的方法及利用其开挖立井井筒的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过收水管对含水层内的裂隙进行注浆封堵的方法，包括以下步骤：1）冲孔：先采用清水对收水管冲孔，使含水层内的裂隙导通形成注浆通道；2）洗孔：再注入清水+高模数水玻璃洗孔，将孔内的泥沙通过工作面裂隙置换出来；3）降温：通过向孔内注入高模数水玻璃充填含水裂隙降温；4）注浆封孔：注浆时采用水泥+高模数水玻璃双液注浆，使其在井筒外形成一个坚固的外壳整体，达到封堵的目的。本发明还具有施工工期短，降温注浆效果好，安全可靠等优点。

Description

一种通过收水管对含水层内的裂隙进行注浆封堵的方法及利 用其开挖立井井筒的方法

技术领域

本发明属于普通注浆法通过立井井筒内高水温富含水层技术研究安全施工技术领域，具体涉及一种通过收水管对含水层内的裂隙进行注浆封堵的方法及利用其开挖立井井筒的方法。

背景技术

十三矿东翼通风系统改造新进风井井筒位于十三矿工业广场南约2.4Km，井筒净直径8.50m，设计深度875.3m，支护形式为双层钢筋砼支护，壁厚600mm，混凝土强度等级C₅₀。根据《矿井综合防治水原则》和《煤矿安全规程》要求，十三矿东翼通风系统安全改造新进风井井筒在过含水层段时采取“逢掘必探，长探短掘”的综合防治水原则。井筒施工至井深857.5m位置时（位于己组马头门底板以下6m处），根据设计要求，使用QZ-100型潜孔钻机在井筒工作面施工探水孔5个（在井筒周边距帮500mm布置4个及1个中心孔），俯角80°，探深25m，终孔控制井筒轮廓线外3m。根据地质资料显示，预计在现工作面以下22m位置揭露寒武系灰岩水。当在井筒东南方向施工1号探水孔19m位置时，突然出现顶钻、突水现象，出水量逐渐增大，收水管安装完毕后实测井筒涌水量为44 m³/h，实测水温48摄氏度。

针对建井过程中遇突发高水温、大涌水的现象，立井井筒如何快速通过高水温富含水层。如果采用过去直接在工作面造孔注浆的方式，而只注浆不采取有效的降温措施，极易因高水温使浆液难以凝固，造成井壁质量差、注浆效果不明显，导致施工工期长，隐患大，不安全，水患无法排除的困境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过收水管对含水层内的裂隙进行注浆封堵的方法，同时提供利用其开挖立井井筒的方法是本发明的又一发明目的。

基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种通过收水管对含水层内的裂隙进行注浆封堵的方法，包括以下步骤：

1）冲孔：先采用清水对收水管冲孔，使含水层内的裂隙导通形成注浆通道；

2）洗孔：再注入清水+高模数水玻璃洗孔，将孔内的泥沙通过工作面裂隙置换出来；

3）降温：通过向孔内注入高模数水玻璃充填含水裂隙降温；

4）注浆封孔：注浆时采用水泥+高模数水玻璃双液注浆，使其在井筒外形成一个坚固的外壳整体，达到封堵的目的。

步骤2）、步骤3）和步骤4）中，高模数水玻璃为的模数为2.8～3.2，浓度为38～42Be＇。

步骤4）中，双液注浆中，水泥浆液为P·O42.5级普通硅酸盐水泥，其水灰重量比为1：1～0.8：1；水泥浆液与水玻璃的体积配比为1:（0.8～1）。

步骤4）中，注浆的压力为12Mpa～15Mpa。

利用所述通过收水管对含水层内的裂隙进行注浆封堵的方法开挖立井井筒的方法，包括以下步骤：

第一步收水，将探孔内收水管A取出，重新安装φ80mm×4m长的收水管B，收水管B的末端使用管箍连接12～14m长的尾巴管，尾巴管的末端距孔底1～1.5m，并使用软硬楔将收水管B固定；

第二步封孔，收水管B安装完毕后，采用所述方法进行注浆封孔；

第三步探水，孔注浆结束后在该孔南或北面1m范围内施工1个检查孔，探深15m，俯角85°；井筒周边均匀布置6个探水孔，孔间距4.25m，俯角85°，探孔深度15m，如检查孔或探孔内出水立即安装收水管B，采用所述方法进行注浆封孔；探孔施工完毕无水时，则继续向下掘进；

第四步边探边掘，本次探水注浆结束后可掘进8～10m，预留4～5m的岩柱，依次循环超前探水至井筒落底。

具体地，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1）本发明是在以往普通注浆法的基础上不断完善和探索出来的针对高水压、高水温富含水层注浆新技术。通过现场实践证明，安全快速通过了高水温石炭系灰岩含水层段，其核心部分就是利用水玻璃降温的特性强制置换出岩层缝隙、孔隙内的高温水，达到降温的目的，然后通过收水管对利用含水层内打通后的裂隙进行注浆封堵，使浆液与岩层固化成密实整体，形成一道隔水帷幕，改变水流方向，达到彻底根治井筒涌水的目的，确保了井筒安全通过该岩层；

2）该注浆方法适用于深井井筒工作面预注浆及深部平斜巷穿过富含水层、高水温（45～55℃）时的涌水治理。为确保堵水效果，注入水玻璃降温过程中要不断测量水温，当水温将至30℃以下时，为最佳注浆时机。该技术成功应用于十三矿东翼通风系统改造新进风井井筒中，解除了突水淹井事故。实践应用证明，该技术治水效果极为明显、安全可靠，具有推广、应用价值。

3）本发明还具有施工工期短，降温注浆效果好，安全可靠等优点。

具体实施方式

下面实施例只为进一步说明本发明，不以任何形式限制本发明。

实施例1

平煤股份十三矿东翼通风系统安全改造新进风井井筒净直径8.50m，设计深度875.3m。井筒在过含水层段时坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的综合防治水原则。井筒施工至井深857.5m位置时（位于己组马头门底板以下6m处），根据设计要求，在井筒工作面布置探水孔5个（在井筒周边距帮500mm均匀布置4个及1个中心孔），径向夹角80°，探深25m，终孔控制井筒轮廓线外3m。当在井筒东南方向施工1号探水孔到19m位置时，突然出现顶钻、突水现象，出水量逐渐增大，收水管安装完毕后实测井筒涌水量为44 m³/h，实测水温48摄氏度。

若先在工作面施工若干加固注浆孔，孔深3～4m，即加固工作面裸体岩帽，再进行外围远距离围岩加固、止浆岩帽周围多孔泄压注浆（泄压孔也作为注浆效果观察孔），从而一边注浆止水，一边加固止浆垫，待止浆垫加固到止浆效果后，再进行高压双液注浆。通过现场实施，直接向钻孔内注入双液浆后达不到止水效果，注浆过程中注浆泵不升压，由于工作面岩石较为破碎，注浆时底板和井筒周围不断出现返浆现象，在高温水的作用下浆液难以凝固。

针对现场实际水量和水温，本实施例提供一种通过收水管对含水层内的裂隙进行注浆封堵的方法，包括以下步骤：

1）先在井筒周围均匀施工6个加固注浆孔兼做探水注浆孔，并预埋φ108mm孔口管，单根长度为4m。然后在孔口管内施工注浆孔，注浆时，首先进行冲孔，利用注浆泵泵压使用清水对收水管进行冲孔，将含水层内的细小裂隙导通，充分形成注浆通道；

2）其次进行洗孔，通过注浆泵向孔内注入清水+高模数水玻璃进一步的洗孔，将孔内的泥沙通过工作面裂隙置换出来，方便浆液在裂隙内的扩散效果，增加浆液的流动性；

3）然后进行降温，通过向孔内注入高模数水玻璃充填含水裂隙，由于水玻璃粘结力强、强度较高，耐热性好等特性，游离在含水层中能够有效降低水温，确保浆液在常温下的凝固效果；

4）在确保降低水温的情况下及时进行常规普通双浆液注浆；

步骤2）、步骤3）和步骤4）中，高模数水玻璃为的模数为2.8～3.2，浓度为38～42Be＇。

步骤4）中，双液注浆中，水泥浆液为P·O42.5级普通硅酸盐水泥，其水灰重量比为1：1～0.8：1；水泥浆液与水玻璃的体积配比为1:（0.8～1）。注浆的压力为12Mpa～15Mpa。通过收水管对含水层内的裂隙进行注浆封堵，使其在井筒外形成一个坚固的外壳整体，达到堵水降温的目的。

该注浆方法适用于深井井筒工作面预注浆及深部平斜巷穿过富含水层、高水温（45～55℃）时的涌水治理。为确保堵水效果，注入水玻璃降温过程中要不断测量水温，当水温将至30℃以下时，为最佳注浆时机。

利用所述通过收水管对含水层内的裂隙进行注浆封堵的方法开挖立井井筒的方法，包括以下步骤：

第一步收水，将探孔内收水管A取出，重新安装φ80mm×4m长的收水管B，收水管B的末端使用管箍连接12～14m长的尾巴管（1寸铁管），尾巴管的末端距孔底1～1.5m，并使用软硬楔将收水管B固定；

第二步封孔，收水管B安装完毕后，采用所述方法进行注浆封孔；

第三步探水，孔注浆结束后在该孔南或北面1m范围内施工1个检查孔，探深15m，俯角85°；井筒周边均匀布置6个探水孔，孔间距4.25m，俯角85°，探孔深度15m，如检查孔或探孔内出水立即安装收水管B，采用所述方法进行注浆封孔；探孔施工完毕无水时，则继续向下掘进；

第四步边探边掘，本次探水注浆结束后可掘进8～10m，预留4～5m的岩柱，依次循环超前探水至井筒落底。

Claims (2)

1.一种通过收水管对含水层内的裂隙进行注浆封堵的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）冲孔：先采用清水对收水管冲孔，使含水层内的裂隙导通形成注浆通道；

2）洗孔：再注入清水+高模数水玻璃洗孔，将孔内的泥沙通过工作面裂隙置换出来；

3）降温：通过向孔内注入高模数水玻璃充填含水裂隙降温；

4）注浆封孔：注浆时采用水泥+高模数水玻璃双液注浆，使其在井筒外形成一个坚固的外壳整体，达到封堵的目的；

步骤2）、步骤3）和步骤4）中，高模数水玻璃为的模数为2.8～3.2，浓度为38～42Be＇；

步骤4）中，双液注浆中的水泥浆液为P·O42.5级普通硅酸盐水泥，其水灰重量比为1：1～0.8：1；水泥浆液与水玻璃的体积配比为1:（0.8～1）；

步骤4）中，注浆的压力为12Mpa～15Mpa。

2.利用权利要求1所述通过收水管对含水层内的裂隙进行注浆封堵的方法开挖立井井筒的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步收水，将探孔内收水管A取出，重新安装φ80mm×4m长的收水管B，收水管B的末端使用管箍连接12～14m长的尾巴管，尾巴管的末端距孔底1～1.5m，并使用软硬楔将收水管B固定；

第二步封孔，收水管B安装完毕后，采用权利要求1所述方法进行注浆封孔；

第三步探水，孔注浆结束后在该孔南或北面1m范围内施工1个检查孔，探深15m，俯角85°；井筒周边均匀布置6个探水孔，孔间距4.25m，俯角85°，探孔深度15m，如检查孔或探孔内出水立即安装收水管B，采用权利要求1所述方法进行注浆封孔；探孔施工完毕无水时，则继续向下掘进；

第四步边探边掘，本次探水注浆结束后可掘进8～10m，预留4～5m的岩柱，依次循环超前探水至井筒落底。