CN114233374B - 用于突泥涌水后斜井井筒塌腔区加固的地面注浆施工方法 - Google Patents
用于突泥涌水后斜井井筒塌腔区加固的地面注浆施工方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开用于突泥涌水后斜井井筒塌腔区加固的地面注浆施工方法，包括如下步骤：步骤A：在斜井井筒中临近突泥涌水最高水位施工止浆墙；步骤B：在地面位置布置钻孔，沿斜井井筒轴线方向施工定向注浆钻孔；步骤C：对斜井井筒塌腔区进行充填注浆；步骤D：对斜井井筒突泥涌水段围岩进行围岩加固注浆，在斜井井筒突泥涌水段形成围岩加固帷幕；步骤E：破除斜井井筒内的止浆墙，完成地面注浆加固。本发明具有操作简单、注浆效率高、加固效果好等优点，能够有效加固斜井井筒的塌腔区和严重破碎的未掘进施工段，同时也为修复因突泥涌水产生的过水通道、初支变形提供条件。
Description
技术领域
本发明涉及注浆施工技术领域。具体地说是用于突泥涌水后斜井井筒塌腔区加固的地面注浆施工方法。
背景技术
目前，对斜井井筒突泥涌水的治理方法主要有反压回填、喷锚、注浆以及注浆后排水，这些方法适用于涌水量较小、突涌水持续时间短的井筒突泥涌水。若斜井井筒围岩地层稳定性较差，因较大塌腔区导致发生涌水量较大的突泥用水事故，则上述方法就很难应对。地面注浆法是治理井筒突泥用涌水的常用手段，但对于有些破碎性较高、透水性较好的岩体，在井筒突泥涌水稳定后，用地面注浆法注浆加固通常会因为地层不稳，注浆时在注浆压力的作用下使原本稳定的涌水发生二次突泥涌水灾害。另外，直接对突泥涌水点进行注浆可能会因为地层含水较大、透水性较好等原因造成注浆效果差，成本高。对于突泥涌水后的斜井井筒来说，经过涌水量较大的突泥涌水灾害后，斜井井筒内会发生过水通道和井筒内初支变形等问题，且未掘进施工段的地层围岩也可能在突泥涌水的冲击下变得更加不稳定，使后续施工带来安全隐患。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于突泥涌水后斜井井筒塌腔区加固的地面注浆施工方法，该方法操作简单、加固效果好，可以高效地加固斜井井筒的塌腔区和严重破碎的未掘进施工段，同时也为修复因突泥涌水产生的过水通道、初支变形提供条件。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
用于突泥涌水后斜井井筒塌腔区加固的地面注浆施工方法，包括如下步骤：
步骤A：在斜井井筒中邻近突泥涌水最高水位处施工止浆墙；
步骤B：在地面位置布置钻孔，沿斜井井筒轴线方向施工定向注浆钻孔；
步骤C：对斜井井筒塌腔区进行充填注浆；
步骤D：对斜井井筒突泥涌水段围岩进行围岩加固注浆，在斜井井筒突泥涌水段形成围岩加固帷幕；
步骤E：破除斜井井筒内的止浆墙，完成地面注浆加固。
上述用于突泥涌水后斜井井筒塌腔区加固的地面注浆施工方法，在步骤 B中，将斜井井筒塌腔区段标记为X4K0+504桩号段，则地面注浆加固区域设定为X4K0+475～X4K0+550桩号段，其中，X4K0+475～X4K0+504桩号段为受突泥涌水影响的斜井井筒段，X4K0+504～X4K0+550桩号段为斜井井筒未掘进施工段；
沿斜井井筒轴线方向向X4K0+475～X4K0+550桩号段斜井井筒塌腔区域三个定向注浆钻孔：C1钻孔、C2钻孔和C3钻孔；C1钻孔至X4K0+475桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为7.19m，C1钻孔至X4K0+505桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为5.1m，且C1钻孔自X4K0+505桩号段开始与斜井井筒轴线平行；C2钻孔至X4K0+475桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为3.25m，C2钻孔穿过X4K0+505桩号段待施工斜井井筒掌子面顶壁，且C2钻孔穿过 X4K0+520桩号段待施工斜井井筒掌子面的中心；C3钻孔至X4K0+475桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为7.28m，C3钻孔至X4K0+505桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为5.1m，且C3钻孔自X4K0+505桩号段开始与斜井井筒轴线平行；
沿斜井井筒轴线方向向X4K0+475～X4K0+550桩号段斜井井筒的顶部和两帮分别开设定向注浆钻孔：一序孔JⅠ-1、JⅠ-2和JⅠ-3，二序孔JⅡ-1、 JⅡ-2和JⅡ-3，以及三序孔JⅢ-1、JⅢ-2和JⅢ-3；JⅠ-1和JⅠ-3、JⅢ -1和JⅢ-3以及JⅡ-1和JⅡ-3分别分布于斜井井筒的两帮，JⅠ-2、JⅡ -2和JⅢ-2分别分布于斜井井筒的顶部；JⅠ-1和JⅠ-3关于斜井井筒中轴线所在垂直面对称，JⅢ-1和JⅢ-3关于斜井井筒中轴线所在垂直面对称， JⅡ-1和JⅡ-3关于斜井井筒中轴线所在垂直面对称，JⅠ-2和JⅡ-2关于斜井井筒中轴线所在垂直面对称，且斜井井筒一帮自上而下依次为JⅠ-1、 JⅢ-1和JⅡ-1；
JⅠ-1至X4K0+475桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为7.19m，JⅠ-1至 X4K0+505桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为5.1m，且JⅠ-1自X4K0+505桩号段开始与斜井井筒轴线平行；JⅡ-1至自X4K0+475桩号段开始与斜井井筒轴线平行，且JⅡ-1至斜井井筒内壁的垂直距离为4.63m；JⅢ-1至自 X4K0+475桩号段开始与斜井井筒轴线平行，且JⅢ-1至斜井井筒内壁的垂直距离为5.1m；JⅠ-2至X4K0+475桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为7.59m， JⅠ-2至X4K0+505桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为5.1m，且JⅠ-2自 X4K0+505桩号段开始与斜井井筒轴线平行；JⅢ-2至X4K0+475桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为3.25m，JⅢ-2钻孔穿过X4K0+505桩号段待施工斜井井筒掌子面顶壁，且JⅢ-2钻孔穿过X4K0+550桩号段待施工斜井井筒掌子面的中心。
上述用于突泥涌水后斜井井筒塌腔区加固的地面注浆施工方法，分别采用3台钻机施工定向注浆钻孔，定向注浆钻孔的施工次序为：
钻机1：C1、JⅠ-1、JⅡ-1和JⅢ-1；
钻机2：C2、JⅠ-2、JⅡ-2和JⅢ-2；
钻机3：C3、JⅠ-3、JⅡ-3和JⅢ-3。
上述用于突泥涌水后斜井井筒塌腔区加固的地面注浆施工方法，C1钻孔可兼做JⅠ-1，C2钻孔可兼做JⅢ-2，C3钻孔可兼做JⅠ-3。
上述用于突泥涌水后斜井井筒塌腔区加固的地面注浆施工方法，定向注浆钻孔的结构均分为三级：
一开：直孔段，孔径311.1mm，下入Φ244.5×8.94mm套管，根据地层条件确定下放；
二开：造斜段，孔径215.9mm，下入Φ177.8×8.05mm的套管，下放至斜井井筒X4K0+475桩号处；
三开：注浆段，孔径152.4mm，下入Φ127×7mm的花管，花管长度95m，与二开套管重合20m。
上述用于突泥涌水后斜井井筒塌腔区加固的地面注浆施工方法，直孔段为50m，造斜段为256～271m，注浆段为74～80m。
上述用于突泥涌水后斜井井筒塌腔区加固的地面注浆施工方法，待花管下放至设计位置后，用充填材料将花管与钻孔孔壁之间的环形空间填充；充填材料的析水率小于5％，初凝时间为30～60min，终凝时间为6～10h，早期强度控制在0.5～2.0MPa。
上述用于突泥涌水后斜井井筒塌腔区加固的地面注浆施工方法，在步骤 C中，采用套管孔口封闭和纯压入式注浆方式，充填注浆结束压力为3～6MPa；
在步骤D中，当注浆泵流量降为50～60L/min时，且注浆压力达到12～ 15MPa时，注浆压力稳定20～30min后结束挤密劈裂注浆。
上述用于突泥涌水后斜井井筒塌腔区加固的地面注浆施工方法，在步骤 C中，所用注浆材料为早强型单液水泥浆液、高强型单液水泥浆液或遇水不分散型单液水泥浆液中的一种或两种及以上的组合；在步骤D中，所用注浆材料为早强型单液水泥浆液、速凝早强型单液水泥浆液、改性水玻璃化学浆液或改性脲醛树脂化学浆液中的一种或两种及以上的组合；
早强型单液水泥浆液的初凝时间为5.5～6.5h，终凝时间为12～14h，28 天强度大于或等于10MPa；速凝早强型单液水泥浆液的初凝时间为6.5～ 7.5h，终凝时间为7.5～8.5h，28天强度大于或等于11MPa；高强型单液水泥浆液的初凝时间为4.5～5.5h，终凝时间为9.5～10.5h，28天单轴抗压强度大于或等于28MPa；遇水不分散型单液水泥浆液的初凝时间为2.5～ 3.5h，终凝时间为6.5～7.5h，28天强度大于或等于12MPa；改性水玻璃化学浆液的黏度为20mPa.s，胶凝时间为1～50min，结石体强度大于或等于 1.5MPa；改性脲醛树脂化学浆液的黏度为50mPa.s，胶凝时间为1min～3h，结石体7天强度大于或等于5MPa。
上述用于突泥涌水后斜井井筒塌腔区加固的地面注浆施工方法，在步骤D中，围岩加固注浆分两阶段进行：
第一阶段：短段前进式分段注浆，初步加固X4K0+475～X4K0+550桩号段斜井井筒钻孔周围地层，稳定成孔，保证后续钻孔及花管的正常下放和安装；
第二阶段：花管分段劈裂挤密注浆，花管安装固结完成后，在花管内分段前进式或后退式注浆，并使用止浆塞分段止浆，对周围地层进行初步劈裂挤密加固。
本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
(1)本发明提供的用于突泥涌水后斜井井筒塌腔区加固的地面注浆施工方法具有操作简单、注浆效率高、加固效果好等优点，能够有效加固斜井井筒的塌腔区和严重破碎的未掘进施工段，同时也为修复因突泥涌水产生的过水通道、初支变形提供条件。
(2)本发明采用地面定向注浆的方法，不仅对斜井井筒的塌腔区采用充填注浆的方式进行重点加固，而且对斜井井筒塌腔区前后30～50m范围内的围岩采用劈裂挤密注浆的方式进行加固形成围岩加固帷幕，保证加固后斜井井筒的稳定性，防止二次突泥涌水的发生，为后续斜井井筒内突泥涌水的清理、过水通道及初支变形的修复以及继续施工掘进提供条件。本发明在地面向斜井井筒方向开设9个“J”型注浆钻孔，通过控制钻孔的轨迹及注浆段的长度和角度，使斜井井筒的地面注浆在较少钻孔下达到较好的加固效果。
(3)本发明在不同的注浆阶段选择特定标准的注浆材料进行地面注浆，同时通过控制注浆流量及注浆压力，使地面注浆过程中不会对不稳定的地层产生二次破坏，同时也可以使地面定向注浆的加固效果达到最好。本发明在进行地面注浆前在斜井井筒内施工止浆墙，以防止地面定向注浆过程中，浆液通过斜井井筒涌出，保证了地面定向注浆的顺利进行。
附图说明
图1本发明实施例中花管分段劈裂挤密注浆示意图；
图2本发明实施例中劈裂注浆原理图；
图3本发明实施例中充填注浆示意图；
图4本发明实施例中止浆墙设计图；
图5本发明实施例中止浆墙断面图；
图6本发明实施例中充填注浆钻孔示意图；
图7a本发明实施例中充填钻孔剖面图(X4K0+475)；
图7b本发明实施例中充填钻孔剖面图(X4K0+505)；
图7c本发明实施例中充填钻孔剖面图(X4K0+520)；
图8本发明实施例中劈裂注浆钻孔示意图；
图8a本发明实施例中劈裂注浆孔分序示意图(一序孔)；
图8b本发明实施例中劈裂注浆孔分序示意图(二序孔)；
图8c本发明实施例中劈裂注浆孔分序示意图(三序孔)；
图9a本发明实施例中劈裂注浆孔钻孔断面图(X4K0+475)；
图9b本发明实施例中劈裂注浆孔钻孔断面图(X4K0+505)；
图9c本发明实施例中劈裂注浆孔钻孔断面图(X4K0+550)；
图10本发明实施例中定向注浆钻孔三维示意图；
图11本发明实施例中钻孔结构图；
图12本发明实施例中套壳料充填环形空间示意图。
图中附图标记表示为：1-地面；2-一开钻孔；3-一开套管；4-二开钻孔；5- 二开套管；6-三开钻孔；7-三开花管；8-注浆套管；9-钢阀管；10-输浆管； 11-浆液流向；12-注浆花眼；13-受注地层；14-止浆塞；15-注浆钻孔；16- 劈裂面；17-注浆液；18-X4K0+475桩号；19-X4K0+505桩号；20-X4K0+550 桩号；21-止浆墙；22-斜井井筒；23-排气观测管(带阀门和压力表)；24- 排水管；25-带过滤网排水泵；26-涌水回填渣石；27-钢筋植筋；28-套壳料固结体；29-X4K0+520桩号；30-充填灌浆区域。
具体实施方式
下面以具体实例对本实施例用于突泥涌水后斜井井筒塌腔区加固的地面注浆施工方法的具体实施过程进行详细说明。
1止浆墙设计
止浆墙设计在钢模台车上部位置，止浆墙采用混凝土+周边抗剪钢筋形式，整体抵抗水压和注浆压力。本实施例设计的止浆墙厚度为6.5m，采用 C30混凝土进行施工止浆墙，由于X4K0+414.49～X4K0+424.34段邻近突泥涌水最高水位处，因此将止浆墙设置于X4K0+414.49～X4K0+424.34段。止浆墙与二衬混凝土结合面进行凿毛处理，并沿止浆墙周圈布置91根Φ32钢筋，L＝3.0m，其中锚入衬砌和基岩1.7m，止浆墙内1.3m，Φ32钢筋与混凝土共同抗剪。钢筋间距2m，排距1m，共7排，每排环向设置13根，梅花型布置，钢筋安装完成后再进行混凝土浇筑。止浆墙上的排气观测管安装阀门、压力表，用以观察注浆过程的异常情况。本实施例止浆墙设计图见图4。
止浆墙浇筑完成后在对止浆墙与周边二衬接茬处、二衬壁后进行加固。
止浆墙周边注浆加固：沿止浆墙表面周边布置两圈Φ42注浆孔，在2.0m 与3.0m处穿透二衬混凝土，对接缝和壁后空隙进行充填加固，防止跑水漏浆。
止浆墙上部二衬壁后注浆加固：在止浆墙上部2～6m段布置3排Φ42 钻孔，穿透二衬混凝土，对二衬壁后空隙进行注浆加固。注浆钻孔孔排间距 2.0m。注浆材料采用1：1的单液水泥浆，注浆结束压力2.0MPa。止浆墙大桩号位置进行填砂处理，填砂后再进行止浆墙浇筑。止浆墙断面见图5。
2.地面注浆施工方案
2.1斜井井筒的突泥涌水情况
斜井井筒为某施工区4#支洞；斜井井筒的突泥涌水量大，涌水量达到 300m3/h，持续时间超过200h；待斜井井筒突泥涌水达到稳定后，确定斜井井筒的水位位于X4K0+423.45桩号段，经探测，斜井井筒X4K0+504桩号段上方存在塌腔区；X4K0+423.45～X4K0+504为斜井井筒突泥涌水段， X4K0+504～X4K0+550桩号段为斜井井筒未掘进施工段。
2.2地面注浆总体方案
在地面位置布置钻孔，沿支洞轴线方向施工定向注浆钻孔，对X4K0+504 突泥突水形成的塌腔区进行充填注浆，对X4K0+475～X4K0+550段围岩进行帷幕加固注浆(斜长75m，其中X4K0+475～X4K0+504段受突泥、涌水影响，产生过水通道，初支可能发生变形，需要修复；X4K0+504～X4K0+550未掘进施工段，预计严重破碎，受突泥、涌水影响，需要进行预加固)。地面注浆目的是稳定突泥、涌水区域，对X4K0+504～X4K0+550段支洞围岩进行初步加固，为清理支洞内突泥、洞内掌子面进一步超前帷幕注浆创造条件。地面注浆分为两个阶段：
充填注浆：在支洞顶部布置3个钻孔(地面J型钻孔落点)，针对塌腔区域进行充填注浆，为洞内突泥清理提供条件。
劈裂挤密注浆：沿支洞两侧和顶部布置8个钻孔、中心1个钻孔共9个钻孔，针对支洞周边围岩进行挤密劈裂注浆,对X4K0+475～X4K0+550桩号段支洞围岩进行初步加固。劈裂注浆原理见图2。
为防止注浆过程中产生大范围的跑浆、串浆现象，浆液通过斜井井筒涌出，需在斜井井筒内建造止浆墙。
3地面定向钻孔施工设计方案
3.1地面定向钻孔布置
(1)充填注浆阶段
充填注浆阶段设计3个钻孔：C1、C2和C3。根据地层条件和掌子面突泥、涌水过程分析，初步推断泥水主要来源于支洞上部，并在上部形成较大的塌腔区域(冒落漏斗)，注浆钻孔主要设计在支洞顶部和两帮位置。充填钻孔终止桩号暂定于+520桩号，具体深度以实际钻孔施工过程中动态调整。钻孔断面布置如图6所示。C1、C2和C3在不同桩号的剖面图如图7a至图 7c所示。从图可以看出：C1钻孔至X4K0+475桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为7.19m，C1钻孔至X4K0+505桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为5.1m，且C1钻孔自X4K0+505桩号段开始与斜井井筒轴线平行；C2钻孔至X4K0+475 桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为3.25m，C2钻孔穿过X4K0+505桩号段待施工斜井井筒掌子面顶壁，且C2钻孔穿过X4K0+520桩号段待施工斜井井筒掌子面的中心；C3钻孔至X4K0+475桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为7.28m， C3钻孔至X4K0+505桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为5.1m，且C3钻孔自X4K0+505桩号段开始与斜井井筒轴线平行；
(2)劈裂注浆阶段
劈裂注浆共设计9个注浆钻孔，其中8个注浆钻孔布置在支洞顶部和两帮，在4#支洞断面中心设计1个钻孔；其中C1充填注浆孔兼做J1-1劈裂注浆孔，C2充填注浆孔兼做JⅢ-2劈裂注浆孔，C3充填注浆孔兼做J1-3劈裂注浆孔。劈裂注浆钻孔示意图见图8和图8a至图8c，劈裂注浆孔分序示意图见图9a至图9c。
从图9a至图9c中可以看出，沿斜井井筒轴线方向X4K0+475～X4K0+550 桩号段斜井井筒的顶部和两帮分别开设一序孔JⅠ-1、JⅠ-2和JⅠ-3，二序孔JⅡ-1、JⅡ-2和JⅡ-3，以及三序孔JⅢ-1、JⅢ-2和JⅢ-3；JⅠ-1 和JⅠ-3、JⅢ-1和JⅢ-3以及JⅡ-1和JⅡ-3分别分布于斜井井筒的两帮， JⅠ-2、JⅡ-2和JⅢ-2分别分布于斜井井筒的顶部；JⅠ-1和JⅠ-3关于斜井井筒中轴线所在垂直面对称，JⅢ-1和JⅢ-3关于斜井井筒中轴线所在垂直面对称，JⅡ-1和JⅡ-3关于斜井井筒中轴线所在垂直面对称，JⅠ-2和 JⅡ-2关于斜井井筒中轴线所在垂直面对称，且斜井井筒一帮自上而下依次为JⅠ-1、JⅢ-1和JⅡ-1；
JⅠ-1至X4K0+475桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为7.19m，JⅠ-1至 X4K0+505桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为5.1m，且JⅠ-1自X4K0+505桩号段开始与斜井井筒轴线平行；JⅡ-1至自X4K0+475桩号段开始与斜井井筒轴线平行，且JⅡ-1至斜井井筒内壁的垂直距离为4.63m；JⅢ-1至自 X4K0+475桩号段开始与斜井井筒轴线平行，且JⅢ-1至斜井井筒内壁的垂直距离为5.1m；JⅠ-2至X4K0+475桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为7.59m， JⅠ-2至X4K0+505桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为5.1m，且JⅠ-2自 X4K0+505桩号段开始与斜井井筒轴线平行；JⅢ-2至X4K0+475桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为3.25m，JⅢ-2钻孔穿过X4K0+505桩号段待施工斜井井筒掌子面顶壁，且JⅢ-2钻孔穿过X4K0+550桩号段待施工斜井井筒掌子面的中心。
本实施例设计充填阶段三台钻机进行施工，分别为C1、C2、C3钻孔，三个充填钻孔兼做挤密劈裂注浆钻孔。
挤密劈裂注浆阶段使用原三台钻机进行施工。一序孔为JI-1，JI-2， JI-3，二序孔为JⅡ-1，JⅡ-2，JⅡ-3，三序孔为JⅢ-1，JⅢ-2，JⅢ-3三个钻孔。
钻孔施工次序为：钻机1：C1、JⅠ-1、JⅡ-1和JⅢ-1；钻机2：C2、J Ⅰ-2、JⅡ-2和JⅢ-2；钻机3：C3、JⅠ-3、JⅡ-3和JⅢ-3。
3.2钻孔轨迹
定向钻孔垂直开孔，后逐步增加孔斜至钻孔轨迹与4#支洞轴线平行。注浆治理的范围为支洞X4K0+475～X4K0+550桩号，在非注浆段安装套管，在加固段安装花管进行注浆。定向注浆钻孔三维示意图见图10。
3.3钻孔结构
本实施例的注浆钻孔结构分为三级：
一开，孔径311.1mm，下入Φ244.5×8.94mm套管，根据地层条件确定下放。
二开，孔径215.9mm，下入Φ177.8×8.05mm的套管，下放至4#支洞里程X4K0+475桩号。
三开，孔径152.4mm，下入Φ127×7mm的花管，花管长度95m，与二开套管重合20m；花管的中轴线与地面的水平线的夹角α为27.1°。钻孔结构如图11所示。
3.4钻孔工程量
钻孔由上到下分为直孔段、造斜段和注浆段三部分，钻孔工程量如下表所示：
表1钻孔工程量统计表
3.5钻场设计
钻场布置三台钻机，各施工3个钻孔，根据每个钻孔的点位及选用钻机的尺寸和摆放方向确定出钻机底盘的边界线，定出钻机灰土盘的位置，灰土盘为30cm厚素混凝土。再根据泥浆泵、配电柜等设备尺寸、附属泥浆沉淀池的尺寸、导水排浆沟槽位置、施工时的操作空间要求、设备进出场的方便、钻场排水的便利等诸方面因素，综合考虑后确定出各钻场的整体平面布置。三个泥浆泵房和泥浆池集中布置。废浆通过管路排至4#施工支洞口的沉淀池。施工用电通过高压电缆送至钻场，钻场西南侧布置变压器。清水和注浆浆液通过管路分别输送至清水池和注浆站。
3.6套管固管
三级套管都要进行固管施工，保证套管稳固，并承受注浆压力。
一级套管固管：采用Φ311.1钻头钻进至50m后，改用小一级钻头继续向下钻进1.0～2.0m，以沉积孔内岩、土粉屑。然后下放Φ244.5×8mm套管，在孔口焊接法兰连接注浆管。先用注浆泵压清水，压水过程中，套管外缘孔壁将发生返水现象，后改用纯水泥浆加外加剂注浆(水泥浆浓度为0.6:1，食盐、三乙醇胺用量分别占水泥用量的5‰和0.5‰)，待套管外缘返出浓浆后，即停止注浆，再定量压入清水。12小时后扫出套管内距底1.0～1.5m 上的水泥浆，继续养护24～36小时，扫孔至原深，经套管内压水试验，套管外不返水并达到固管质量要求后，认为固管合格，否则继续固结。
二级套管固管：采用Φ215.9mm钻头钻进至约318m,后改用小一级钻头继续向下钻进1.0～2.0m，以沉积孔内岩、土粉屑。然后下无缝钢管，待确定套管下至预定深度后，在套管内下止浆塞，止浆塞一般下至套管底部，距底部3～4m处，先用注浆泵压清水，检查止浆效果，孔内若有返水现象，应起塞重新下塞，直至不返水为止。压水过程中，套管外缘孔壁将发生返水现象，待返水至澄清后，改用纯水泥浆加外加剂注浆(水泥浆浓度为0.6:1，食盐、三乙醇胺用量分别占水泥用量的5‰和0.5‰)，待套管外缘返出浓浆后，即停止注浆，再定量压入清水。6～8小时后起塞，12小时后扫出套管内距底1.0～1.5m上的水泥浆，继续养护24～36小时，扫孔至原深，经套管内压水试验，套管外不返水并达到固管质量要求后，认为固管合格，否则继续固结。
3.7花管下放及环形空间充填
注浆花管采用甩管方式继续下放，下放至设计位置后，应立即采用特殊的充填材料对注浆套管与钻孔孔壁之间的环形空间进行充填(见图12)。充填材料配制的难点在于既要满足固管止浆的强度要求，又能够在一定程度上被浆液压力击穿，渗入地层实现加固的目的。环形空间充填材料，需满足泵送要求，析水率5％以下、初凝时间在30min～1h、终凝时间6～10h、早期强度可控制在0.5～2.0MPa。
3.8钻孔泥浆
由于支洞周边广泛分布破碎带，为提高钻孔质量、维护孔壁、防止孔内事故、确保钻孔安全及有利于注浆等目的，破碎段钻进过程中采用泥浆，要注意监测泥浆的消耗量，并根据钻孔情况调整泥浆浓度和浆液配方。
泥浆处理采用人工捞砂与泥浆池沉淀相结合的方法进行，以求全面清除泥浆中的无用固相，保持泥浆性能的稳定，达到良性循环。
3.9钻孔偏斜与测斜定向
为了确保整体注浆质量，需要严格控制注浆钻孔设计偏斜轨迹，施工难度高。需根据每个钻孔的特点设计钻孔轨迹并在施工过程中严加控制。
为加快本实施例钻探施工进度，提高钻孔轨迹控制精度，本实施例钻探施工采用复合钻进和无线随钻测斜定向钻进技术施工钻孔。
人工定向钻进通常采用动力钻具来实现，动力钻具常用螺杆钻具。定向时螺杆钻具作用面与钻孔偏斜面之间的夹角为工具面角，并且从钻孔偏斜面按顺时针扭转0～180°为正，逆时针扭转0～180°为负。定向前钻孔的偏斜方位角加上工具面角所得的角度为工具面方位角。每次定向钻进前都要进行定向设计，主要是求得工具面方位角和一次定向钻进段长。
本实施例采用泥浆脉冲式无线随钻测斜仪进行测斜工作。无线随钻测斜仪器可在钻进过程中及时进行测量，安装操作方便，不需要电缆传输数据，即在不起钻情况下，泥浆脉冲发生器将孔内探管测得的数据发送到地面，经计算机系统采集处理后，得到实时的孔身参数。随钻测斜仪可在钻进过程中测量孔身的倾角、方位角、工具面角，为大斜度孔及水平孔的钻进及时提供孔身参数。使用该测斜仪不但提高了测斜定向精度，而且能随钻进作业实时监测定向参数及时调整定向设计方案，同时可进行滑动定向钻进和旋转钻进相结合的复合钻进方式，提高了机械钻速，大幅提高了钻进施工效率。能有效保证钻孔的施工轨迹与设计轨迹相吻合，并能有效防止复杂情况的发生。
钻孔偏斜控制措施：钻孔钻进施工过程中，孔深超过50m后加强钻孔轨迹监测，把数据及时填到钻孔偏斜平面图上，以便根据钻孔偏斜情况及时调整钻进参数或采取相应定向纠偏措施，严格控制钻孔轨迹。若钻孔偏斜严重，必要时可局部封孔重新定向。
4注浆施工
4.1注浆材料的选择
(1)充填注浆阶段：注浆材料主要选择改性单液水泥浆液(速凝早强型、高强型、遇水不分散型三种)。
早强型单液水泥浆：注浆过程中大量使用浆材。初凝时间6h，终凝时间14h，28d强度不低于10MPa。
速凝早强浆液：初凝时间7h，终凝时间8h，28d强度不低于11MPa。发明专利名称《一种地面预注浆加固用速凝早强水泥浆液》，专利号ZL 200910091507.1。
高强型水泥浆液：初凝时间5h，终凝时间10h，28d单轴抗压强度不低于28MPa。
遇水不分散水泥浆液：当钻探过程中揭露含水空腔时，灌入遇水不分散浆液。初凝时间3h，终凝时间7h，28d强度不低于12MPa。
注浆主要选用0.8:1、1:1两种水灰比进行注浆。
(2)劈裂挤密注浆阶段：注浆材料主要选择改性单液水泥浆液(早强型、速凝早强型)，部分特殊区域选用化学注浆材料。
早强型单液水泥浆：注浆过程中大量使用浆材。初凝时间6h，终凝时间14h，28d强度不低于10MPa。
速凝早强型浆液：初凝时间7h，终凝时间8h，28d强度不低于11MPa。
改性水玻璃化学浆液：真溶液，不含颗粒，黏度特别低(20mPa.s)，胶凝时间可调(1min～50min)，结石体强度不低于1.5MPa。
改性脲醛树脂化学浆液：真溶液，不含颗粒，黏度低(50mPa.s)，胶凝时间可调(1min～3h)，7d强度不低于5MPa。
4.2注浆工艺
注浆法是指浆液通过地面注浆泵高压灌入地层，浆液在地层内固化形成结石体，达到堵水加固等目的的工艺。
(1)充填注浆：针对空腔冒落带进行注浆，充填注浆完成后，空腔塌腔区域形成较为稳定的结构，进以保障后续支洞清理恢复。
二开套管安装完成后，在套管内钻进三开钻孔，钻进至预计塌腔区域或发生严重漏浆、掉钻等情况时，即提出钻具，准备充填注浆。注浆采用套管孔口封闭、纯压入式注浆方式。需要反复扫孔、注浆，直至达到充填注浆结束标准。充填注浆示意图见图3。
(2)支洞围岩加固注浆：分两阶段进行注浆。
第一阶段：短段前进式分段注浆，初步加固桩号X4K0+475至X4K0+550 范围钻孔周围地层，稳定成孔，保证后续钻孔及花管的正常下放安装。
第二阶段：花管分段劈裂挤密注浆。花管安装固结完成后，在花管内分段前进式或后退式注浆，止浆塞分段止浆，对周围地层进行初步劈裂挤密加固，为洞内涌泥清理和洞内掌子面注浆提供条件。花管分段劈裂挤密注浆示意图见图1。
4.3注浆参数
(1)注浆量的计算与控制
浆液的灌入量主要分为突泥空洞充填和支洞围岩加固注浆的注浆量两部分。
a突泥空腔充填：V1＝A×4143/m＝7311m3；
b支洞帷幕注浆量
支洞帷幕注浆的浆液灌入量根据浆液有效径向扩散距离和注浆段平均裂隙率，采用下列公式进行计算：
式中：Q—浆液注入量(m3)；
A—浆液超扩散消耗系数；
R—距中心的浆液有效扩散半径(m)，R＝r+L；
r—注浆段注浆孔布孔半径(m)；
L—浆液径向扩散距离(m)；
H—注浆段高(m)；
n—岩层平均裂隙率；
β—浆液充填系数；
m—浆液结石率。
浆液扩散胶凝后，能起到堵水和加固作用的范围通常用有效扩散半径来表示。但浆液在岩石裂隙中的扩散实际上是不规则的，不仅在各个方向上不同，而且在同一方向上发育程度(开度、连通性等)不同的裂隙中浆液扩散的远近也不同，因此扩散半径的大小难以准确确定。在设计注浆帷幕厚度和计算注浆量时，通常以浆液在平均裂隙下的有效扩散半径来计算。
根据规范要求，单液水泥浆液的有效扩散半径一般为6～10m。为保证一定的交圈厚度，本实施例取8m。
注浆过程中，浆液的扩散半径随着岩层渗透系数、裂隙开度、注浆压力、灌入时间的增加而增加；随着浆液浓度和黏度的增加而减少。施工时通过采用不同的注浆方法，以及调节注浆压力、浆液的性能和灌入量等参数来控制浆液的扩散范围。因本实施例帷幕注浆的岩体位于断裂带中，岩石破碎，注浆段的平均裂隙率取0.15。
计算得出支洞帷幕注浆的注浆量V2为18147m3。总注浆量如下表所示。
表2注浆量设计表
| 序号 | 类别 | 注浆量/m3 | 备注 |
| 1 | 突泥空洞充填 | 7311 | V1 |
| 2 | 支洞帷幕注浆 | 18147 | V2特殊注浆材料 |
| 3 | 合计 | 25458 |
(2)注浆方式及段高的划分
针对75m的注浆段，设计在裸孔状态下分段前进式注浆，注浆结束后再扫孔并下放花管后再次进行分段注浆。
裸孔注浆过程中，每钻进5m后，提钻并下探钻孔的稳定情况，若孔壁稳定则最长25m为一段高进行注浆；若发生塌孔情况，则5m～25m为一段高进行注浆，一序孔施工过程中主要以小段高进行注浆；破碎严重的地层以5～ 10m为一段高进行注浆。
花管下放后设计每10m～25m为一注浆段。在施工过程中可以依据施工情况进行动态调整。
(3)注浆终压及注浆结束标准
注浆过程分为三个阶段，充填注浆主要是对支洞周边大空洞进行充填，初步设计注浆段终压值应为静水压力值的1倍～2倍。充填注浆结束压力取 3MPa到6MPa范围内。
第二阶段注浆段成孔过程注浆阶段以成孔为目的，以定量注浆的方式进行，暂不设定注浆结束压力。
第三阶段(花管劈裂挤密注浆)主要针对支洞周边含水断层泥进行劈裂挤密，达到注浆加固的目的。
P＝δ+δt
P为劈裂压力，δ为平均水平主应力，δt为抗拉强度(本次计算取0)。
预测4#支洞300m埋深位置左右最大水平主应力量值为9.50～17.90MPa，本次计算平均值得13.7MPa，最终计算挤密劈裂注浆结束压力为13.7MPa。本压力值为初步计算值，最终根据一序孔实际施工情况进行动态调整。
当注浆泵量降为50～60L/min且注浆压力达到终压时，注浆压力稳定 20～30min后可结束该孔段的注浆工作。
(4)注浆特殊情况处理
在注浆过程中，如发现往止浆墙串浆的现象发生，立即停泵。同时采取少量多次注浆的方式进行。采用多孔轮流注浆的方式进行。
在注浆过程中，由于岩层或止浆塞自身原因，导致止浆效果不好发生返浆现象。孔口一旦发现返浆现象，必须立即停泵进行压水，防止埋塞的现象发生。压水后，立即起钻检查止浆塞，如止浆塞本身没有发生损坏现象，则证明所选止浆位置止浆效果较差发生返浆现象，应继续寻找塞位，保证较好止浆效果。
4.4注浆监测及监控
制浆站拟采用计算机全自动控制技术进行浆液配置，并设置现场实验室，试验员随时检测记录原浆密度、析水率、塑性强度等性能指标。
拟采用注浆自动记录仪对注浆压力和流量进行观测和记录，在每次注浆前对自动记录仪进行了校正，保证了数据采集精度。定期对压力表、压力传感器和流量传感器定期进行检查、校正。
5地面注浆效果的检测
本实施例采用声波/超声波测井方式来评价注浆前后围岩的注浆改性效果，具体实施过程中采用钻孔井间联测，以达到提高探测范围精度的效果。
采用本实施例的方法对斜井井筒塌腔区及围岩裂隙进行地面注浆加固，加固效果好，能够有效加固斜井井筒的塌腔区和严重破碎的未掘进施工段，同时也为修复因突泥涌水产生的过水通道、初支变形提供条件。
Claims (6)
1.用于突泥涌水后斜井井筒塌腔区加固的地面注浆施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A：在斜井井筒中邻近突泥涌水最高水位处施工止浆墙；
步骤B：在地面位置布置钻孔，沿斜井井筒轴线方向施工定向注浆钻孔；
在步骤B中，将斜井井筒塌腔区段标记为X4K0+504桩号段，则地面注浆加固区域设定为X4K0+475～X4K0+550桩号段，其中，X4K0+475～X4K0+504桩号段为受突泥涌水影响的斜井井筒段，X4K0+504～X4K0+550桩号段为斜井井筒未掘进施工段；
沿斜井井筒轴线方向向X4K0+475～X4K0+550桩号段斜井井筒塌腔区域开设三个定向注浆钻孔：C1钻孔、C2钻孔和C3钻孔；C1钻孔至X4K0+475桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为7.19m，C1钻孔至X4K0+505桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为5.1m，且C1钻孔自X4K0+505桩号段开始与斜井井筒轴线平行；C2钻孔至X4K0+475桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为3.25m，C2钻孔穿过X4K0+505桩号段待施工斜井井筒掌子面顶壁，且C2钻孔穿过X4K0+520桩号段待施工斜井井筒掌子面的中心；C3钻孔至X4K0+475桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为7.28m，C3钻孔至X4K0+505桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为5.1m，且C3钻孔自X4K0+505桩号段开始与斜井井筒轴线平行；
沿斜井井筒轴线方向向X4K0+475～X4K0+550桩号段斜井井筒的顶部和两帮分别开设定向注浆钻孔：一序孔JⅠ-1、JⅠ-2和JⅠ-3，二序孔JⅡ-1、JⅡ-2和JⅡ-3，以及三序孔JⅢ-1、JⅢ-2和JⅢ-3；JⅠ-1和JⅠ-3、JⅢ-1和JⅢ-3以及JⅡ-1 和JⅡ-3分别分布于斜井井筒的两帮，JⅠ-2、JⅡ-2和JⅢ-2分别分布于斜井井筒的顶部；JⅠ-1和JⅠ-3关于斜井井筒中轴线所在垂直面对称，JⅢ-1和JⅢ-3关于斜井井筒中轴线所在垂直面对称，JⅡ-1 和JⅡ-3关于斜井井筒中轴线所在垂直面对称，JⅠ-2和JⅡ-2关于斜井井筒中轴线所在垂直面对称，且斜井井筒一帮自上而下依次为JⅠ-1、JⅢ-1和JⅡ-1；
JⅠ-1至X4K0+475桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为7.19m，JⅠ-1至X4K0+505桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为5.1m，且JⅠ-1自X4K0+505桩号段开始与斜井井筒轴线平行；JⅡ-1至自X4K0+475桩号段开始与斜井井筒轴线平行，且JⅡ-1至斜井井筒内壁的垂直距离为4.63m；JⅢ-1至自X4K0+475桩号段开始与斜井井筒轴线平行，且JⅢ-1至斜井井筒内壁的垂直距离为5.1m；JⅠ-2至X4K0+475桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为7.59m，JⅠ-2至X4K0+505桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为5.1m，且JⅠ-2自X4K0+505桩号段开始与斜井井筒轴线平行；JⅢ-2至X4K0+475桩号段斜井井筒内壁的垂直距离为3.25m，JⅢ-2钻孔穿过X4K0+505桩号段待施工斜井井筒掌子面顶壁，且JⅢ-2钻孔穿过X4K0+550桩号段待施工斜井井筒掌子面的中心；
C1钻孔可兼做JⅠ-1，C2钻孔可兼做JⅢ-2，C3钻孔可兼做JⅠ-3；
定向注浆钻孔的结构均分为三级：
一开：直孔段，孔径311.1mm，下入Φ244.5×8.94mm套管，根据地层条件确定下放；
二开：造斜段，孔径215.9mm，下入Φ177.8×8.05mm的套管，下放至斜井井筒X4K0+475桩号处；
三开：注浆段，孔径152.4mm，下入Φ127×7mm的花管，花管长度95m，与二开套管重合20m；
步骤C：对斜井井筒塌腔区进行充填注浆；在步骤C中，所用注浆材料为早强型单液水泥浆液、高强型单液水泥浆液或遇水不分散型单液水泥浆液中的一种或两种及以上的组合；在步骤D中，所用注浆材料为早强型单液水泥浆液、速凝早强型单液水泥浆液、改性水玻璃化学浆液或改性脲醛树脂化学浆液中的一种或两种及以上的组合；
早强型单液水泥浆液的初凝时间为5.5～6.5h，终凝时间为12～14h，28天强度大于或等于10MPa；速凝早强型单液水泥浆液的初凝时间为6.5～7.5h，终凝时间为7.5～8.5h，28天强度大于或等于11MPa；高强型单液水泥浆液的初凝时间为4.5～5.5h，终凝时间为9.5～10.5h，28天单轴抗压强度大于或等于28MPa；遇水不分散型单液水泥浆液的初凝时间为2.5～3.5h，终凝时间为6.5～7.5h，28天强度大于或等于12MPa；改性水玻璃化学浆液的黏度为20mPa.s，胶凝时间为1～50min，结石体强度大于或等于1.5MPa；改性脲醛树脂化学浆液的黏度为50mPa.s，胶凝时间为1min～3h，结石体7天强度大于或等于5MPa；
步骤D：对斜井井筒突泥涌水段围岩进行围岩加固注浆，在斜井井筒突泥涌水段形成围岩加固帷幕；
步骤E：破除斜井井筒内的止浆墙，完成地面注浆加固。
2.根据权利要求1所述的用于突泥涌水后斜井井筒塌腔区加固的地面注浆施工方法，其特征在于，分别采用3台钻机施工定向注浆钻孔，定向注浆钻孔的施工次序为：
钻机1：C1、JⅠ-1、JⅡ-1和JⅢ-1；
钻机2：C2、JⅠ-2、JⅡ-2和JⅢ-2；
钻机3：C3、JⅠ-3、JⅡ-3和JⅢ-3。
3.根据权利要求1所述的用于突泥涌水后斜井井筒塌腔区加固的地面注浆施工方法，其特征在于，直孔段为50m，造斜段为256～271m，注浆段为74～80m。
4.根据权利要求1所述的用于突泥涌水后斜井井筒塌腔区加固的地面注浆施工方法，其特征在于，待花管下放至设计位置后，用充填材料将花管与钻孔孔壁之间的环形空间填充；充填材料的析水率小于5%，初凝时间为30～60min，终凝时间为6～10h，早期强度控制在0.5～2.0MPa。
5.根据权利要求1所述的用于突泥涌水后斜井井筒塌腔区加固的地面注浆施工方法，其特征在于，在步骤C中，采用套管孔口封闭和纯压入式注浆方式，充填注浆结束压力为3～6MPa；
在步骤D中，当注浆泵流量降为50～60L/min时，且注浆压力达到12～15MPa时，注浆压力稳定20～30min后结束挤密劈裂注浆。
6.根据权利要求1所述的用于突泥涌水后斜井井筒塌腔区加固的地面注浆施工方法，其特征在于，在步骤D中，围岩加固注浆分两阶段进行：
第一阶段：短段前进式分段注浆，初步加固X4K0+475～X4K0+550桩号段斜井井筒钻孔周围地层，稳定成孔，保证后续钻孔及花管的正常下放和安装；
第二阶段：花管分段劈裂挤密注浆，花管安装固结完成后，在花管内分段前进式或后退式注浆，并使用止浆塞分段止浆，对周围地层进行初步劈裂挤密加固。
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Citations (7)
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|---|---|---|---|---|
| CN103089275A (zh) * | 2013-01-16 | 2013-05-08 | 山东大学 | 富水极破碎围岩隧道塌方段围岩控制方法 |
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| CN204140092U (zh) * | 2014-07-11 | 2015-02-04 | 玉溪大红山矿业有限公司 | 一种有效加固围岩及封堵地下涌水的斜井深孔注浆结构 |
| CN106837382A (zh) * | 2016-12-20 | 2017-06-13 | 北京中煤矿山工程有限公司 | 一种地铁隧道围岩地面预注浆加固工艺 |
| CN107386309A (zh) * | 2017-08-15 | 2017-11-24 | 山东大学 | 凹陷矿山大流量高流速管道裂隙型岩溶突涌水封堵方法 |
| CN108316948A (zh) * | 2018-02-01 | 2018-07-24 | 山东交通学院 | 一种富水软弱地层突水突泥后的注浆处治方法 |
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