CN115030727A - 对已完成设备安装的井筒内出现局部淋水危害的治理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种对已完成设备安装的井筒内出现局部淋水危害的治理方法，包括S1、将井筒由上至下分为若干注浆分段；S2、施工注浆环道；S3、在注浆环道内设计用于封堵对应注浆分段内所有淋水部位的帷幕注浆钻孔；S4、钻进所有一序孔；S5、向所有一序孔内注浆；S6、根据一序孔施工完成后的注浆效果，调整二序孔布设的具体位置与需钻进的具体数量；S7、钻进所需二序孔；S8、向所有二序孔内注浆，完成对井筒局部淋水的封堵治理。本发明可针对已经完成设备安装的井筒，其局部存在非集中式、但对井筒安全运行有影响的淋水问题，在无地表施工的条件下，也能低成本的有效封堵井筒的局部淋水，确保井筒的安全运行。

Description

对已完成设备安装的井筒内出现局部淋水危害的治理方法
技术领域
本发明涉及矿井水害防治技术领域，尤其涉及一种对已完成设备安装的井筒内出现局部淋水危害的治理方法。
背景技术
立井开拓是矿井建设的主要开拓方式之一，井筒为采矿中最重要的井巷工程，是井下通往地面、矿井运送物资及工作人员、通风的入口，也是采矿安全保障系统的重要组成部分，对采矿的重要性不言而喻。我国水文地质条件复杂，采矿水害不断出现，采矿井筒通常会发生严重变形、破裂导致井壁渗水，对矿井的安全生产造成极大的安全隐患。
注浆堵水是我国矿井水害防治的重要方法，注浆技术是岩土工程学的一个分支，该技术是将一定材料配置成的浆液，用压送设备将其灌入地层或缝隙内使其扩张、胶凝或固化，以达到加固地层或防渗堵漏的目的。目前，我国的注浆封堵主要有以下两种方法：
一、井筒地面帷幕注浆封堵，其主要针对于涌水量较大、未开挖井筒的超前治理，建设井筒的地表处必须有足够的面积供施工设备运行。
二、壁后注浆封堵，因需要从井壁内放入注浆管等注浆设备，所以其主要针对已完成开挖但还未进行设备安装、集中出水的井筒涌水治理。
经过长期的使用实践，我们发现，对于已经完成设备安装的井筒，其仍然会存在局部非集中式的淋水现象，在地层内不同物质的掺和作用下，这种淋水的酸碱度高，对井筒筒壁的腐蚀作用强，安全隐患大，严重影响设备的安全提升，而不论是上述哪种方法都无法有效地解决该问题，其理由如下：
一、井筒地面帷幕注浆封堵是从地面开始钻设注浆孔，只有在拥有地表施工条件的采矿区才能进行，且实施过程中注浆孔的无效钻进距离过长，往往会导致施工难度大、施工成本过高；而在灌浆过程中，浆料顺注浆孔内壁由地表向下流，势必会先灌入位于上方的地层或缝隙中，在浆料的粘连作用下，位于上方地层或缝隙处孔壁上往往会出现鼓包现象，不仅使浆料下流受到阻力，还会使注浆孔的孔径变小，严重影响注浆速度，更甚者还会使浆料直接跳过鼓包正下方的地层或缝隙，导致治理失效。
二、将注浆管等注浆设备插入已完成设备安装的井筒，属于严重违法行业安全生产的行为，如需采用壁后注浆法，则必须先将井筒内的设备移除后再进行，而在设备一拆一安的过程中，不仅需要耗费大量的人力物力，成本过高，且其施工危险性太大，不符合安全生产的要求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种施工条件要求较低、成本低、安全更有保障、注浆效果更好的对已完成设备安装的井筒内出现局部淋水危害的治理方法。
本发明提供的这种对已完成设备安装的井筒内出现局部淋水危害的治理方法，包括如下步骤：
S1、通过对井筒实际淋水部位进行调查，并结合井筒掘进过程中的水文地质资料进行综合分析，将井筒由上至下分为若干注浆分段，各注浆分段内上下相邻淋水部位间的垂直距离不大于上下相邻两中段巷道间的垂直距离，各注浆分段的总高不大于三个相邻中段巷道间的垂直距离；
S2、根据S1中确定的注浆分段施工一个一对一布置的注浆环道，其具体施工过程如下：
S21、在注浆分段上方的第一个中段巷道内施工一条通往井筒中心的联络巷道；
S22、通过S21中的联络巷道施工一个绕井筒外围布置的注浆环道；
S3、在注浆环道内设计用于封堵对应注浆分段内所有淋水部位的帷幕注浆钻孔，其具体施工过程如下：
S31、根据注浆环道的大小，在注浆环道的中心位置设计一圈垂直向下布置的帷幕注浆钻孔；
S32、将上述帷幕注浆钻孔分为沿注浆环道中心线走向依次交替布置的一序孔和二序孔，且相邻一序孔等间距布置；
S33、将所有位于各中段马头门处一序孔和二序孔由上至下的分为一段、二段、……n段,n为正整数；
S4、钻进所有一序孔，其中，不分段的一序孔贯穿整个注浆分段布置，一段一序孔从注浆环道开始钻进直至距离下方相邻马头门顶板3m位置处，二段一序孔至(n-1)段一序孔均从上方相邻马头门开始钻进直至距离下方相邻马头门顶板3m位置处，n段一序孔从上方相邻马头门开始钻进直至注浆分段底部；
S5、向所有一序孔内注浆，注浆结束后，待凝8小时；
S6、根据一序孔施工完成后的注浆效果，调整二序孔布设的具体位置与需钻进的具体数量；
S7、钻进所需二序孔，其中，不分段的二序孔贯穿整个注浆分段布置，一段二序孔从注浆环道开始钻进直至距离下方相邻马头门顶板3m位置处，二段二序孔至(n-1)段二序孔均从上方相邻马头门开始钻进直至距离下方相邻马头门顶板3m位置处，n段二序孔从上方相邻马头门开始钻进直至注浆分段底部；
S8、向所有二序孔内注浆，注浆结束后，待凝8小时，完成对井筒局部淋水的封堵治理。
在所述步骤S8中，如注浆完成后，封堵效果未达到设计要求，需在注浆环道外侧环绕设多个截水疏干硐室，每个截水疏干硐室内至少施工1个贯穿对应注浆分段的截水疏干钻孔。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、通过对实际淋水部分的调查，将井筒分成若干注浆分段，只需要在注浆分段上方靠近井筒的周边施工一个与相邻中段等高的注浆环道，就能完成帷幕注浆钻孔的布置，不但可适用于无地表施工条件的采矿区，使推广性更强；且大大缩减了注浆钻孔无效钻进的距离，从而提高了注浆钻孔有效钻进的比重，降低了施工难度大和施工成本过高。
2、在注浆环道内针对淋水部位进行注浆，缩短了注浆段高，从而有效降低了上方浆料粘连鼓包时对注浆分段底部的影响，不但使注浆封堵速度更快，而且注浆封堵的效果更好。
3、在注浆环道内进行钻进和注浆施工，避免了井筒内的设备一拆一安的过程，不但省去了不必要的人力物力输出，还使安全性得到了有力的保障。
本发明可针对已经完成设备安装的井筒，其局部存在非集中式、但对井筒安全运行有影响的淋水问题，在无地表施工的条件下，也能低成本的有效封堵井筒的局部淋水，确保井筒的安全运行。
附图说明
图1为本发明中待治理的井筒的横剖结构示意图(井筒内部设备未画出)。
图2为图1中A-A处的剖视结构示意图。
1、井筒；
21、第一中段巷道；22、第二中段巷道；23、第三中段巷道；
31、第一马头门；32、第二马头门；33、第三马头门；
4、联络巷道；
5、注浆环道；
6、帷幕注浆钻孔；61、一序孔；62、二序孔。
具体实施方式
本发明这种对已完成设备安装的井筒内出现局部淋水危害的治理方法，包括如下步骤：
S1、通过对井筒实际淋水部位进行调查，并结合井筒掘进过程中的水文地质资料进行综合分析，将井筒由上至下分为若干注浆分段，各注浆分段内上下相邻淋水部位间的垂直距离不大于上下相邻两中段巷道间的垂直距离，各注浆分段的总高不大于三个相邻中段巷道间的垂直距离；
S2、根据S1中确定的注浆分段施工一个一对一布置的注浆环道，其具体施工过程如下：
S21、在注浆分段上方的第一个中段巷道内施工一条通往井筒中心的联络巷道；
S22、通过S21中的联络巷道施工一个绕井筒外围布置的注浆环道；
S3、在注浆环道内设计用于封堵对应注浆分段内所有淋水部位的帷幕注浆钻孔，其具体施工过程如下：
S31、根据注浆环道的大小，在注浆环道的中心位置设计一圈垂直向下布置的帷幕注浆钻孔；孔深为80m
S32、将上述帷幕注浆钻孔分为沿注浆环道中心线走向依次交替布置的一序孔和二序孔，且相邻一序孔等间距布置；
S33、将所有位于各中段马头门处一序孔和二序孔由上至下的分为一段、二段、……n段,n为正整数；
S4、钻进所有一序孔，其中，不分段的一序孔贯穿整个注浆分段布置，一段一序孔从注浆环道开始钻进直至距离下方相邻马头门顶板3m位置处，二段一序孔至(n-1)段一序孔均从上方相邻马头门开始钻进直至距离下方相邻马头门顶板3m位置处，n段一序孔从上方相邻马头门开始钻进直至注浆分段底部；
S5、向所有一序孔内注浆，注浆结束后，待凝8小时；
S6、再根据一序孔施工完成后的注浆效果，调整二序孔布设的具体位置与需钻进的具体数量；
S7、钻进所需二序孔，其中，不分段的二序孔贯穿整个注浆分段布置，一段二序孔从注浆环道开始钻进直至距离下方相邻马头门顶板3m位置处，二段二序孔至(n-1)段二序孔均从上方相邻马头门开始钻进直至距离下方相邻马头门顶板3m位置处，n段二序孔从上方相邻马头门开始钻进直至注浆分段底部；
S8、向所有二序孔内注浆，注浆结束后，待凝8小时，完成对井筒局部淋水的封堵治理。
在上述步骤S8中，如注浆完成后，封堵效果未达到设计要求，需在注浆环道外侧环绕设8个截水疏干硐室，每个截水疏干硐室内至少施工1个贯穿对应注浆分段的截水疏干钻孔。
以图1和图2为例，有一竖直布置的井筒1的井口标高为+63m，井底标高为-761.9m，井深824.9m，井筒净径5m、荒径5.6m，在井筒1外侧-175m标高处设有第一中段巷道21，在井筒1外侧-215m标高处设有第二中段巷道22，在井筒1外侧-255m标高处设有第三中段巷道23，在-215m标高处的井筒1左右两侧对称开有第一马头门31和第二马头门32，在-255m标高处的井筒1右侧开有第三马头门33，在井筒1外周-180m～-255m标高段内存在多个淋水部位，淋水的PH值为3.2-4.7之间，对井筒1运行安全造成影响，使用本发明进行治理的过程如下：
1、通过对井筒1实际淋水部位进行调查，并结合井筒1掘进过程中的水文地质资料进行综合分析，-180m～-255m标高段内相邻淋水部位间的垂直距离不大于上下相邻两中段巷道间的垂直距离，且-180m～-255m标高段的总高小于第一中段巷道21至第三中段巷道23间的垂直距离，将-180m～-255m标高段的井筒1作为一个注浆分段；
S2、根据S1中确定的注浆分段施工一个一对一布置的注浆环道5，其具体施工过程如下：
S21、在注浆分段上方的第一中段巷道21内施工一条通往井筒1中心的联络巷道4；
S22、通过联络巷道5施工一个绕井筒1外围布置的注浆环道5，注浆环道5规格为2.5mX2.7m，注浆环道5内环半径8.8m、外环半径为11.8m；
S3、在注浆环道5内设计用于封堵对应注浆分段内所有淋水部位的帷幕注浆钻孔6，其具体施工过程如下：
S31、根据注浆环道5的大小，在注浆环道5的中心位置初步设定64个垂直向下布置的帷幕注浆钻孔6，帷幕注浆钻孔6距离井筒1中心半径为10.3m；
S32、将上述帷幕注浆钻孔6分为沿注浆环道5中心线走向依次交替布置的一序孔61和二序孔62，且相邻一序孔61等间距布置；
S33、将所有穿过第一马头门31、第二马头门32、第三马头门33布置的一序孔61和二序孔62由上至下的分为一段和二段；
S4、钻进所有一序孔61，其中，不分段的一序孔61贯穿整个注浆分段布置，孔深为80m；位于井筒1左侧第一马头门31上方的一段一序孔从注浆环道5开始钻进直至距离第一马头门31顶板3m位置处，孔深L1为30m；位于井筒1左侧第一马头门31下方的二段一序孔从第一马头门31处开始钻进直至注浆分段底部，孔深L2为44m；位于井筒1右侧第二马头门32上方的一段一序孔从注浆环道5开始钻进直至距离第二马头门32顶板3m位置处，孔深L3为30m；位于井筒1右侧第二马头门32下方的二段一序孔从第二马头门32处开始钻进直至距离第三马头门33顶板3m位置处，孔深L4为38m；
S5、向所有一序孔61内注浆，注浆结束后，待凝8小时；
S6、根据一序孔61施工完成后的注浆效果，调整二序孔62布设的具体位置与需钻进的具体数量；
S7、钻进所需二序孔62，其中，不分段的二序孔62贯穿整个注浆分段布置孔深为80m；位于井筒1左侧第一马头门31上方的一段二序孔从注浆环道5开始钻进直至距离第一马头门31顶板3m位置处，孔深L1为30m；位于井筒1左侧第一马头门31下方的二段二序孔从第一马头门31处开始钻进直至注浆分段底部，孔深L2为44m；位于井筒1右侧第二马头门32上方的一段二序孔从注浆环道5开始钻进直至距离第二马头门32顶板3m位置处，孔深L3为30m；位于井筒1右侧第二马头门32下方的二段二序孔从第二马头门32处开始钻进直至距离第三马头门33顶板3m位置处，孔深L4为38m；
S8、向所有二序孔62内注浆，注浆结束后，待凝8小时，最终达到封堵该井筒1淋水部位的目的，确保井筒运行的安全。

Claims (2)

1.一种对已完成设备安装的井筒内出现局部淋水危害的治理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、通过对井筒实际淋水部位进行调查，并结合井筒掘进过程中的水文地质资料进行综合分析，将井筒由上至下分为若干注浆分段，各注浆分段内上下相邻淋水部位间的垂直距离不大于上下相邻两中段巷道间的垂直距离，各注浆分段的总高不大于三个相邻中段巷道间的垂直距离；
S2、根据S1中确定的注浆分段施工一个一对一布置的注浆环道，其具体施工过程如下：
S21、在注浆分段上方的第一个中段巷道内施工一条通往井筒中心的联络巷道；
S22、通过S21中的联络巷道施工一个绕井筒外围布置的注浆环道；
S3、在注浆环道内设计用于封堵对应注浆分段内所有淋水部位的帷幕注浆钻孔，其具体施工过程如下：
S31、根据注浆环道的大小，在注浆环道的中心位置设计一圈垂直向下布置的帷幕注浆钻孔；
S32、将上述帷幕注浆钻孔分为沿注浆环道中心线走向依次交替布置的一序孔和二序孔，且相邻一序孔等间距布置；
S33、将所有位于各中段马头门处一序孔和二序孔由上至下的分为一段、二段、……n段,n为正整数；
S4、钻进所有一序孔，其中，不分段的一序孔贯穿整个注浆分段布置，一段一序孔从注浆环道开始钻进直至距离下方相邻马头门顶板3m位置处，二段一序孔至(n-1)段一序孔均从上方相邻马头门开始钻进直至距离下方相邻马头门顶板3m位置处，n段一序孔从上方相邻马头门开始钻进直至注浆分段底部；
S5、向所有一序孔内注浆，注浆结束后，待凝8小时；
S6、根据一序孔施工完成后的注浆效果，调整二序孔布设的具体位置与需钻进的具体数量；
S7、钻进所需二序孔，其中，不分段的二序孔贯穿整个注浆分段布置，一段二序孔从注浆环道开始钻进直至距离下方相邻马头门顶板3m位置处，二段二序孔至(n-1)段二序孔均从上方相邻马头门开始钻进直至距离下方相邻马头门顶板3m位置处，n段二序孔从上方相邻马头门开始钻进直至注浆分段底部；
S8、向所有二序孔内注浆，注浆结束后，待凝8小时，完成对井筒局部淋水的封堵治理。
2.根据权利要求1所述的对已完成设备安装的井筒内出现局部淋水危害的治理方法，其特征在于，在所述步骤S8中，如注浆完成后，封堵效果未达到设计要求，需在注浆环道外侧环绕设多个截水疏干硐室，每个截水疏干硐室内至少施工1个贯穿对应注浆分段的截水疏干钻孔。
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