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神寧梅花井煤礦
神寧梅花井煤礦
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1 工程概況

梅花井煤礦回風立井設計井深783.5m,井筒凈直徑6.0m;井壁采用C30混凝土現澆支護,壁厚500mm。

根據井筒檢查孔及實際揭露情況,兩井井筒穿遇表土層10m,基巖風化層50m,自60m進入穩定基巖層,圍巖以砂巖為主,巖石孔隙發育中等,抗外力和抗變形能力一般,遇水易崩解,為弱~中等穩定巖體,總體上工程地質條件較差。立井掘進共穿遇11個含水層,含水層巖性主要為細、中、粗粒砂巖,均為孔隙-裂隙含水,屬于承壓水,水力性質屬層流。

含水層涌水量預計及實際涌水情況見表1所示。

表1 主要含水層及涌水量

序號

巖性

埋深(m)

厚度(m)

預計涌水量

(m3/h)

揭露初期實測

涌水量(m3/h)

1

細砂巖

179.5~213.7

34.2

5~10

5.0

2

細砂巖

232.4~240.0

7.6

3~5

3.0

3

細砂巖

370.0~375.8

15.8

4~6

4.0

4

中砂巖

399.1~406.8

7.7

2~5

2.0

5

中砂巖

425.2~438.3

13.1

2~5

2.5

6

細砂巖

474.2~540.5

66.3

8~15

8.5

7

中砂巖

567.0~586.6

19.6

5~10

8.0

8

中砂巖

602.4~615.4

13.0

15~20


9

粗粒砂巖

618.7~637.6

18.9

25~30


10

細砂巖

647.4~654.4

7.0

2~5

2.0

11

粗石英砂巖

701.2~718.7

17.5

3~5

3.0

由于8含、9含預計涌水量較大,所以采用工作面預注漿法對該含水層進行改造治理。其余含水層采用“帶水”掘進及支護,待井筒落底后進行壁后注漿封堵。

2 注漿設計及效果

(1)工作面預注漿

工作面預注漿前在10含中進行注漿實驗,實驗先采用水泥漿液,預先施工實驗注漿孔8個,各孔注漿前平均單孔涌水量13.2m3/h,注漿后原位套孔單孔涌水量12m3/h。鑒于水泥漿液不能達到封水效果,改用新型溶膠樹脂漿液,同樣布置實驗注漿孔8個,各孔注漿前平均單孔涌水量12.4m3/h,注漿后原位套孔單孔涌水量小于1m3/h。

在實際的注漿施工中采用新型漿液,9含、10含注漿一次完成,采取傘狀布孔,共布設注漿孔24個,注新型溶膠樹脂漿液334.5m3,平均單孔注漿14.9 m3,各孔注漿前平均單孔涌水量21.4m3/h,注漿后原位套孔單孔平均涌水量小于1m3/h。

工作面預注漿結束后,井筒恢復掘進,從揭露的含水巖層可見,孔裂隙發育,孔裂隙中被漿液很好的充填(圖6)。掘進過程中巖層無集中出水現象,僅為沿井壁圍巖少量滲水。掘進完成后預注漿段滲水總量8.4 m3/h,可見預注漿已較好的控制了井筒涌水。

(2)破壁注漿

工作面預注漿結束,井筒落底后,井筒從185m左右井壁有明顯滲漏現象,總涌水50m3/h左右。兩井涌水均表現為順井壁淌水,滲漏點主要分布在井壁模板的接茬縫及井壁破裂點,滲漏點的分布與含水層位沒有明確的對應關系。

破壁注漿的原理見圖5所示。破壁注漿初期采用水泥漿,發現注漿壓力回升快,注漿量有限,封水效果不佳,且返滲嚴重。后來改注新型溶膠樹脂漿液,在井筒整個滲漏段布設注漿孔;縱向上,在注漿段高范圍全部按每模段(3.5m)布設2排孔??悸塹驕諛0褰硬縭巧┫嘍約械牟課?,因此排孔布設于井壁接茬上、下0.6~0.8m位置,注漿孔插花布設;橫向上,按均勻間距布孔,每排布孔8個,孔間距控制在2.35m左右;注漿孔設計深度1.0m。

井筒共施工注漿孔2540,注新型溶膠樹脂漿液2050m3。施工完成后井筒滲漏得到較好的控制,井筒涌水被分別控制在6.0m3/h,注漿成功率分別達到88%。