斜井井筒过流沙层方案优化.doc

本文由邪恶图片 整理发布本文档下载自，内容可能不完整，您可以点击以下网址继续阅读或下载：斜井井筒过流沙层方案优化分享一篇有关斜井施工的方案斜井井筒过流沙层方案优化李昌鸿1，李威威2（1.汝州市安全生产监督管理局，河南汝州467500；2.瑞平煤电有限公司张村矿，河南平顶山467000）摘要本文通过对斜井水文地质条件的分析,提出了过第三层流沙层的多种方案,钻探施工取样分析及水压测定,确定该流沙层具强导水及强流动性,本着经济合理,技术可行,安注浆后钻探结果表明斜井涌水量仅全可靠,方案最优原则,优选工作面预注浆法治理流沙层，为0.5m3/h,采用普通法施工安全通过该流沙层,实现的工程无事故。关键词斜井；流沙层；方案优化中图分类号：TD265.4 8文献标志码：B文章编号：1009-0797（2012）01-0014-03平顶山市瑞平煤电有限公司张村矿位于河南省汝州市朝川矿区中部，面积约9.9km2。矿井核定生产能力150万t/a，主采煤层二叠系山西组二1煤，开采标高为0m-600m。矿井开拓方式为斜副井为一对斜井，风井为井单水平上下山开拓，主、立井，通风方式为中央并列抽出式通风。33.1流沙层位置确定及判断标准1工程概况张村矿主井设计为皮带提升斜井（以下简称斜井）设计长度925m，其中明槽段28m，表土段301m，截至基岩段596m。开工日期为2003年1月26日，2005年7月底施工完毕。根据地质资料分析，表土层共分12层，其中主要含水沙层、砾石层有3层，斜巷采用普通法直接通过第一层、第二层流沙层，第一层流沙层涌水量为15m3/h，第二层流沙层涌水量为20m3/h。流沙层位置确定根据明斜井表土段地质剖面图资料预测，斜井于开口后167.02m处斜井底板开始揭露第三层流沙，流沙层真厚度3.3m，斜井全部穿过流沙斜距为22.63m。设计斜井开口后162m处布置钻场，打钻控制流沙层位置，取岩芯鉴定含土率，打钻结束后测定水压。在斜井工作面底部左、中、右布置3个钻孔，其中左右/doc/1ec500d2360cba1aa811dab9.html两个钻孔倾角为18，中间为16，方位同斜井施工方位。要求：钻孔穿过流沙层5m。钻孔设计参数见图1。斜井工作面2斜井水文地质条件第三层流沙层左孔、右孔终孔位置中孔终孔位置根据井检孔和已揭露的斜井水文地质资料分二流沙层水力联系明显，第二析，斜井表土段第一、层流沙层下部20m（据开口位置110m）以下为亚粘土，为隔水层，下部三层流沙层与上部一、二流沙层水力联系弱，所以将表土段分为两个水文单元。分界点为斜井开口后110m，其上为上部水文单元，包二流沙层，流沙层含土量比较大，并且有砾括一、石、姜石块分布在其中，细沙、粉沙流动性较小，正常施工法顺利通过；其下第三流沙层为下部水文单元。由于该单元与上部单元同形成于第四系，形成条件具有可类比性，且形成时间早于上部单元，二、三层流沙层间距21.6m，第三层流沙底板岩性为沙质粘土，所以预测第三层流沙、砾石、姜石含量较一、二层流沙多，细沙、粉沙流动性较小或弱，含水量大，且带承压性质，疏放水后形成较大空洞的可能性较小，地表不会产生大的下沉。14图1探流沙层位置钻孔布置剖面图3.2流沙层判断标准3.2.1流沙层含土率用麻花钻杆钻取岩芯，每隔2m取一次，判断岩芯含土率。岩芯含土率临界值为30%。3.2.2水压测定（1）用水压表测定钻孔口压力，临界值为0.5个大气压。（2）目测判断法。钻杆拔出时，观察钻孔是否向外涌水、涌沙，涌涌沙量多少，压力大小如何，进行定性判断。涌水、水量大、涌沙量大，流沙层具有强导水性，较强失稳；涌水量大、涌沙量较小，流沙层具有较强导水性，该层具有一定的稳定性；涌水量及涌沙量都较小时，流沙层具有弱导水性，比较稳定。3.2.3流沙层判断标准如果含土率小于临界值或水压大于临界值，则较强流/doc/1ec500d2360cba1aa811dab9.html动性。涌水量大，判断该层流沙为强导水性、涌沙多，对施工影响很大，必须采取特殊措施施工；如果含土率大于临界值或水压小于临界值，则判断涌沙少或不涌沙，该层流沙为弱流动性。涌水量小，对施工影响小，可采取普通法施工。效后方可采用普通法施工斜井。5工作面预注浆施工方法及安全措施44.1施工方案论证施工方案的提出斜井过流沙层的方法很多，根据本次施工斜井的水文地质条件，特提出6个施工方案如下：4.1.1地面预注浆适用条件：含水层距地表较近，流沙层涌水、涌沙大。优点：注浆站操作方便，不需另设下料系统，造浆能力大，与斜井可以平行作业。缺点：注浆工程量大，注浆地点不容易控制，斜井底部交圈形成困难，封堵效果较难保证。4.1.2降水井法适用条件：地面建筑物少，流沙层涌水量很大。优点：工作量小，与斜井可以平行作业。缺点：排水时间长，漏斗形成容易造成地表不均匀沉降，对工业广场内重要建筑物主井绞车基础和锅炉房影响较大，不利于安全生产。4.1.3工作面预注浆法适用条件：针对性强。优点：注浆工程量小。缺操作不方便，需要另设下料系统，点：工作面狭小、与斜井不能平行作业。4.1.4地面预注浆与降水井综合法适用条件：流沙层涌水量较大，涌沙量较大。优点：注浆工程量相对较小。缺点：占地面积大，工程费用高。4.1.5降水井与工作面预注浆综合法适用条件：工作面涌水量较大，涌沙量较小。优工程量较大，费用较高。点：流沙治理效果好。缺点：4.1.6工作面直接排水法适用条件：工作面流沙层涌水量、涌沙量都较小或虽涌水量大、涌沙量小。优点：工作量小，治理流沙与掘进可以同时进行。缺点：具有一定的施工难度，循环进度小，要求有较高的施工工艺。4.2施工方案的优化/doc/1ec500d2360cba1aa811dab9.html根据打钻取样分析岩芯含土率为25%，小于临界值；用水压表测定钻孔口压力1.5个大气压，大于临界值。所以判断该层流沙具强导水性、较强流动性.本着经济合理,技术可行,安全可靠,方案最优原则,优选工作面预注浆法治理流沙层，待效果检验有为了保证斜井顺利穿过第三层流沙层，工作面采用预注浆的方法，将水泥-水玻璃双液注到斜井穿流沙层段，在巷道周围造成帷幕，进行堵水、堵沙。5.1工作面止浆墙设计为防止受压浆液和承压水从工作面涌出，保证浆液在最大注浆压力作用下沿表土空隙有效扩散，注浆前应在工作面设置止浆墙。根据第三层流沙层的水文地质条件，设计止浆墙为混凝土（见图2）。斜井混凝土碹混凝土止浆墙砖墙矸石虑水层掘进工作面滤水木箱水窝导水管图2止浆墙设计主要施工步骤及要求：（1）在混凝土止浆墙的后部应做水窝截住巷道漏水和积存工作面涌水，并用水泵排除。（2）砌砖墙（一砖厚），用速凝水泥砂浆抹缝，要求充填严密无孔隙，起到挡水墙和内模的作用。（3）砌砖墙至一定高度充填矸石做虑水层，其厚度1m左右，在虑水层底部放置虑水木箱和导水管，利用导水管引水至排水沟。（4）浇筑混凝土要分层捣固，巷道顶板出尤其应注意施工质量，并与巷道的混凝土碹紧密相连。（5）经试压合格后，即可使用。5.2注浆孔布置注浆方式采用前进式注浆顺序，注浆小分段长度2m，浆液有效扩散半径1.5m，注浆孔布置形式呈放射状孔，终孔位置应满足浆液有效扩散半径的要求，以保证形成足够的注浆壁。设计终孔位置超出巷道荒断面轮廓线2m，终孔间距基本相同。5.3注浆孔施工钻进注浆孔钻机使用MK-150液压钻机，注浆孔开孔直径110mm，下外径108mm孔口管，注浆孔水玻璃浓度Be为50，水直径75mm。注浆液配比：泥使用42/doc/1ec500d2360cba1aa811dab9.html5号普通硅酸盐水泥，附加剂使用白石灰作为速凝剂，磷酸盐作为缓凝剂。凝胶时间控制在10min，抗压强度10MPa。安全措施：检查安放钻机作业地点情况，加强支护，以（1）确保安全施工。15煤矿现代化2012年第1期总第106期（2）清理作业地点，备好水源及疏通排水沟。（3）钻机在距离巷道工作面3m左右初就位，并保证平稳。（4）按照设计给出钻孔方位、倾角。（5）在巷道内用4根点柱固定钻机。（6）先注布置在巷道顶板上的注浆孔，后钻主巷道两侧孔，最后钻注底板孔。（7）钻进注浆孔要轻压、慢速，给进均匀，少串动钻具，防止塌孔。（8）严禁使用弯曲钻具，并经常检查处理。（9）随时注意孔内坍塌和冲洗液循环情况，当发现有2/3的冲洗液漏失或孔内有坍塌时，可停止注浆。注浆时，先对冒落漏斗充填注浆，后对破碎带或空隙注浆。（10）打眼埋设孔口管，要求能够承受最大注浆压力，孔口管应装有用于密封的填料盒及高压阀钻头要有过水间隙，以降门，以防突水。钻进作业，低水压有利于钻进。5.4注浆施工在地面建筑注浆站，斜井安设输浆管路系统。造浆设备布置在井口附近，注浆管路沿井筒敷设至钻进压水注浆扫孔注浆工作面。注浆工序：钻进。注浆标准：注浆终压5MPa。巷道工作面附近发生冒顶出现冒落拱且未充满巷道时，应先充填骨料而后注浆，以恢复施工。安全措施：（1）保持注浆泵、搅拌机、混合器、孔口装置、管路及测试仪表等的正常运转和使用可靠。注浆前，缸认真检修注浆机具，要被用注浆泵，备齐活塞、套、拉杆等易损部件。（2）注浆系统应进行耐压试验，试验压力不低于1.5倍注浆终压，并维持1015min不泄压。遵守精心操作，运转中经常检查有无不吸收操作规程/doc/1ec500d2360cba1aa811dab9.html、浆等异常情况。注浆泵出现故障及时更换备用泵，水泥浆搅拌机出故障及时检修，并向孔注入一定量的清水，防止杜塞。（3）掌握注浆泵排量和注浆压力，保证形成注浆壁或隔水帷幕。首先压水试验，先一台泵压水，不升压时用两台泵压水，泵的排量由小逐渐增大。观测并记录泵的排量和注浆压力的变化情况，调节排量要及时、均匀、准确，防止忽大忽小。遇有压力，流量突变，查明原因及时处理。（4）一般先注入一定量希浆后再逐级加大。要连续注浆，防止跑浆。（5）加强设备维护，精心操作，确保正常运转。加强泵排量的观测与调节，保持不间断注浆。（6）要求掌握好注浆终压、终量。停泵时及时关闭孔口阀门，防止倒浆。5.5注浆效果检验注浆后巷道剩余涌水量，采用打检查孔作放水试验的方法来确定。如果注浆堵水有明显效果时，可利用后期注浆孔作放水试验，预计巷道剩余涌水量。注浆后巷道剩余涌水量不大于10m3/h为合格。效果检验合格后方可采用普通法施工。否则继续注浆直至效果合格为止。6结束语注浆后巷道涌水量采用打检查孔方法来确定。注浆凝固一定时间后，采用钻机钻探，钻探深度25m，巷道涌水量仅为0.5m3/h,可见注浆效果明显,采用普通法施工安全通过了第三流沙层,避免了事故发生,确保了矿井的安全生产。参考文献1宁超.平顶山市瑞平煤电有限公司张村矿矿井地质报告R.河南平顶山：平顶山市瑞平煤电公司，2007年.2刘在斌.瑞平煤电有限公司张村矿矿井防治水平顶山市瑞平煤电公整体规划R.河南平顶山：司，2008年.3杨孟达,刘新华,王英等.煤矿地质学M.北京:煤炭工业出版社,2000.4房佩贤,廖资生等.专门水文地质学M.北京：地质出版社,19875陈兆炎,苏文智,郑世书.煤田水文地质学M.北/doc/1ec500d2360cba1aa811dab9.html京：煤炭工业出版社,1992.6郑世书陈江中孙亚军专门水文地质学M.徐州：中国矿业大学出版社1999.作者简介李昌鸿，1968年7月，男，汉族，助理工程师，1992年毕业于郑州煤炭工业学校，现在汝州市安全生产监督管理局工作。（收稿日期：2011-7-28）InclinedshaftafterquicksandlayerschemeoptimizationLiChangHong1，LiWeiWei2