竖井壁后溶腔处理方法浅析

1、竖井壁后溶腔处理方法浅析 摘 要：老挝甘猛省钾盐矿竖井工程建设施工中，建成后发现竖井砼壁后有溶腔现象，经中科院物理力学研究所采用超深波对全竖井进行探测分析，证实竖井壁后溶腔的存在部位，并分析出产生溶腔的原因和处理方案，经采用科学配比的充填材料和合理的施工方法，终于圆满完成了施工任务。通过总结经验，研究探索出防治钾盐矿竖井产生壁后溶腔的方法，为钾盐矿后续竖井工程的设计和施工积累经验，属钾盐矿山工程同行业首创。 关键词：钾盐矿 竖井壁后溶腔 镁水泥 尾盐 中图分类号：td87 文献标识码：a 文章编号：1007-3973（2013）008-013-03 1 工程概况 1.1 工程设计概况 主井设计

2、竖井净直径5m，井深580m，竖井壁厚度为500mm，单层钢筋混凝土支护，混凝土强度等级为c25。具体情况参见表1。 1.2 竖井建成后情况 （1）井壁淋水：井壁无淋水。 （2）涌水：实测井筒中部截水仓涌水量为1.34m3/h，井底集中涌水量为0.56m3/h。 （3）溶腔分布：根据中国科学院物理力学研究所对主井的检测报告，主井空腔分布见图1。 2 井筒治理施工技术方案 施工方案及步骤： （1）石盐段井壁溶腔采用充填连续级配的砂和碎石，最后用水泥砂浆进行注浆固结砂石级配料。 （2）光卤石段井壁溶腔采用以镁水泥为粘结剂、尾盐做骨料的充填料进行充填。 （3）井筒0-120m基岩和表土段采用粘土水泥

3、浆进行壁后堵水注浆。 3 具体施工方法 3.1 井底石盐段充填方法 首先将作业吊盘下放至-215m水平，风筒、风水管及溜灰管等施工所需的悬吊设施也下放至吊盘位置，然后对井壁进行对称开窗，开窗结束后向壁后溶腔内充填级配砂石料。 充填级配砂石料过程中，井筒水位会因物体的充入而被挤排上升，所以，施工中必须一边充填级配砂石料一边进行排水工作，保持井筒内的水位不会上升为原则。 级配砂石料在地面砼搅拌站拌合后用溜灰管下放至井下工作面。 井壁开窗采用风镐人工修凿方式，严禁采用放炮形式开井壁窗口。 3.1.1 充填料下放 井底溶腔采用级配碎石充填，因充填期间绞车不能提升砂石级配料，因此，采用溜灰管下放充填材料

4、充填井壁溶腔。 3.1.2 充填工艺及流程 级配砂石料用溜灰管直接从窗口充填至井壁内，而砂浆则采用jrd500型砂浆泵注浆充填，砂浆泵布置在井内下层吊盘上，砂浆在井口搅拌站制作后通过溜灰管输送至上层吊盘上，再通过溜槽将砂浆溜入砂浆泵内。 井壁开窗砂、碎石地面搅拌混合均匀溜灰管下放溶腔充填井壁打孔井壁注砂浆。 级配料搅拌溜灰施工过程见图2。 施工中为保证砂和碎石料在无缝钢管的流动性、和易性，可适当加入其他改善流动性的和易性材料，添加材料为无毒无害和不影响混凝土井壁质量。 3.1.3 充填料计算 3.1.4 级配碎石充填注意事项 （1）搅拌；地面每次配料搅拌时间不能低于1min，这样可以保证流动性

5、和充填后的密实，同样便于最后的注浆加固。 （2）排水；级配碎石充填空腔时必然导致井筒积水标高上升，为保证吊盘和排水泵安全，所以井下排水人员必须随时观察水面和保证排水正常维持水面在一定位置，井筒抽出的井筒积水为饱和盐溶液直接排放对环境污染严重，根据现有铺设排水管路必须将井底积水排放到厂区西南角的池中。排水同时派人检查管路是否漏水和破损已达到污染水源按规定排放到水池中。 （3）设备；水泵在充填前必须对地面和井下水泵全面检查，保证充填期间水泵为一开一备。 （4）井壁观察；充填溶腔时级配碎石置换积水必然导致井底井壁受力变化，所以井下充填施工人员必须对井壁变化情况时刻关注，并将观察情况汇报现场施工队长或

6、技术员。 （5）测量；充填级配碎石是要做到没班测量，测量溶腔内充填料上升表高和井底沉渣的上升情况。做到每班测量每班记录，为备料做到有据可查。 3.2 井筒光卤石段井壁充填镁水泥施工方法 3.2.1 施工方法 在第一阶段的井底级配砂石料充填施工结束后，首先把吊盘提升至-200m标高，然后开窗检查壁后溶腔情况，测量后即可进行充填。 壁后充填结束后，在封闭窗口时，必须在每个窗口位置预埋一根注浆管，目的是井壁充填结束后要对其进行壁后注浆，保证井壁不留空腔，使井壁有足够的围抱力。 预埋注浆管采用dn32mm钢管，长度视井壁溶腔宽度决定，但注浆管必须要做成花管，管子周边留有孔洞，不堵塞管子才能保证注浆效果

7、。 每间隔约15米为一个段高，后一段按照前一段的施工方法施工，逐段向上进行。 -100米标高有一个联道与井壁相贯通。因此，当施工到此位置时，首先将-100米以下井壁充填满，再在通道上方3-5米位置井壁上开窗，等通道的模板架设好后，再从窗口往下充填，但要确保巷道模板不被充坏，采用间断式充填。 施工中，当空腔较大时采用尾盐做骨料，镁水泥做粘结剂的混合物进行充填。而小空腔则采用镁水泥尾盐浆进行充填。 首先对井壁进行开窗，然后用溜灰管下放镁水泥充填材料进行壁后充填。待较大溶腔充填处理结束后，再用砂浆注浆泵对小溶腔井壁进行注浆充填。充填作业利用吊盘进行，吊盘根据工程施工需要提升或下降，为减少施工中的风水

8、管及溜灰管等悬吊设施重复拆除或接长，宜采用上行式充填作业。 3.2.2 采用镁水泥、尾盐做充填料的特点 -215m-65m井壁溶腔拟采用镁水泥为粘结剂、尾盐做骨料进行充填，采用此种材料充填井壁溶腔具有以下优点： （1）与混凝土、光卤石、石盐以及其他各种物料都具有良好的胶结性； （2）能够固结矿体表面的水，成型硬化后与矿体接触紧密； （3）具有较高的强度； （4）配方所需物料简单，可操作性较强。 （5）由于镁凝结剂本身含有mgcl2，采用以镁治镁的思路，充填料耐卤水性较好。 3.2.3 充填料配合比 镁水泥尾盐混合物配合比：（mgo：mgcl2）：尾盐：小二（1：1.5）：14：1。 3.2.4

9、 镁水泥尾盐充填工艺流程 井壁开窗镁水泥、尾盐地面搅拌混均匀溜灰管下放充填料封窗口小溶井壁打孔注浆。工艺流程见图3。 3.2.5 镁水泥尾盐浆注浆工艺流程 吊盘提升定位井壁打孔检查安装注浆管镁水泥、尾盐地面搅拌混匀溜灰管下放注浆材料吊盘砂浆泵受料注浆注浆管封堵。 施工中设备布置和流程参见图4、图5。 3.2.6 井壁充填位置和施工顺序 根据中科院力学所提供的地质雷达图，可以分析出井壁溶腔的大小和位置，结合副井空腔充填和主井上部上盐层充填效果。主井拟采用分段上行式充填，充填段高暂定15m为一段，施工中根据壁后溶腔实际情况再进行适当调整段高。 4 注浆压力控制 注浆压力以有效充填较小空腔，同时不引

10、起井壁开裂和凸起为原则。镁水泥尾盐浆充填时，只有保证注浆压力才能保证井壁溶腔能被充填饱满密实。 5 镁水泥尾盐浆充填过程中注意事项 要求井下注浆人员必须和井上人员进行密切配合、协调。井下注浆施工人员须随时观察吃浆量变化及窜浆情况，对于注浆过程中发现的情况及时采取合理的措施进行处理或通知井上人员停止注浆。 在注浆过程中出现异常情况和解决措施： （1）跑浆。若出现跑浆现象时，可在跑浆的裂缝中用木楔、棉纱、棉丝等物嵌塞或配合糊堵水泥水玻璃速凝胶泥，并作间歇式注浆，但间歇注浆时间不宜过长，不能超过凝胶时间；当跑浆严重时，可改变浆液配比、缩短凝胶时间来加以控制；如采用上述方法均不见效时，可重新补孔，进行补注。 （2）窜浆。当发生窜浆时，应当及时关闭窜浆孔的孔口阀门，注浆孔的注浆量在可能的情况下，应加倍注入。 （3）长时间不上压。产生这种现象的原因，一般是超扩散，应必须首先查明有无浆液流失、泵的吸浆是否正常，根据地质条件资料，钻孔附近是否有大裂隙等。然后，根据不同情况，采取相应的措施。如有浆液的流失，应及时采用封堵，调浓浆液、缩短凝固时间、间歇注浆等措施加以控制；如因注浆不正常，则应采取措施加以排除；如有