凍結(jié)管穿馬頭門注漿加固技術(shù)研究

1、凍結(jié)管穿馬頭門注漿加固技術(shù)研究 摘要：地面凍結(jié)管施工結(jié)束后，未進(jìn)行置換注漿，多根凍結(jié)管直穿井下馬頭門頂板，凍結(jié)地層化凍時(shí)地表水會(huì)通過(guò)凍結(jié)管流入井下，造成馬頭門破壞甚至造成垮塌和淹井事故。本文主要針對(duì)以上情況進(jìn)行的構(gòu)件加工制作，特別是分層分段進(jìn)行注漿技術(shù)的有效實(shí)施，避免凍結(jié)管化凍對(duì)馬頭門造成淹井、垮塌事故。 關(guān)鍵詞：地面凍結(jié)管穿井下馬頭門；設(shè)計(jì)加構(gòu)件工；分層分段注漿 1、概況 紅一煤礦建設(shè)規(guī)模2.4mt/a，工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)設(shè)主、副、風(fēng)三個(gè)井筒，井筒凈直徑分別為6.0m、8.0m、6.0m，井筒設(shè)計(jì)深度分別為478m、477.765m和457.5m，穿過(guò)第四系及古近系深度分別為359.1m、361.2

2、m和363.89m，三個(gè)井筒均采用凍結(jié)法施工，凍結(jié)深度分別為412m、432m和455m。 根據(jù)井壁結(jié)構(gòu)圖可知，風(fēng)井基巖段凍結(jié)段高為112m，而根據(jù)井筒檢查孔報(bào)告分析，井筒基巖段揭露地層巖性主要為砂質(zhì)泥巖和粉砂巖，巖體裂隙發(fā)育，含水豐富。對(duì)于基巖段的凍結(jié)孔，在凍結(jié)壁解凍后，凍結(jié)孔的管壁環(huán)形空間將形成上下串通的導(dǎo)水通道，特別是風(fēng)井外排凍結(jié)管穿過(guò)馬頭門，這樣承壓水將通過(guò)導(dǎo)水通道滲、涌入馬頭門兩側(cè)巷道和井筒，進(jìn)而影響井筒正常提升，甚至造成淹井。因此，針對(duì)紅一煤礦風(fēng)井基巖段凍結(jié)壁正面臨即將解凍和正在解凍的時(shí)期，采取對(duì)凍結(jié)孔管壁環(huán)形間隙形成的導(dǎo)水通道在凍結(jié)壁解凍期進(jìn)行注漿。 2、工程地質(zhì)與水文條件 2.

3、1、工程地質(zhì)條件 根據(jù)風(fēng)井井筒檢查孔資料和基巖段施工實(shí)際揭露巖性分析，揭露地層屬于石炭系土坡組（ct），巖性主要以泥巖、砂質(zhì)泥巖和粉砂巖為主，下部以灰黑、黑色泥巖為主。從各巖層rqd值和實(shí)際巖樣分析，揭露段巖性完整性較差，巖體較破碎，裂隙發(fā)育。各種巖性的巖石抗外力和抗變形能力一般，易坍塌，遇水易軟化，為不穩(wěn)定弱穩(wěn)定性巖體，工程地質(zhì)性質(zhì)較差。裂隙可能連通上下含水層，形成上下含水層的通道，富水性強(qiáng)、導(dǎo)水性好。 2.2、水文條件 紅一礦井田內(nèi)無(wú)常年性地表水體，分析認(rèn)為地表水對(duì)井筒的充水影響不大。古近系含水層、石炭系土坡組砂巖含水層對(duì)井筒充水影響較大。凍結(jié)壁解凍后，隨著馬頭門兩翼巷道不斷掘進(jìn)和硐室的開

4、挖，掘進(jìn)對(duì)上部裂隙巖體造成的多次擾動(dòng)可能會(huì)使上下含水層之間水力聯(lián)系加強(qiáng)，承壓水通過(guò)導(dǎo)水通道和裂隙會(huì)造成掘進(jìn)工作面涌水量增大，進(jìn)而對(duì)巷道掘進(jìn)造成影響，造成大的損失。 通過(guò)井筒檢查孔和施工資料分析，凍結(jié)壁解凍后，凍結(jié)孔、管環(huán)形間隙導(dǎo)水以及基巖段井筒和馬頭門滲、漏水的威脅主要來(lái)自古近系及基巖風(fēng)化帶孔隙裂隙含水層和石炭系土坡組砂巖裂隙孔隙含水層。 3、具體方案 3.1由于凍結(jié)段施工結(jié)束時(shí)，未從地面進(jìn)行置換注漿，凍結(jié)管直穿井下馬頭門巷道頂板，化凍時(shí)地面水會(huì)通過(guò)凍結(jié)管流入井下，對(duì)馬頭門頂板形成破壞，甚至造成馬頭門垮塌和淹井事故。 3.2等井筒掘砌到底后，進(jìn)行馬頭門掘砌施工，施工超過(guò)凍結(jié)管位置后，對(duì)整個(gè)馬頭

5、門進(jìn)行混凝土永久支護(hù)。 3.3、在澆筑混凝土施工前，在凍結(jié)管下口安設(shè)三角型凹槽，上口緊貼凍結(jié)管下口，下口用直徑50mm的無(wú)縫鋼管焊接，一頭車絲扣，澆筑混凝土?xí)r埋設(shè)在混凝里，帶絲扣一頭留出混凝土外部。 3.4、永久支護(hù)后，由于混凝土養(yǎng)護(hù)期間熱量散發(fā)，會(huì)對(duì)整個(gè)馬頭門周邊凍結(jié)圍巖造成最先化凍，根據(jù)預(yù)留觀測(cè)孔（直徑50mm預(yù)留孔）進(jìn)行化凍觀測(cè)，化凍時(shí)開始對(duì)馬頭門進(jìn)行壁厚注漿加固； 3.5、馬頭門加固施工結(jié)束后，開始從馬頭門上部井筒內(nèi)進(jìn)行造孔對(duì)井筒四周凍結(jié)管進(jìn)行深孔注漿加固。 4、壁后深孔注漿方案 4.1、注漿段高及注漿范圍 由風(fēng)井凍結(jié)孔布置平面及剖面圖4-1可知，采用全深凍結(jié)時(shí)，外圈單號(hào)孔共有21個(gè)凍

6、結(jié)孔達(dá)到深度為455.0m，其中位于雙層井壁壁座和馬頭門之間共有34.5m，凍結(jié)孔離井壁內(nèi)緣設(shè)計(jì)距離為5.85m，開孔間距為2.412m。 實(shí)際施工中共有7根外圈凍結(jié)管穿過(guò)馬頭門，分別為w1、w3、w19、w21、w23、w39和w41，具體位置如圖4-2所示，因此確定注漿段為壁座底至馬頭門頂板，共計(jì)34.5m。為有效封堵凍結(jié)孔的管、壁環(huán)形間隙，注漿孔深應(yīng)超過(guò)外排凍結(jié)管一定范圍，結(jié)合注漿封水設(shè)計(jì)理論和凍結(jié)孔鉆孔偏斜情況，設(shè)計(jì)本次注漿孔深為8m，如圖4-3所示 4.2、注漿孔布置 共設(shè)計(jì)6排注漿孔，排間距5.0m。每排布置8個(gè)孔，共設(shè)計(jì)注漿鉆孔48個(gè)，上下排錯(cuò)孔布置，如圖4-4圖4-5所示。 4.3、注漿材料選擇 擬定先采用p.o42.5普通硅酸鹽水泥，以單液水泥漿為主，水灰比1：0.71：1，先進(jìn)行試注，根據(jù)注漿效果（如注漿量?。┛紤]改用超細(xì)水泥漿液，水泥-水玻璃雙液漿為輔。 4.4、注漿量 4.6、孔口防噴、防突裝置 由于基巖段各含水層屬于承壓含水層，因此進(jìn)行破壁鉆孔作業(yè)時(shí)，壁后瞬時(shí)水壓有可能較大，為防止鉆孔在鉆進(jìn)過(guò)程中突然發(fā)生噴渣、突水事故，在注漿孔孔口管上需要安裝孔口密封防噴、防突裝置，可采用圖4-6所示的防突裝置孔口密封裝置。 5、結(jié)語(yǔ) 5.1