风井井筒封水注浆施工技术

摘要：本文主要对井筒井壁堵水注浆施工技术方案、注浆参数以及工艺流程等进行介绍，确保达到井筒封、堵水作用。

关键词：井筒封、堵水注浆

Abstract: This paper introduces the construction technology of grouting, plugging project of grouting parameters and process of shaft wall, ensure shaft seal, water plugging effect.

Keywords: shaft seal, grouting

中图分类号：TU74

一、工程概况

左权阜生煤业有限公司风井井筒由中煤一建公司三十一工程处施工，于2010年元月竣工交接。井筒净直径Φ5.5m，井筒深度310m，其中表土段15m，基岩段295m。井筒为素混凝土井壁，井壁厚度为400mm。该井筒于2010年8月进行井筒装备，安装时发现井筒接茬处多处漏水，水量在逐渐增加。

2010年9月24日，由矿方组织相关人员下风井进行了实际调查，主要出水在垂深15~200m，出水点在井壁接茬处和部分井壁上，涌水量约8m3。在井筒200米以上有四处接茬没合实，露出岩石，露出距离200~500mm，下部三处装有截水槽，截水槽下方井壁上预留泵窝，作为井筒施工时排水。

二、封水注浆施工方案

1、封水注浆前利用井筒工作盘对四处没合实接茬井壁进行喷浆处理，确保接茬处密实。

2、自上向下对明显出水点进行有针对性布孔注浆封水。

3、自下向上布孔壁后充填注浆加固，水平孔4个，孔间距4.32米；垂直孔布置15排，孔排距20米，上下层孔成菱形布置。

三、施工前的准备工作

1、工程施工前，组织人员对井筒进行一次全面检查，对井筒明显渗漏水点、没合实接茬处井壁等进行详细记录。

2、利用现有的井筒装备提升系统，需增加压风、供水、供电系统，敷设高压注浆软管2路、压风管（供水管）1路、信号电缆1路。

3、注浆站

注浆站设在地面绞车侧，安装一台注浆泵、一台搅拌罐、两个储浆桶、一个清水桶和一个水玻璃桶。

4、注浆操作平台

本次风井井筒封水注浆采用井筒装备用吊盘作为注浆操作平台，由矿方协调留用。

5、风、水管路、通讯线缆系统安设

根据工作需要，井筒内注浆施工需要风、水。由矿方协调安装风水管路至风井井口。

井筒管路和电缆铺设办法：先将高压胶管放到临时盘上，从井口自上而下敷设，上、下口留够富余长度。风、水管路、通讯线缆固定在井筒梯子间托架粱，管路吊挂采用10#铁丝双根捆扎，捆扎点间距不得大于5m。所有管线与吊盘的安全间隙不小于300mm。下设管路时绞车慢速运行，速度控制在0.3~0.5m／s。两人一组，一人盘放胶管，一人上卡固定。

6、通讯信号

吊盘信号采用原井筒装备用声光信号，一对无线对讲机作为备用通讯设备，确保井筒通讯安全。

7、防坠落

在井筒注浆操作平台施工时，为防止注浆器具掉落，需要准备工具筒并固定，使用时器具要用连接绳索固定在吊盘上。

四、钻孔布置与造孔

1、钻孔布置

(1)有针对性的对出水点布孔

根据井筒现场实际勘测，主要出水点集中在井壁接茬处和部分井壁上，以及井筒200米以上有四处接茬没合实处，总涌水量约8m3。根据以往经验和出水位置，采用下行式自上而下设计布孔40个。

(2)根据井筒概况资料，风井井筒表土段80m，基岩段230m。井筒为素混凝土井壁，井壁厚度为400mm。采用上行式自下向上布孔进行壁后充填注浆加固，水平孔4个，孔间距4.32米；垂直孔布置15排，孔排距20米，上下层孔成菱形布置，设计布孔60个。

(3)上述布孔注浆后若再有明显出水点，可根据现场情况有针对性的增加新孔，但要充分考虑避开高压电缆、管路等重要设施，从而达到封堵渗漏水的目的。按以往施工经验，新增注浆孔数一般为设计孔数的10~20%。

本次井壁注浆设计布孔120个。

2、注浆孔结构

考虑井筒为素混凝土井壁，井壁厚度为400mm。本次设计注浆孔结构为：孔口管(Φ42×400mm)+裸孔(Φ42mm)。终孔深度设计穿过井壁50~100mm，即孔深450~500mm。严禁钻孔孔深超过500mm。

3、钻孔施工与孔口管安置

采用7655风钻配Φ42mm 钻头打眼，孔深以穿过内壁50~100mm为宜，为控制孔深，施工前根据每段孔深在钎子上焊接Ф6mm的钢筋用作限位标记，防止钻孔打穿外壁。孔口管设计为Ф42mm无缝钢管加工，一端制作成马牙扣，一端车丝，长度0.6m。埋设前，将麻丝缠绕注浆管，然后在孔口管丝口端安设废旧闸阀，用大锤将孔口管撞入孔内，注浆管外露长度50mm。

4、钻眼操作注意事项

钻进凿眼工作前，风钻及风管必须采用Φ12mm的麻绳捆扎牢固形成第二保护装置后方可施工，严禁施工人员站在风钻正后方，以防孔内来压伤人；严禁在钻进时或凿眼完毕时用眼睛正视钻孔，以防喷孔伤人；钻进过程中要随时掌握好风钻压力、倾斜度，为便于孔口管的安设，抽钻前应将孔内岩粉冲净。

五、注浆施工

1、注浆压力

注浆压力的大小首先应满足井壁强度承受能力，还应满足进浆需要。根据以往井筒注浆施工经验，考虑井壁承受能力，保证施工安全，设计本次注浆浅部（15~50m）注浆终压取1.0MPa，50~200m注浆段注浆终压取静水压力+1.0MPa。

2、浆液材料选择及现场配制

（1）本次注浆采用：普硅水泥单液浆为主，水泥-水玻璃双液浆配合封孔为辅。表土段采用水泥单液浆；基岩段正常情况下注浆采用水泥单液浆，跑浆严重时可采用水泥-水玻璃双液浆辅助封孔。

（2）水泥单液浆水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，失效结块的水泥禁用。单液水泥浆水灰比选用2：1、1.5：1、1：1共3个级配。为保证注浆效果，增大注入量，注浆先压清水洗孔。注浆时，视压水吸水量确定注浆工作的起始浓度，然后根据压力的变化情况进行浆液配比调换，一般按先稀后浓的原则调配浆液。水泥浆现场配制见下表：

单液水泥浆现场配制表

（3）若施工注浆孔出水量较大，或者注浆时注浆范围内明显出水点及缝隙漏浆严重，可根据现场情况由单液水泥浆调整为水泥-水玻璃双液浆相结合的注浆方式进行，必要时采用双液浆封孔。双液浆配比采用水泥浆水玻璃1：0.5~0.8的体积比注浆。水玻璃选用40～45Be`，M=2.5～3.0为宜。

3、孔口管耐压试验：每个注浆钻孔注浆前都要进行孔口管耐压试验，试验压力取该段钻孔注浆终压，达到注浆终压，孔口管管壁不漏水，孔口管不活动，即可进行注浆施工；否则重新进行孔口管安置与耐压试验，直至孔口管耐压试验结束。

4、初始浆液的确定

待孔口管耐压试验结束后，对注浆孔进行压水冲孔试验，若压水时孔口无压力，则初始浆液配比为1.5：1；若压水时孔口有压力且缓慢上升，则初始浆液配比为2：1。同时根据压水情况，进行井壁观测，发现是否有明显渗漏水点，制定有针对性的注浆方法。

5、注浆施工

钻孔注浆采用地面注浆泵和搅拌、管路系统连通钻孔进行。

钻孔打眼后，在注浆孔内将孔口管安设牢固，安装阀门和混合器。注浆前，先关闭球阀，进行静水压力测试后确定注浆压力。注浆时，先用清水冲洗孔内裂隙，疏通注浆通道，以此掌握空间大小，为确定注浆量提供依据。注单液浆时，若压力不升，进浆量不减时，应逐渐加大浓度；反之，应降低浓度；每更换一次，浆液浓度一般维持20min。停泵后应及时注清水，冲洗管路和器具。待单孔注浆终压、泵量达到注浆结束标准时，便可结束单孔注浆。然后关闭注浆阀门，开通泄浆阀门进行管路冲洗。每一段高注浆工作完成后，待浆液凝固无异常变化，拆除管路，进行下段段高注浆，直至井壁注浆结束。

在注浆过程中，如果出现跑浆、窜浆等异常情况，可相应采取如下措施：①跑浆，可在跑浆的裂缝中用木楔、棉纱、棉丝等物嵌塞并配合糊堵水泥-水玻璃胶泥，并作间歇注浆，但间歇时间不宜过长，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。应首先查明有无浆液流失、泵的吸浆是否正常，然后根据不同情况，采取相应的措施。如有浆液流失，应及时采取封堵，调浓浆液、缩短凝胶时间、间歇注浆等措施加以控制；如因注浆泵吸浆不正常，则应采取措施加以排除。④上压很快。如是流出的泥沙堵死了注浆管，需打开阀门清除泥沙；如是水压较大，则应在其附近布设泄压导水孔。

6、注浆记录

注浆过程中，司泵人员或技术人员应做好详细记录，记录内容包括：注浆日期、孔位、孔深、开孔数量、测量水压、注浆压力变化，浆液用量等。

注浆结束后，由记录员及技术员整理各孔钻注全部数据资料填表绘图上报、存档。

7、设计注浆量

根据以往注浆经验，出水点、井壁接茬处及接茬没合实处注浆量较大，水平孔第一个钻孔注浆量相对较大，其它钻孔注浆量依次递减，设计本次井筒注浆使用水泥约200t，水玻璃50t。

8、注浆结束标准

（1）单孔注浆结束标准：

单孔钻孔注浆压力达到设计终压，泵量< 20L/min，稳定20min即可结束单孔注浆。

若单孔注浆出现周边明显渗漏浆严重，可直接调整为双液浆进行封孔注浆。

（2）井筒验收注浆标准：井壁无明显出水点，井筒涌水量小于3m3/h。

9、注浆工艺流程图

详见附图1。

附图1

注浆工艺流程图