西卓煤礦副井井筒綜合性治水技術(shù)探討

劉海濤（陜西省澄合礦務(wù)局西卓煤礦，陜西 渭南 714000）

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西卓煤礦副井井筒綜合性治水技術(shù)探討

劉海濤
（陜西省澄合礦務(wù)局西卓煤礦，陜西 渭南 714000）

摘 要：針對(duì)澄合礦區(qū)西卓煤礦副井井筒大斷面出水以及井窩底板承壓突水問(wèn)題，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工資料與前期井檢孔觀測(cè)資料綜合分析，分別對(duì)井筒壁后采取注漿方式，井底采取分壓導(dǎo)流注漿綜合方式達(dá)到了預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：西卓煤礦；出水層位；井筒底板壓力；井窩施工條件；綜合性治水

0　引言

渭北石炭二疊系煤田澄合礦區(qū)，隨著開掘、開采強(qiáng)度的加大，礦區(qū)煤炭資源已近枯竭，中深部開發(fā)面臨著奧灰水突水威脅。十二五規(guī)劃期間，澄合礦務(wù)局積極建設(shè)合陽(yáng)山陽(yáng)西卓井田礦井，已期完成老礦井逐步淘汰，新產(chǎn)能不斷釋放的目的。然而在礦井建設(shè)過(guò)程中，西卓煤礦作為渭北煤田開采深度最深的礦井，其施工難度之大也在立井開掘過(guò)程中有所發(fā)現(xiàn)，尤其進(jìn)入含水層施工時(shí)井筒護(hù)壁以及治水工作難度加大。傳統(tǒng)的單一注漿方法只能解決一時(shí)的施工，后期井筒安裝時(shí)井壁淋水反復(fù)出現(xiàn)，為確保安全順利施工，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，采用綜合治水方法進(jìn)行治理后，井筒治水取得了較好的效果。

1　西卓煤礦井筒施工及水害情況

西卓煤礦。始建于2009年10月，設(shè)計(jì)能力300萬(wàn)t/a，服務(wù)年限

62.1年，礦井可采儲(chǔ)量2.67億噸。井田采用中央分列式開拓，設(shè)計(jì)井筒深度580m-620m，地面標(biāo)高約為+688m—+720m，2011年副井開鑿至馬頭門，施工期間出水四次，分別為220m、380m、520m、560m，分別進(jìn)行了壁后注漿，2012年井筒驗(yàn)收時(shí)達(dá)到淋水小于6m3/h。然而

2012年底井筒淋水逐步加大，出現(xiàn)了反復(fù)的情況。為解決這一技術(shù)難題，西卓煤礦通過(guò)與國(guó)內(nèi)同行的溝通，并組織科研攻關(guān)，制定了綜合治水方案，井筒設(shè)置截水槽，將井筒淋水導(dǎo)致井底馬頭門副井進(jìn)入管子道，最后通過(guò)中央泵房將水排至地面，并對(duì)井窩壓力顯現(xiàn)進(jìn)行舒壓處理，達(dá)到了預(yù)期效果。

出水層位及壓力顯現(xiàn)：西卓煤礦副井井筒直徑6.8m，主要出水層位為220m、380m、520m、560m，前三組為井筒粗砂巖層與粉砂巖出水，出水水量為60m3/h、75m3/h、68m3/h，該水清澈無(wú)味；后一組為K4煤系地層水，該水清澈略有臭雞蛋味，手觸摸微有灰?guī)r的粉狀物質(zhì)。其中前三組砂巖層出水均進(jìn)行壁后注漿，鉆機(jī)施工過(guò)程中注漿效果明顯，第三組注漿時(shí)出現(xiàn)漿液倒流現(xiàn)象，注漿壓力達(dá)到4Mpa；最后550m的注漿，出現(xiàn)吃漿量小，注漿壓力達(dá)到5.6Mpa，注漿效果一般。

2　綜合性治水技術(shù)探討

西卓煤礦通過(guò)與國(guó)內(nèi)同行的溝通，并組織科研攻關(guān)，制定了綜合治水方案，井筒設(shè)置截水槽，將井筒淋水導(dǎo)致井底馬頭門副井進(jìn)入管子道，最后通過(guò)中央泵房將水排至地面，并對(duì)井筒反復(fù)出水位置，采用山西建華牌防水劑，通過(guò)開展?jié){液穩(wěn)定性初步優(yōu)化試驗(yàn)、高效緩凝劑配制的漿液凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn)、漿液抗壓強(qiáng)度初步試驗(yàn)、緩凝水泥漿各性能優(yōu)化試驗(yàn)等多項(xiàng)試驗(yàn)，配制了一種初凝時(shí)間超過(guò)20小時(shí)的水泥漿液，并加入專門防水劑使得漿液具有流動(dòng)性好、抗壓性強(qiáng)、緩凝時(shí)間長(zhǎng)、可置換性好、結(jié)石率大、結(jié)石體強(qiáng)度高、泌水率高等綜合優(yōu)點(diǎn)，從而對(duì)解決井筒水害效果顯著。

2.1井筒綜合性治水

采用BR型防水材料承壓壁后注漿。傳統(tǒng)壁后注漿采用水灰比1：1～0.75：1；為有效的增加堵水效果，預(yù)防漿液流失，漿液-水玻璃漿液體積比為1：0.2～1：0.6；

BR型防水材料與漿液比0.2：1～0.3～1；其中注漿均采用p042.5水泥，水玻璃為Be=35，M=2.4～3.2；

漿液調(diào)配原則：由稀到濃，一般不調(diào)整，當(dāng)壓力不回升而吸漿量增大時(shí)，才進(jìn)行調(diào)整。其他另見注漿方案。技術(shù)參數(shù)如下：

（1）井筒注漿壓力Pa=Po+1，Pb= Po+3，Pc=Po+5

Pa-注漿初始?jí)毫Γ琍b-正常初始?jí)毫Γ琍c-注漿終壓，Po-注漿點(diǎn)靜水壓力，其中（1、3、5）為富裕壓力，壁后堵水取最低值

（2）井壁強(qiáng)度效驗(yàn)

P=K（E2+2RφE）/2（RO+E）2 =1.5MPa＞Pc

式中：p-注漿部位井壁承載壓力，MPaE-井壁厚度，取0.5m；Ro-井筒凈直徑，取6m，k-井壁材料的允許抗壓強(qiáng)度，MPa（一般取

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2.2井壁截水槽綜合利用

每個(gè)出水位置注漿完成，直接在下方避開模板接茬位置，緊貼巖壁安設(shè)截水槽，每50m一組，共六組，截水槽上最低處設(shè)置軟管沿井壁順延至井底窩泵處，經(jīng)排水管路排至中央泵房。

2.3井窩治水

井筒直徑6.8m，井底在馬頭門施工完成后出現(xiàn)壓力水。井窩采取局部泄水并將水導(dǎo)致泵房，同時(shí)進(jìn)行混泥土澆筑，并保證施工強(qiáng)度，設(shè)計(jì)圓柱形工字鋼架，架設(shè)排水管路與泄水孔防止塌孔，最終澆筑全斷面1.2m厚止水墊層。施工時(shí)必須保證吊桶與施工人員以及機(jī)械的安全性。

3　結(jié)語(yǔ)

西卓煤礦大斷面井筒治水工作經(jīng)過(guò)壁后注漿并加裝截水槽，以及對(duì)承壓含水層進(jìn)行泄水的綜合治水技術(shù)，達(dá)到了預(yù)期效果。實(shí)踐證明單一的注漿方法只會(huì)對(duì)井壁周圍小范圍產(chǎn)生帷幕堵漏效果，治理砂巖含水層建議采用綜合性治水，結(jié)合“防、堵、疏、截、排”的治水理念，為井筒治水提供有力的依據(jù)。

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DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.115