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1、S形鉆孔井筒地面預(yù)注漿技術(shù)研究摘要：潘北礦井由合肥煤炭設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，生產(chǎn)能力400萬噸，淮南礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司投資建設(shè)，其中風(fēng)井井筒地面預(yù)注漿工程由安徽兩淮地質(zhì)基礎(chǔ)工程公司第一工程處承包施工，唐山開灤工程建設(shè)監(jiān)理有限公司監(jiān)理。關(guān)鍵詞：注漿S形鉆孔0引言風(fēng)井井筒地面預(yù)注漿工程，設(shè)計(jì)注漿孔10個(gè)，其中5個(gè)直孔，圈徑12m，孔深520m；5個(gè)S孔，圈徑40m，520m處圈徑12m，終孔深度712m。直孔完成巖帽及一、二段的注漿任務(wù)，由S孔完成巖帽、導(dǎo)斜段、三、四、五、六段的注漿任務(wù)。歷時(shí)175天，共完成鉆探進(jìn)尺6160m，注漿方量14526
2、m3，成功地運(yùn)用3YSJ-25型隨鉆定向儀施工S孔，提高了注漿鉆探的科技含量。1注漿施工條件潘北礦井位于走向近EW，傾向N的不完整背斜構(gòu)造，井筒穿過的地層為：346m左右的新生界松散層，30m左右的基巖風(fēng)化帶及二迭系含煤地層。新生界地層以粘土為主，其次為砂層，基巖主要巖層為泥巖、砂巖和煤。井筒基巖穿過的主要含水層為基巖風(fēng)化帶含水層及13-1煤、11-2煤、8煤頂?shù)装迳皫r含水層。風(fēng)化帶：起止深度為347.95～385.30m，厚度為37.35m，多為花斑狀泥巖、砂質(zhì)泥巖和細(xì)砂巖，上部風(fēng)化較強(qiáng)烈，整層巖芯較破碎，砂巖鈣泥質(zhì)膠結(jié)，裂隙發(fā)育。斷層
3、：從井筒檢查孔柱狀圖可見2個(gè)構(gòu)造帶：①605.70～607.70米，616.00～623.80m，有受力跡象，多見角礫狀破碎砂巖，以鈣質(zhì)膠結(jié)為主，垂直裂隙發(fā)育，巖芯破碎。②634.20～635.60m，整層均有受力跡象，多為糜棱狀、磷片的泥巖，巖芯松軟、破碎。該斷裂帶上下界的影響帶裂隙發(fā)育，上部、中部為砂巖多為鈣質(zhì)膠結(jié)，巖芯成角礫狀，破碎，下部為破碎泥巖多為糜棱狀、磷片狀。斷裂上盤影響帶巖石裂隙發(fā)育，連通性好，是地下水儲(chǔ)存和富集的場(chǎng)所。風(fēng)井注漿孔在深度585m，640m處巖粉極多、坍塌掉塊嚴(yán)重，多次發(fā)生埋鉆、埋止?jié){塞，掉膠筒事故，主要原因
4、是斷層帶破碎所致。裂隙：根據(jù)井筒檢查孔提供的資料和區(qū)域裂隙發(fā)育特征，井筒巖層裂隙多為高角度近垂直裂隙，其中風(fēng)化帶裂隙發(fā)育；斷層影響帶裂隙發(fā)育，受構(gòu)造應(yīng)力影響局部地層裂隙發(fā)育。注漿中，風(fēng)井與主井注漿孔多次發(fā)生串漿，而風(fēng)井與副井很少串漿，這說明風(fēng)井和主井裂隙連通性，近南北向和北東向的漲性裂隙發(fā)育。2施工方案及設(shè)計(jì)要求根據(jù)潘北礦井風(fēng)井井筒水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件，風(fēng)井井筒治水方案采用，上部沖積層及風(fēng)化帶凍結(jié)，下部基巖段采用地面預(yù)注漿法，采用了上部5個(gè)直孔圈徑Φ12.0m和5個(gè)外圍圈徑40m的S型孔，S孔經(jīng)定向鉆進(jìn)增斜、降斜、穩(wěn)斜于510m左右進(jìn)入設(shè)
5、計(jì)靶域而后變?yōu)橹笨住?個(gè)直孔竣工后轉(zhuǎn)入施工凍結(jié)孔。凍結(jié)孔和S注漿孔同時(shí)平行作業(yè)，縮短了工期，贏得時(shí)間。2.1注漿深度直孔0～380m為固管段 380～520m為注漿段S孔0～405m為固管段 405～712m為注漿段3風(fēng)井注漿深度為712m2.2段高及注漿壓力根據(jù)風(fēng)井的水文工程地質(zhì)特征注漿段高及注漿壓力設(shè)計(jì)如表2-12.3注漿方式井筒地面預(yù)注漿的注漿方式有分段下行、分段上行和上行下行混合方式，這決定井壁條件和裂隙的串漿干擾等因素。本次注漿多采用上行式，無論上行還是下行，當(dāng)巖層破碎、坍塌掉塊嚴(yán)重時(shí)，均可先行注漿加固后再都進(jìn)行鉆進(jìn)。巖帽注
6、單液水泥漿，巖帽以下段注粘土水泥漿。2.4注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)巖帽段：①達(dá)到或超過設(shè)計(jì)終壓值②泵量60～100l/min③穩(wěn)定時(shí)間不小于20min。粘土水泥漿段：①達(dá)到或超過設(shè)計(jì)終壓值②泵量不大于250l/min③穩(wěn)定時(shí)間不小于20min。2.5注漿范圍本次注漿擴(kuò)散半徑為9m，注漿范圍是以井筒中心為圓心以井筒半徑加9m，即12m為半徑的大圓柱體的帷幕。2.6孔斜要求直孔終孔偏斜不大于1%S孔經(jīng)定向?qū)庇?10～520m進(jìn)入靶域，經(jīng)穩(wěn)斜段進(jìn)入直孔段與設(shè)計(jì)圈徑的偏斜不大于1%，并且保證鉆孔水平落點(diǎn)大致均布。S孔在孔深395m圈徑≥30.8m2.7注漿
7、材料及注入量設(shè)計(jì)注漿材料，巖帽選用單液水泥漿，注漿段選用粘土水泥漿。風(fēng)井設(shè)計(jì)注入量13546m3，其中單液水泥漿1068m3，粘土水泥漿12478m3。2.8定向鉆進(jìn)定向鉆進(jìn)原則上從300m上下合適層位起，定向鉆進(jìn)有兩點(diǎn)關(guān)健技術(shù)要求①在395m深度(即凍結(jié)管深度)S孔圈徑≥30.4m。②S孔500～510m進(jìn)入靶域，即12m圈徑上各自靶心為原點(diǎn)，直徑4米的范圍。S孔定向孔分為直孔段、增斜段、穩(wěn)斜段、降斜段，直孔段與5個(gè)直孔在500～520米接茬銜接，接續(xù)井筒直孔段以下注漿施工，完成全井筒整體注漿工作。定向鉆進(jìn)時(shí)，鉆孔傾角變化應(yīng)控制在0.5
8、°/m以內(nèi)，不應(yīng)在短距離內(nèi)使傾角突變，以保證定向鉆孔軌跡光滑、平緩，達(dá)到下管順利，上下止?jié){塞及鉆具順暢。定向采用JDT陀螺定向儀，YSJ-25隨鉆定向儀，DST隨鉆定向儀。定向鉆進(jìn)，第四系地層
