冻结法施工井筒壁间注浆技术

曹玉涛，庞 博

(河北钢铁集团滦县常峪铁矿有限公司，河北 滦州 063700)

1 前言

某矿主井井筒净直径5.6m，井深640m，其中冻结段采用复合井壁形式，外壁厚400mm，内壁厚400mm，钢筋砼支护，内外壁间夹聚乙烯塑料薄板。主井井筒作为整个矿井提升的主要通道，其井筒其稳定性和密闭性直接影响着井筒的安全。在套内壁施工结束后，可对内外层井壁进行壁间注浆，封堵壁间缝隙(接茬缝、裂缝、内存缺陷)，可以避免井筒冻结段解冻后遗存的冻结水及井筒壁后含水层水通过裂隙导通进入井壁[1-2]。

2 注浆方案

2.1 壁间注浆时间的选择

壁间注浆具有改变井壁结构特性和受力的作用机理，壁间注浆需要在壁间处于正温度状态下进行，以确保注浆效果[3]。夹层周围井壁混凝土温度应不低于4℃，可乘吊桶每隔20m在井壁处打眼，用温度计测量。此时冻结壁尚未完全解冻，处于封闭状态，可以承受外部水压力。

2.2 注浆设备和材料

凿眼工具为YT28风锤，直径42mm，一字钎头；注浆设备选用两台2ZBSB1.92- 7.2/10.5- 3双液注浆泵，以及配套的高压输浆管、三通和高压球阀等。

注浆材料选用标号为P.O 42.5普通硅酸盐水泥和浓度为35～40Be′，模数为2.3～2.8的水玻璃。

2.3 布孔方式

采取“总体下行、段内上行”注浆顺序，段内采取“上行初注、下行复注”注浆方式[4]，每段注浆孔沿内壁圆周均匀布置，一般为4～6个孔，上下排注浆孔位交错布置，孔深进入外壁深度小于50mm，并遵循以下原则：

(1)集中出水点顶水布孔。

(2)施工缝、接茬缝、蜂窝狗洞等井壁结构强度薄弱部位，在其下0.5～1.0m或其上1.0m布孔，孔距1～2m。

(3)对成片渗水，均匀密布孔，孔距0.5～1.5m，三花或五花排列。

(4)布孔以找到井壁漏水水源为原则，无水为废孔，需及时注浆封孔。

2.4 注浆参数

(1)浆液配比。注浆浆液分两种，一种为水泥单液浆，首选水灰比2∶1浓度浆液，20min压力不升时，逐级加浓；另一种为CS浆液，正常情况下按照体积比C∶S=1∶(0.6～0.8)，最大不得超过1∶1。浆液配比及特性见表1、表2。

表1 单液浆配制表

表2 水泥—水玻璃浆液性能

(2)注浆压力。注浆压力各阶段注浆压力为

Pa=P0+(0.3～0.5)

(1)

Pb=P0+(0.5～0.8)

(2)

Pc=P0+(0.5～1.3)

(3)

式中：Pa—初始注浆压力，MPa；

Pb—正常注浆压力，MPa；

Pc—注浆终压，MPa；

P0—注浆点静水压力，MPa。

(0.3～0.5)、(0.5～0.8)、(0.8～1.3)为富余系数，素砼井壁注浆宜取小值。注浆压力的大小首先应满足井壁强度承受能力，当浆液不通畅时，也可适当提高注浆压力，但不得大于注浆处静水压力的1.4倍。注浆过程中要保持压力稳定，进浆均匀。

3 注浆施工

3.1 钻孔和注浆管安装

(1)布孔及注浆均在工作吊盘进行，吊盘的上层层盘作为浆液搅拌站，其上布置一台注浆泵,两个搅拌桶，下层层盘为注浆工作台。井壁注浆施工如图1所示。

(2)在工作吊盘利用YT28风锤打眼，钻孔角度垂直井壁，适当上挑，利于流水和浆液沉淀凝固。

(3)钻孔完成后将厚3.5mm的无缝注浆管塞入孔内，观察间隙，然后用浸透水玻璃的黄麻密实地缠在注浆管上，形成锥形(直径比孔径大6～10mm)，打入井壁，注浆管外露长度为40～60mm。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)注浆管安装好后，关闭孔口阀，观察注浆管四周及附近井壁漏水情况、注浆孔之间串通情况、井壁安全情况。当漏水量超过注浆泵量的1/3时，必须先处理再注浆。

(5)当出水量较大，水压力较高时，距其0.5～1.0m打孔下管，排水降压；泻水孔数量以冲击力降低到能安装注浆管为宜。

图1 井壁注浆施工图

3.2 注浆

(1)安装压力表，注入清水，测量静水压，压力稳定10min为准。注水试压步骤：检查注浆泵管路连接是否正确、牢固、严密，然后向孔内压注清水，观察井壁是否漏水，记录注水压力和流量，确定注浆起始浓度。注水时泵量由小→大→额定泵量，但最大压力不得超过注浆终压2/3。

(2)先注单液水泥浆，当跑浆严重或吃浆量较大时，立即采取措施：①提高浆液浓度；②间歇注浆；③采用CS浆液；④用棉纱、铁楔子塞缝。

(3)注浆时，浆液要不停的搅动，防止沉淀及吸浆笼头糊堵，同时注意观察注浆孔附近(布孔位置下部2～4m及上部10～20m)跑浆情况和井壁安全。

(4)接近终压时，要注意关注压力表数值，严禁压力超过井壁强度验算值。

4 结论

该壁间注浆方法可以在合适的时间内对双层井壁段进行堵水、加固，既能减小对井壁的破坏，又能简单、快速的完成注浆施工，是一种安全、高效地解决井壁涌水的方法。