靜水法封水施工技術論文

靜水法封水施工技術論文

　　1概況

　　興躍礦主井井筒于2008年6月8日14∶00分左右，652.8m探水工作面超前探水預注漿5#孔孔深11.2m孔內發生突水，孔內高壓水將孔內鉆桿頂出0.3m后，瞬間由孔內噴出，數十分鐘左右淹沒探水工作面，預計突水量Q=130.0m3/h左右，因工作面排水能力有限，造成淹井。

　　2地質、水文地質

　　依據《興躍煤礦興水1號井測井說明》提供資料，K4、K3、K2為碳酸鹽巖溶洞裂隙含水層，它以層狀溶洞、溶孔、溶隙富集與運移地下水。鉆孔突水層為K4灰巖承壓含水層水，依據鉆孔孔內突水特征，突水為石灰巖溶洞水。依據井筒652.8m工作面探水概況，單孔涌水量Q=20.5m3/h(探水孔孔徑55mm)。

　　3追排(封)水方案

　　3．1臥泵強排追水方案

　　選擇大于工作面涌水量兩倍排水能力的臥泵，強排追水到探水工作面并維持排水，拔出涌水孔內的鉆具，關閉孔口閥門，進行注漿封堵孔內涌水。

　　3．2潛水泵強排追水方案

　　選擇大于工作面涌水量兩倍排水能力的潛水泵，強排追水到探水工作面，拔出涌水孔內的鉆具，關閉孔口閥門，進行注漿封堵孔內涌水。

　　3．3靜水法澆筑封水墊方案

　　待井筒內涌水上升到靜止水位后，依據井筒內靜止水位水頭壓力的大小，選用相應厚度的三乙醇胺、氯化鈉為附加劑的單液水泥漿液，利用井內鋪設的排水管路或壓風管路，將單液水泥漿液直接澆筑在探水工作面及涌水鉆孔面，使工作面涌水封堵，然后排出井筒內的積水恢復井筒探水工作面。

　　4追排(封)水方案優、缺點比較

　　4．1方案一

　　優點:組織大排量臥泵強排水，追水力度大。缺點:需調集大排量、高揚程臥泵，改造排水管路，增加穩車懸吊設備及動力電纜，追水頻繁連接排水管路，追水速度相對較慢，安裝工藝、追水工藝復雜

　　4．2方案二

　　優點:組織大排水量潛水泵強排水，追水力度大，施工工藝較為簡單。缺點:需調集大排量、高揚程潛水泵，改造排水管路，增加穩車懸吊設備及動力電纜，追水頻繁連接排水管路。排水時間較長，施工難度較大。

　　4．3方案三

　　優點:利用原有施工設施，不需增加任何外加排水設備及輔助電氣設備，并且追水到工作面后，封堵工作面壓力涌水成功率高，施工工藝簡單，工期相對較短，井筒內涌水由動水狀態轉化為靜水狀態，追水時間較短，速度快。缺點:井內涌水需上升到靜止止水位，封水墊需5～7天凝固時間。

　　5追排(封)水方案選擇

　　經上述排追水與封水方案優、缺點比較，方案三封水成功率高，施工工藝簡單，排水速度快，時間短。為此，本次選用方案三封堵工作面突水。

　　6封水墊參數的確定

　　6．1漿液性質及漿液濃度

　　依據工作面K4石灰巖溶洞、溶隙含水層含水類型，以及探水工作面突水量，水壓大小，保證注漿液具有一定的膠凝時間，能自然流動進入涌水孔縫隙的技術要求，水泥漿液濃度選用水灰比1:1單液水泥漿液。

　　6．2漿液附加劑選擇

　　為加快單液水泥漿液速凝、早強，參考有關資料，選用三乙醇胺、氯化鈉作為單液水泥漿液附加劑。

　　6．3封水墊厚度的確定

　　依據探水工作面K4石灰巖巖溶、巖隙含水層水壓的大小，澆筑單液水泥漿液凝固結石體不被石灰巖承壓水壓壓破，參考有關資料，本次設計工作面涌水封水墊的厚度應為3．6m即可滿足封水要求。

　　6．4漿液材料選擇

　　漿液材料選擇Po42.5新鮮普通硅酸鹽水泥，附加劑選用三乙醇胺及氯化鈉。

　　7封水墊澆筑工藝

　　7．1澆筑工藝

　　待井內涌水水位上升到穩定靜止水位后，在井口布置兩個漿液攪拌箱，攪拌箱體下部焊接出漿管，并且兩個箱體下部的出漿管用三通連接后，將箱體出漿管直接插入到井筒內敷設的漿液輸入管內即可，漿液通過井筒內敷設輸漿管路將漿液直接輸送到突水工作面，漿液凝固后完成對工作面的突水的封堵。

　　7．2澆筑作業

　　(1)上述工作完成后，井內涌水水位上升到靜止水位，方可按設計漿液水灰比進行涌水工作面水泥漿液的澆筑，并按設計完成澆筑漿液的厚度。漿液附加劑必須按比例添加。

　　(2)漿液攪拌順序:按設計加入每箱攪拌漿液所需的水量—加入設計定量水泥進行攪拌，漿液攪拌均勻后—加入設計定量的附加劑混合液進行攪拌均勻—放漿到漿液連接管內輸入到涌水工作面。

　　(3)澆筑前測量井內靜止水位的高度;澆筑完成后測量澆筑完成后井內水位的上升高度，并做好記錄。

　　(4)在澆筑漿液過程中，漿液每澆筑1.5m后，需將井內輸漿管路上提1.0m，避免管路在漿液內凝固。

　　8封水墊封水效果檢查

　　8．1封水墊凝固時間

　　澆筑封水墊工作完成后，封水墊凝固時間7天，7天后進行井內試排水，檢驗工作面封水墊封水效果。封水墊檢驗方法:首次排水井內水位降深為2.0m后停止排水，然后進行水位觀測，每15分鐘觀測一次，若觀測到井內水位無明顯上升變化時，可進行二次降深排水。二次排水降深為5.0m后停止排水，然后進行水位觀測，每15分鐘觀測一次，若觀測到井內水位無明顯上升變化時，可進行三次降深排水。三次排水降深為10.0m后停止排水，然后進行水位觀測，每15分鐘觀測一次，若觀測到井內水位無明顯上升變化時，可進行井筒內追水排水工作。每次排水時間間隔均為2h～3h。測水工作在吊盤上操作，測水位置(點)必須在同一個位置，測水必須連續進行，測水工作采用鋼尺測量，測水記錄必須完整。

　　8．2封水墊效果檢驗

　　三次降深試排水若任一一次測水水位變化較大，反映涌水工作面涌水未被封堵。此時必須停止井內排水，待綜合各種因素分析后，重新采取措施進行封堵。若觀測井內水位變化很小，證明涌水工作面突水已被封堵，此時可進行正常追排水工作。

　　9加快澆筑封水墊及工作面治水措施

　　為盡快實施澆筑封水墊的施工，必須使井內水位在最短時間內達到靜止水位，為此采取由地面組織水源向井內灌水，加快井內水位上升，盡快使井內水位達到靜止水位，從而實施突水工作面封水墊的澆筑。封水墊澆筑完成達到凝固期后，經試排水證明工作面突水已被封堵，此時可進行井筒內追排水工作。

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