一种井筒带水掘砌方法
文献发布时间:2023-06-19 10:52:42
技术领域
本发明涉及矿山建设领域,具体涉及一种井筒带水掘砌方法。
背景技术
井筒被形象的称为井工开采矿山的咽喉,承担着矿井人员、设备、材料出 入井及矿井通风的重要任务。当前井筒主要建设方法分为冻结法、钻井法、普 通法,冻结法及钻井法为特殊凿井方法,主要用于厚松散层等特殊地质条件工 况。实际凿井过程中普通法应用最多,普通法凿井主要采用钻爆法凿岩,采用 抓斗及吊桶清运碎石,井壁采用常规混凝土浇筑。在普通法凿井过程中针对井 筒穿遇含水岩层的工况,常采用预注浆及井壁注浆法进行水害治理。针对如灰 岩等宽大溶裂隙发育的强渗岩层,预注浆一般能够达到理想效果,预注浆后井 筒再掘进穿遇含水岩层段时一般不会再有大流量出水现象。但针对如我国西部 矿区广泛发育的直罗组、洛河组砂岩孔隙、微裂隙等微细裂隙及平顶山矿区平 顶山砂岩微裂隙的工况,预注浆效果往往无法完全达到预期,即在预注浆后井 筒在含水岩层段仍残留一定量的涌水。还有部分微渗、弱渗岩层,常采用在不 注浆的情况下直接掘进揭露含水岩层段,含水岩层段自身也会呈现一定量的涌 水现象。此类涌水点常呈现分散、小而密的现象。
由于残留涌水的存在,在现浇井壁混凝土的过程中,壁后岩层残留涌水会 对井壁混凝土产生冲刷作用,流水带走了混凝土中的水泥成分,根据资料记 载,当涌水量为17m
发明内容
针对上述存在的技术不足,本发明的目的是提供一种井筒带水掘砌方法, 其原理简单,操作方便,能够有效解决在井筒穿越含水层出水情况下混凝土井 壁质量保证及涌水治理的问题。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
本发明提供一种井筒带水掘砌方法,具体包括以下步骤:
1)、在预注浆治理后的预计涌水量较大的岩层段或微渗、弱渗岩层段,采 用常规钻爆法凿岩后清运碎石;
2)、根据单段掘进的设计段高,在含水岩层段4已掘进的围岩裸岩壁面5 铺贴凸凹状的防排水板6,防排水板6配合围岩裸岩壁面5不平整的表面将出 涌水隔离,出涌水从防排水板6与裸岩壁面5之间的间隙向下流淌最终流入井 底;然后支井壁模板并浇注混凝土,形成混凝土井壁2;
3)、重复步骤2),相邻两次单段掘进所铺贴的防排水板6需靠紧搭接在一 起,保证防排水板6与围岩裸岩壁面5之间的水向下流淌,不会向外溢出;
4)、当井筒1内防排水板6后的出涌水总量接近界限值时,再向井底掘进 一定距离H,然后沿着新掘进的围岩裸岩壁面5继续向下铺贴防排水板6至井 底;
5)、在井底施工滤水层7,滤水层7中部竖向安装集水管路3,集水管路3 底部开有过水孔并且其内部安装有水泵,最后在滤水层7上面浇筑混凝土止浆 垫8;
6)、当混凝土止浆垫8充分凝固后,在已铺贴防排水板6的混凝土井壁2 上施工若干排钻孔9,最上一排钻孔9布置于本带水掘进段的开始位置,每排 钻孔9的数量为N个并均匀布置,混凝土止浆垫8上的集水管路3连接注浆管 路设备并进行注浆,浆液10在滤水层7及混凝土井壁2后空间渗流扩散,最 终完成此段井筒1的带水掘进。
优选地,步骤1)中,预注浆治理后,在掘进过程中若含水岩层段出现涌 水现象,此时水量不会太大,在掘进迎头安装临时排水设备进行排水。
优选地,步骤4)中,水量界限值根据井筒1直径大小及井筒1安装临时 排水能力确定,界限水量不超过50m
优选地,步骤4)中,H的计算公式为:
H为井底再掘进的距离,单位m;
P
r为井筒掘进半径,单位m;
[σ]为止浆垫浇筑用混凝土的允许抗压强度,单位Mpa;
优选地,步骤5)中,滤水层7厚度为0.5m,混凝土止浆垫8浇筑厚度为 H-0.5m,在混凝土止浆垫8凝固过程中,集水管路3内的泵持续向外部抽排 井底的水。
优选地,步骤6)中,钻孔9孔径不大于42mm,每排布孔3个,每排钻 孔9竖向间距为30m。
优选地,步骤6)中,钻孔9施工完成后安装孔口管及阀门,混凝土止浆 垫8上的集水管路3连接注浆管路设备并进行注浆,浆液10在滤水层7及混 凝土井壁2后空间渗流扩散,注浆时打开各个钻孔9孔口管上的阀门,当观测 到某个钻孔9有返浆现象时,则关闭该钻孔9的阀门,直到最上一排钻孔9出 现返浆现象时,完成注浆。
本发明的有益效果在于:本方法原理简单,操作方便,采用先隔离水,再 治水的方法,能够有效防止混凝土井壁浇筑过程中岩层水的影响,保证井壁浇 筑质量,同时采用浇筑止浆垫、注浆的方法实现岩层水的封堵。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述 中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付 出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的含水岩层段位置示意图;
图2为本发明实施例提供的防排水板安装位置示意图;
图3为本发明实施例提供的混凝土井壁浇筑位置示意图;
图4为本发明实施例提供的混凝土止浆垫安装位置示意图;
图5为本发明实施例提供的注浆效果示意图。
附图标记说明:
1、井筒;2、混凝土井壁;3、集水管路;4、含水岩层段;5、围岩裸岩 壁面;6、防排水板;7、滤水层;8、混凝土止浆垫;9、钻孔;10、浆液。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1至图5所示,一种井筒带水掘砌方法,具体包括以下步骤:
1)、在预注浆治理后的预计涌水量较大的岩层段或微渗、弱渗岩层段,采 用常规钻爆法凿岩后清运碎石;预注浆治理后,在掘进过程中若含水岩层段出 现涌水现象,此时水量不会太大,在掘进迎头安装临时排水设备进行排水;
2)、根据单段掘进的设计段高,在含水岩层段4已掘进的围岩裸岩壁面5 铺贴凸凹状的防排水板6,防排水板6配合围岩裸岩壁面5不平整的表面将出 涌水隔离,出涌水从防排水板6与裸岩壁面5之间的间隙向下流淌最终流入井 底;然后支井壁模板并浇注混凝土,形成混凝土井壁;
3)、重复步骤2),相邻两次单段掘进所铺贴的防排水板6需靠紧搭接在一 起,保证防排水板6与围岩裸岩壁面5之间的水向下流淌,不会向外溢出;
4)、当井筒1内防排水板6后的出涌水总量接近界限值时,再向井底掘进 一定距离H,然后沿着新掘进的围岩裸岩壁面5继续向下铺贴防排水板6至井 底;水量界限值根据井筒1直径大小及井筒1安装临时排水能力确定,界限水 量不得超过50m
H为井底再掘进的距离,单位m;
P
r为井筒掘进半径,单位m;
[σ]为止浆垫浇筑用混凝土的允许抗压强度,单位Mpa;
5)、在井底施工滤水层7,滤水层7中部竖向安装集水管路3,集水管路3 底部开有过水孔并且其内部安装有水泵,最后在滤水层7上面浇筑混凝土止浆 垫8;滤水层7厚度为0.5m,混凝土止浆垫8浇筑厚度为H-0.5m,在混凝土 止浆垫8凝固过程中,集水管路3内的泵持续向外部抽排井底的水;
6)、当混凝土止浆垫8充分凝固后,在已铺贴防排水板6的混凝土井壁2 上施工若干排钻孔9,最上一排钻孔9布置于本带水掘进段的开始位置,钻孔 9孔径不大于42mm,每排布孔3个,每排钻孔9竖向间距为30m,混凝土止 浆垫8上的集水管路3连接注浆管路设备并进行注浆,浆液10在滤水层7及 混凝土井壁2后空间渗流扩散,注浆时打开各个钻孔9的输浆管上的阀门,当 观测到某个钻孔9有返浆现象时,则关闭该钻孔9的阀门,直到最上一排钻孔 9出现返浆现象时,完成注浆,最终完成此段井筒1的带水掘进。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发 明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
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