综合防治水技术在立井井筒穿过砂岩强含水层中的应用
6页1、综合防治水技术在立井井筒穿过砂岩强含水层中的应用 王建峰 (平煤神马建工集团有限公司建井三处,河南,平顶山,)摘要:本文以平煤集团十矿三水平北二进风井井筒为例,阐述了立井井筒综合防治水方法、工艺及治理措施,使用传统注浆工艺-普通注浆法,通过工作面预注浆+壁后注浆紧密相结合,借鉴注浆堵水的成功经验和施工手段,采取先进的注浆技术,利用双浆液将砂岩内含水封堵在井筒注浆帷幕圈以外,从而彻底根治井筒井壁淋水,保证了工作面的安全、快速掘进,从而取得了良好的经济及社会效益。 关键词:立井井筒;综合防治水;强含水砂岩层;普通注浆法;双浆液1 工程概况 中国平煤神马有限责任公司十矿三水平北二进风井井筒位于平顶山市卫东区东高皇乡牛寨沟村,地势呈东高西低,低山丘陵地形特征明显,现有山间公路与外界沟通。该井筒设计净直径为8m,井口标高为+223m,井底标高896.572m,井筒全深1119m,净断面为50.2m3,支护形式为钢筋砼支护,混凝土强度等级为C40,壁厚600mm,井筒揭过以石千峰组平顶山砂岩为主要强含水层。该井筒于2013年6月8日开工,于2013年9月7日在工作面96m处开始第一次涌水治理,实测
2、涌水量23.8m3/h。强含水层砂岩底板位于井深422.5m,含水层厚度326.5m,井筒施工中最大涌水量195m3/h。2014年9月29日通过综合防治水技术安全揭过平顶山砂岩强含水层,注浆结束后实测井筒涌水量1.89m3/h。 2 水文地质石千峰砂岩含水层:石千峰砂岩含水层上部(井深15m131.8m)为金斗山砂岩层,该岩层裸露于地表,为原层状细粒及中粗粒砂岩,硅质胶结,间夹薄层状砂质泥岩,呈紫红色,主要裂隙为竖直状。石千峰砂岩含水层下部位于井深131.8m338.3m处,该段岩层以中粗粒砂岩为主,紫红色和深灰色,青灰色及灰白、绿色,硅质胶结、坚硬,出水形式以小面积涌水为主,分布规律明显。平顶山砂岩强含水层位于井深338.3m422.5m处(为重点涌水治理段),岩层厚84.2m,实测最大涌水量195m3/h。该段岩层为井筒主要含水层,岩性为浅肉红色、厚及中厚层状中粗粒石英砂岩,硅质胶结、坚硬、竖直裂隙极为发育,横向裂隙不发育,岩层极具几何形状,裂隙开度大、连通性差且不均匀,其含水性及透水性较强。附表1 砂岩含水层段地质资料 岩层名称 层厚/m 垂深/m 岩性描述石千峰砂岩层上部 1
3、16.8 15131.8 紫红色,细粒、中粗粒砂岩及砂质泥岩。硅质胶结,主要裂隙为竖直状石千峰砂岩层下部 206.5 131.8338.3 紫红色和深灰色。中粗粒砂岩,硅质胶结、坚硬,裂隙较发育平顶山砂岩层 84.2 338.3422.5 浅肉红色、厚及中厚层状中粗粒石英砂岩,硅质胶结,含水性及透水性较强。3 强含水砂岩层涌水原因分析3.1地质原因 井深15m338.3m为石千峰砂岩段,裂隙较发育,出水形式以裂隙面出水和大面积渗水为主。338.3m422.5m为平顶山砂岩段,是井筒主要含水层,岩性为褐黄色、厚层状、中厚层状石英长石砂岩,硅质胶结、坚硬、竖直裂隙极为发育。该砂岩层段有些部位的横向、纵向裂隙互为切割,且裂隙分布规律极差,大面积小裂隙涌水为主,较宽裂隙涌水次之,另外从井深96m195m近似直立的裂隙、破碎带穿过井筒,给注浆施工带来极大难度。3.2季节原因 由于平顶山砂岩含水层接近于地表,受大气降水影响,并且该井筒与牛寨沟水库较近,夏秋雨季井筒涌水量相对较大,春冬两季相对较小。 3.3工序原因 施工期间,即使进行了分段注浆施工后,由于放炮震动的影响,封闭衔接不好,使近井壁围岩遭
4、到破坏,导致涌水反弹。3.4质量原因 由于过涌水砂岩层期间,局部井壁出现漏水、渗水现象,浇筑砼时容易失浆过多,给注浆施工带来很大困难。4 综合防治水方法 井筒涌水往往导致施工进度缓慢,井壁质量差,极易造成突水淹井事故。搞好井筒防治水工作不仅使建设单位减少资金投入,缩短建井工期,也关系到施工单位职工切身利益。经过多年研究与实践,总结出了“探、堵、引、挡、排、截、封”立井井筒综合防治水施工技术,有效预防了井筒水害事故的发生,为井筒快速优质施工创造了较好的条件,解决了凿井期间治水技术难题。其具体做法为:(1)探:在该井筒主要含水层揭露前边探边掘,精确探明水量、测出水压等,进行有计划的放水、堵水。(2)堵:对掘进工作面涌水量达到l0m3/h以上时,在井筒含水层揭露之前采取工作面预注浆或充填加固注浆堵水技术。(3)引:对井壁、岩帮集中出水点预埋聚乙烯胶管,将水引出,防止涌水冲刷砼,为井筒壁后注浆创造较好的条件。(4)挡:已筑井壁上出水点有承压水流喷射时,在溅水部位覆盖风筒布,使水沿井壁流入下部截水槽。(5)排:依据含水层的位置、涌水量、堵截的效果来合理地安排排水设施,主要是排腰泵房及井筒工作面的
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