巨厚表土深立井解冻期间淋水治理及防护对策

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1、巨厚表土深立井解冻期间淋水治理及防护对策简析摘要：巨厚松散层、大直径、冻结法施工的千米深井筒在解冻期间淋水量显著增大，其淋水治理及井筒安全防护对策在国内外尚无成熟的借鉴经验，是一个技术难题。根据口孜东矿主、副、风井筒在解冻期间采取的有针对性防护对策，特别是主井采用松散层复合双层井壁夹层注浆技术、基岩段壁后注浆技术成功进行注浆堵水治理，井筒淋水、井壁渗水得到很好控制，效果明显。本文对此内容进行了简析、探讨和展望，其宗旨在于确保井筒解冻期间的安全，实现矿井安全建设。关键词：巨厚松散层大直径千米立井井筒解冻淋水渗水治理复合井壁夹层注浆壁后注浆井筒安全防护对策1、概况1.1、矿井简况及

2、水文地质特征口孜东矿是设计能力5.0mt/a的特大型在建矿井，位于阜阳市颍东区，井田面积33.6km2，全井田资源储量7.71亿吨，一水平标高为-967m，采用中央立井开拓方式，布置3个采区。井田地处淮河冲积平原，属全隐伏型煤田,第四纪松散层厚度大、埋藏深（平均601.8m），划为四个含（隔）水层组，流沙层厚且富含水；二叠纪煤系砂岩裂隙含水层位于煤层与泥岩之间，岩性、厚度变化均比较大，分布不稳定，富水性不均一，以静储存量为主。1.2、井筒概述工业广场内布置主、副、风三个井筒，井筒净直径φ7.5～8.0m，最大掘进荒直径14.8m，井壁厚度0.5～2.55m。马头门位于16-1煤

3、附近，井筒深度1010～1032m，穿过表土层厚度568.5～574.7m，其中粉、细、中沙及砾石层累计厚275.4～299.5m，占表土段厚度的48～52%。三个井筒在松散层段均采用冻结法施工，冻结深度617～737m。是目前国内井筒直径最大，穿过松散层最厚，冻结深度最深的冻结千米井筒。2、经过及问题的提出自井筒竣工以来，三井筒淋水量均有不同程度连续增大的趋势，最大值分别达15.4m3/h、9.4m3/h、22.3m3/h，出水点主要分布在550～720m段高，壁座处出水点较集中。据水样分析检测，水源基本来自第四纪“四含”、基岩风氧化带；据井筒测温相关数据表明，期间冻结段地层

4、温度呈线性上升趋势，今年中部松散层温度从-5°上升至-1°，推算三井筒表土段温度将逐渐恢复到0°以上。在国内煤矿水害事故频发的背景下，三井筒淋水量较大，均超过相应规定，并且有持续增大的趋势，存在不同程度的安全隐患。需要认真查找原因，分析研究井筒解冻期间冻结壁融化规律、相应影响因素，优化井壁注浆研究，开展注浆堵水工作，并制定相应的一系列井筒防护措施。3、淋水治理方案及效果在永久改绞前、三井轮流停绞的情况下，分别对三个井筒进行井壁注浆堵水，堵水量70%～83%，效果较明显。现以主井为例详细阐述松散层复合井壁夹层注浆技术、基岩段壁后注浆技术在深厚松散层千米大直径井筒解冻期间的应用过程

5、。3.1、主井井壁结构主井井筒净直径φ7.5m，净断面44.2m2，井口标高＋27.8m，落底标高-982.2m，马头门标高-967.0m，井筒深度1010m。其中松散层厚度574.7m，基岩段厚度435.3m，最大冻结深度737m。冻结段复合井壁585m，为双层钢筋砼结构，内外壁之间铺设双层塑料板，厚度为1.5mm*2，外壁与冻结壁间铺设一层25～75mm的泡沫塑料板。外井壁厚度0.5～1.4m，外壁净径φ8.7～9.9m，钢筋砼井壁；内井壁厚度0.6～1.2m，内壁净径φ7.5m，砼标号c40～c75，随深度的增加而加大。壁座位置585～604m，整体浇筑，厚度2.45m；

6、基岩段单层井壁406m，为素混凝土支护，井壁厚0.5～0.7m，砼标号c40～c50。3.2、注浆范围及方式根据井壁出水、渗水情况，确定注浆范围：井深40m～985m。585m以上为双层井壁，采用由下而上、每隔20m在井壁上布置1排注浆孔（6个）的夹层充填注浆方式，全面充填内外壁之间的空隙，封堵出水点；585m以下为单层井壁，采用由下而上、在每个井壁接茬上方0.5m处布置1排注浆孔（6个）的壁后注浆方式，全面封堵基岩段渗水。3.3、注浆材料与设备材料使用r42.5普通硅酸盐新鲜水泥和浓度为30～40be’，模数为3.0～3.2液体硅酸钠型水玻璃；单水泥浆液的水灰比为0.6～2.

7、0，水泥～水玻璃双液体积比按1：0.3～0.6控制，双液凝胶时间控制在3～5min以内。选用单液水泥浆作为加固材料，水玻璃双液浆作为堵水材料。设备采用2tgz—120/105型多功能注浆泵，7655风动凿岩打眼机，lj—3型搅拌机。3.4、注浆孔结构冻结段内、外壁充填注浆孔结构：“孔口管（φ42*400～500mm）+裸孔”，孔口管打进内壁450mm，裸孔穿透内壁，进入外壁控制在50～100mm之间，终孔深度根据内壁厚度确定；基岩段壁后注浆孔结构：打眼深度2500mm，埋设长度为1500mm