關(guān)塘鐵礦斜井井筒施工中流沙及涌水的防治

1、Word文檔 關(guān)塘鐵礦斜井井筒施工中流沙及涌水的防治 關(guān)塘鐵礦位于安徽省天長(zhǎng)市境內(nèi)，雖然礦體上部掩蓋著較厚的第四系軟土層和流沙層，不利于礦井建設(shè)和采礦，但因其礦石品位高（含鐵58.48%）、可選性好，于1998年開(kāi)頭開(kāi)發(fā)利用。關(guān)塘鐵礦提升井設(shè)計(jì)力量10萬(wàn)t/a，采納斜井開(kāi)拓，井筒設(shè)計(jì)斜長(zhǎng)190m，角度30，井筒凈斷面約5.8m2，采納素混凝土澆灌，局部地段配置鋼筋網(wǎng)。礦井自1998年7月開(kāi)頭施工后，相繼發(fā)生了三次含水層涌水淹井，并引起井筒四周大規(guī)模坍塌。所揭露的地層狀況和水文條件遠(yuǎn)比地質(zhì)報(bào)告中的描述簡(jiǎn)單，井筒施工陷于逆境。通過(guò)采納注漿工藝進(jìn)行堵水和擠壓固沙處理，使井筒施工得以連續(xù)。之后采納壁后

2、注漿又對(duì)井筒進(jìn)行了治水和加固，均取得了良好的效果。 1水文地質(zhì)概況 關(guān)塘鐵礦礦體四周基巖分布：蝕變花崗巖自西向東橫過(guò)礦區(qū)，構(gòu)成礦體上盤(pán)，矽卡巖分布在礦區(qū)北面，構(gòu)成礦體下盤(pán)，大理巖占據(jù)東北角，向西與矽卡巖接觸，向南伸入蝕變花崗巖下。圍巖和礦體的走向均為NE，傾向SE，傾角2032。大理巖和矽卡巖含水層均裂隙發(fā)育，該含水層含水量大，由于裂隙貫穿，使各含水層有著親密的水力聯(lián)系，具有良好的補(bǔ)給作用。第四系沖積層厚度3065m，由粗砂、礫石、亞粘土類組成，垂直變化由上而下大致可分為三層（見(jiàn)圖1）：第一層為亞粘土，厚1318m；其次層為流沙層，成分為石英、礫石等，顆粒不勻稱，組織疏松，含水豐富，厚1525

3、m；第三層為粘土層，粘性強(qiáng)，有時(shí)夾帶少量礫石，厚1015m。 井筒掘進(jìn)及提升方位為560000，施工需依次穿越第四系沖積層、寒武系（大理巖）裂隙溶洞含水層、矽卡巖裂隙孔隙含水層及燕山期花崗巖裂隙水含水層，前三組含水層都給井筒施工帶來(lái)了危害。 2注漿施工技術(shù) 2.1砌筑止?jié){墻 1999年4月29日斜井在9296m進(jìn)行鏟底爆破后，巖層孔隙大量出水。依據(jù)含水層含水特征及涌水狀況，對(duì)流沙層賦存條件及特征、矽卡巖含水風(fēng)化層不穩(wěn)定狀態(tài)等進(jìn)行綜合分析，并討論了其對(duì)井筒的危害狀況，打算采納不同的注漿工藝來(lái)治理，即堵水注漿和擠壓、加固注漿相結(jié)合的治理方案。 （1）止?jié){墻的厚度按下式進(jìn)行計(jì)算： B=KOWb/2h

4、(1) 式中B-止?jié){墻厚度； Ko-平安系數(shù)，取1.41.5； W-作用在止?jié){墻上的載荷，壓力強(qiáng)度取6MPa，則W為34.8mN； b，h-巷道寬度和高度，寬2.3m，高2.6m； -混凝土允許抗壓強(qiáng)度，取25MPa。 經(jīng)計(jì)算，止?jié){墻厚度取1.2m。 （2）構(gòu)筑止?jié){墻施工方法：首先在砌筑止?jié){墻的井筒位置開(kāi)鑿嵌槽，槽寬和止?jié){墻厚度相等，深0.20.3m，底深0.5m；然后埋引水管，在止?jié){墻位置前用編織袋裝土壘堰。依據(jù)涌水量大小埋設(shè)12根焊有法蘭盤(pán)的引水導(dǎo)管，使涌水集中于導(dǎo)管流出，導(dǎo)管通過(guò)止?jié){墻位置處最好加焊十字型螺紋鋼，使之與止?jié){墻澆灌后堅(jiān)固結(jié)合。最終是止?jié){墻澆灌，在嵌槽處立模，清除槽內(nèi)雜物和積

5、水，澆灌快干混凝土并搗實(shí)，在拱弧接觸處，為保證其緊密結(jié)合，防止跑漿，通常采納膨脹水泥澆灌接頂。 2.2注漿壓力 注漿壓力采納下式計(jì)算。即：P=（23）Hr(2)式中P-注漿壓力，MPa； H-受注點(diǎn)至靜止水位的水柱高，m； r-水的容量，0.01MN/m3。 計(jì)算得P為1.82.7MPa，取225MPa。 依據(jù)有關(guān)資料，對(duì)涌水較大的出水點(diǎn)，注漿壓力為靜止壓力的35倍，即2.74.5MPa。由于涌水量大，選擇注漿終壓為4.56.0MPa，擠壓注漿終壓大于10MPa，考慮到井筒混凝土墻體的抗壓力量，壁后注漿選2.54.0MPa。 2.3注漿材料 依據(jù)不同的注漿對(duì)象，分別采納單液漿（有時(shí)添加氯化鈉作

6、為速凝早強(qiáng)劑），水泥-水玻璃雙液漿，采納425號(hào)一般硅酸鹽水泥和45玻美度、模數(shù)2.42.8的水玻璃。 2.4注漿施工工藝 2.4.1注漿設(shè)備選擇先用2TGZ-60/210型注漿泵，注漿造孔用YT-28型氣腿式鑿巖機(jī)。 2.4.2注漿施工方法及挨次為施工運(yùn)輸便利和注漿泵易操作，漿液配制在地面進(jìn)行。注漿前先用YT-28鉆在止?jié){墻上造注漿孔，直徑3840mm。注漿插管為外徑40mm厚壁無(wú)縫鋼管，用車床加工成前端略細(xì)，后端稍粗，表面呈倒粗紋狀。根部焊接可以連接閘閥的螺紋段，總長(zhǎng)度0.71.2m，使用前用棉紗或布條勻稱纏繞，插入注漿孔內(nèi)并固定緊，用閥門(mén)連接輸漿管，便可直接進(jìn)行頂水注漿。注漿時(shí)先注造漿孔

7、，再注預(yù)埋管，由近及遠(yuǎn)。待注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)壓力并穩(wěn)定15min時(shí)停止注漿。 2.4.3注漿參數(shù)依據(jù)不同注漿目的和不同的工藝條件，選擇不同的漿液濃度堵涌及治水注漿，水灰比選擇0.8:11:1.2，擠壓注漿選擇0.5:11:1。漿液相應(yīng)的初凝時(shí)間一般為7h41min14h56min。依據(jù)閱歷，注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為維護(hù)吸漿終壓和吸漿時(shí)間大于15min。 3注漿處理 3.1流沙及泥石流的處理 井筒施工在96m塌方時(shí)，塌方面積約1.5m1.5m，高約6m，呈天井狀，造成上方流沙大量涌入井筒。該流沙系石英、礫石、灰白色粘土和水的混合物，呈灰白色，極具粘性（用鍬挖時(shí)粘鍬），在擠壓作用下具有很強(qiáng)的流淌性。24h內(nèi)沉

8、沒(méi)了20m井筒。 斜井掘進(jìn)至116122m時(shí)，全斷面呈現(xiàn)綠泥石化矽卡巖。工作面消失少量淋水，在對(duì)尚未成巷的1m裸巷進(jìn)行澆灌封頂時(shí)，水量突然增大到60m3/h，并發(fā)生大規(guī)模坍塌，造成泥石流淹井。 由于流沙及矽卡巖泥石流粒徑較小，特殊是流沙中含有大量粘土，漿液滲透力量較弱，在對(duì)上述地段進(jìn)行注漿處理時(shí)，首先采納注水或注稀釋后的水玻璃以便打開(kāi)水泥漿液的通道，在注水或水玻璃壓力穩(wěn)定在肯定范圍內(nèi)時(shí)，再注水泥漿液，一般終漿壓力在1011MPa以上。 3.213141m段井筒的注漿 重點(diǎn)注漿治水段在9641m區(qū)間，該段是井筒穿越的主要含水層，雖進(jìn)行了三次大的堵涌注漿，有的地方仍有小的裂隙水滲流，局部地段井筒淋

9、水現(xiàn)象嚴(yán)峻。通過(guò)注漿治理可起到根治水患、加固井筒的雙重作用。 先施工下部加固區(qū)段，再施工上部治水區(qū)段，治水段由下而上分段注漿，在46m處留一流水稍大的探水孔作為水情變化觀看孔，最終一次性將其注死。觀看發(fā)覺(jué)，在下部注漿完成后，水情孔流水量明顯增大，流速加快，證明該區(qū)間含水層裂隙相通。加固注漿段采納密集式造孔，排距及孔距分別為2.0m和0.81.0m，孔深為1.53.0m不等，間隔使用，孔形呈梅花型放射狀。治水注漿段依據(jù)井筒淋水及裂隙水分布狀況，凡造孔發(fā)覺(jué)有水處均插管注漿。 4綜合效果 在處理5次事故的注漿中，實(shí)際注入水泥量共計(jì)482t，在治理井筒的壁后注漿中，實(shí)際消耗水泥122t，注漿終壓達(dá)到和超過(guò)了預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了較抱負(fù)的堵水、治沙、加固井筒