立井施工中井壁修复技术应用

立井施工中井壁修复技术应用

[摘要]山西霍尔辛赫煤矿中部回风立井基岩段采用了工作面预注浆治水措施,当掘进至井深337~341m位置时井帮西南侧出现涌水点,采取导水管导水浇筑混凝土,脱模后井壁出现蜂窝状导水孔隙漏水,壁后注浆封堵涌水过程中井壁出现局部开裂现象。通过井壁修复、壁后注浆治理措施,井壁修复质量达到优良标准,混凝土强度达到设计强度的115%,安全有效地实现了封堵涌水。

[关键词]导水;壁后注浆;燕尾槽;修复;回弹

0引言

山西霍尔辛赫煤矿中部回风井施工至井深215m位置时,按原计划进行防治水超前探水注浆。当掘进至井深337~341m位置时,在工作面西南侧帮部出现约20m3/h的涌水,现场采取导水措施强行通过后进行壁后注浆堵水,注浆过程中发生局部井壁开裂,注浆压力达不到设计要求,井壁涌水也未得到有效控制,必须采取措施处理。

1概况

1.1工程概况。霍尔辛赫煤矿中部回风立井设计深度578.8m,净直径8.5m,净断面积56.75m2,冻结深度215m。其中,基岩段掘进半径为4.8m,掘进断面积为72.38m2,素混凝土支护,厚度550mm,混凝土强度等级为C45,基岩段采用立井混合作业普通施工法施工,MJY-4.0型单缝整体液压金属模板砌壁,段高4.0m。

1.2工程地质和水文地质。出水位置所处地层为二叠系上统上石盒子组,该地层主要以灰绿色(间夹紫红色团块)泥岩、砂质泥岩、细砂岩、粉砂岩为主,夹灰绿色砂岩。小型交错层理,局部裂隙发育,未充填,局部含菱铁质鲕粒。该段原岩中层理裂隙较不发育,纵向节理裂隙较发育。检查孔资料显示,井筒共有10层含水层。基岩裂隙发育,含水层较多,且富水性相对较好,特别是下石盒子组砂岩垂直裂隙发育,含有多层富水性好的层状。

2工程实况

2.1井壁质量检测。施工至井深337m时,在井筒西南侧出现井帮涌水,水量较大,现场采用5根导水管将出水点水引出,导水管水量合计为20m3/h。在混凝土浇筑过程中,脱模后出水点附近局部范围内井壁出现麻面现象,有蜂窝状孔洞漏水,水量约8.2m3/h。采用回弹仪对井壁进行检测,局部混凝土质量只能达到C20,该区域范围为13m2,确定采取注浆堵水和注浆加固井壁措施。在注浆过程中,因出水点范围内井壁质量差,造成井壁开裂,堵水困难,决定采取对不合格井壁破除修复,修复后再壁后注浆堵水。

2.2工作面预注浆。井筒在施工过程中,执行“有掘必钻”的超前探测防治水措施,并顺利通过了1、2号含水层。在掘进至3号含水层时,超前钻探钻孔出现涌水,实测涌水量如表1所示。针对超前钻探结果,对3号含水层进行工作面预注浆,设计15个注浆钻孔,注浆参数如表2所示。

3处理方案

3.1工程内容。井壁修复和注浆堵水工程主要包括井壁开裂段破除、锚网加强支护、井壁导水和井壁修复后壁后注浆堵水[1-3]。井壁修复示意如图1所示。

3.2破除开裂井壁与锚网加强支护。采用回弹仪对出水点附近井壁强度重新进行检测,确认破除范围为宽度6m,高度为一个模板段高4m;将吊盘提升至位于井壁破除位置,从上往下进行刷扩破除井壁,在刷扩过程中将左右两侧切口刷成燕尾形,上切口刷出浇筑口和接缝斜口;当刷扩高度达到1000mm时,采用锚网支护,锚杆规格为准20mm×2000mm左旋螺纹钢树脂锚杆,间排距800mm×800mm,每孔2卷K2335树脂药卷端头锚固;网片用准6mm盘圆钢筋加工,网幅1000mm×2000mm。

3.3井壁导水。井壁集中出水点采用导水管导水,安装集中导水管3根。孔深3.0m,孔内安装准40mm花管;外侧安装快速接头接高压胶管导出模板外侧,为防止导水管在混凝土振捣过程中脱落,将导水管和金属网连接固定。井壁散水在井壁浇筑前采取铺设防水板做隔、导水帘,导水帘与井壁间纵向埋入准40mm花管2根并接导水管至模板外,导出井壁上的少量散水。井壁上方淋水在修复段上方500mm位置安装截水槽一组,防止井壁淋水进入模板内。

3.4井壁修复。在破除后的井壁接茬位置下方400mm处安装固定井圈,井圈用20#槽钢加工制成,长6900mm,上沿加工与组合模板固定螺栓孔。固定锚杆均匀安装6根,规格为准20mm×800mm,每孔1支K2335树脂药卷,井圈安装过程中应按中线检查固定位置并找平。井圈固定后安装模板,模板宽996mm、高1200mm,每层安装7块,两侧压茬井壁450mm。每块模板采用螺栓连接,模板上口用准8mm拉杆连接模板与井壁锚杆或金属网,防止在浇筑过程中发生跑模现象;按中线及井壁尺寸调节好模板,方木支撑内边缘,保证模板质量符合验收标准。浇筑过程中严格稳一模、验一模、浇一模程序,浇筑混凝土壁厚550mm、强度C45,直至浇筑与上模合茬;浇筑过程中随时检查隔、导水帘及导水管的导水状态,防止出现移位与脱落。

3.5壁后注浆。井壁养护达到设计强度后,利用中层吊盘在出水点(337~341m位置)周围进行壁后注浆堵水。顶水布孔,水泥与水玻璃双液浆注浆封堵,注浆孔间距3000mm,以出水点为中心由外向内对涌水区域注浆,形成隔水帷幕,最后注导水管封堵。注浆站设在中层吊盘上,采用YTP-26型凿岩机打眼,2TGZ-60/210型注浆机注浆。

3.6效果。霍尔辛赫煤矿中部回风立井在掘进至井深337~341m位置,因涌水点井壁质量差,造成井壁开裂,通过修复开裂井壁,并进行壁后注浆,不仅修复了井壁质量缺陷,还解决了该段井壁漏水问题,为下部施工提供了良好的工作环境。

4结语

霍尔辛赫煤矿中部回风立井在掘进时出现井帮涌水现象,而且出水点井壁质量差,造成井壁开裂。通过采取修复开裂井壁、壁后注浆措施,既修复子井壁质量缺陷,又封堵了井壁涌水,确保了中部回风立井安全施工。

[参考文献]

[1]陈强威,郑永超.副立井井壁综合加固修复技术[J].中国煤炭工业,2016(5):61-63.

[2]王宝贤.恒源煤矿副井井壁破裂综合治理技术[J].建设工程,2013,38(2):125-127.

[3]尹志龙,陈贵林.鸟山煤矿副井深部软岩段井筒修复施工技术[J].实用技术,2013(3):89-90.

作者:袁维进 张强 李成 单位:中煤第五建设有限公司第一工程处