S形鉆孔井筒地面預(yù)注漿技術(shù)研究_工程管理

1、S形鉆孔井筒地面預(yù)注漿技術(shù)研究0引言風(fēng)井井筒地面預(yù)注漿工程，設(shè)計(jì)注漿孔10個(gè)，其中5個(gè)直孔，圈徑12m，孔深520m;5個(gè)S孔，圈徑40m，520m處圈徑12m，終孔深度712m.直孔完成巖帽及一、二段的注漿任務(wù)，由S孔完成巖帽、導(dǎo)斜段、三、四、五、六段的注漿任務(wù)。歷時(shí)175天，共完成鉆探進(jìn)尺6160m，注漿方量14526m，勝利地運(yùn)用3YSJ-25型隨鉆定向儀施工S孔，提高了注漿鉆探的科技含量。1注漿施工條件潘北礦井位于走向近EW，傾向N的不完整背斜構(gòu)造，井筒穿過的地層為：346m左右的新生界松散層，30m左右的基巖風(fēng)化帶及二迭系含煤地層。新生界地層以粘土為主，其次為砂層，基巖主要巖層為泥巖

2、、砂巖和煤。井筒基巖穿過的主要含水層為基巖風(fēng)化帶含水層及13-1煤、11-2煤、8煤頂?shù)装迳皫r含水層。風(fēng)化帶：起止深度為347.95385.30m，厚度為37.35m，多為花斑狀泥巖、砂質(zhì)泥巖和細(xì)砂巖，上部風(fēng)化較劇烈，整層巖芯較破裂，砂巖鈣泥質(zhì)膠結(jié)，裂隙發(fā)育。斷層：從井筒檢查孔柱狀圖可見2個(gè)構(gòu)造帶：605.70607.70米，616.00623.80m，有受力跡象，多見角礫狀破裂砂巖，以鈣質(zhì)膠結(jié)為主，垂直裂隙發(fā)育，巖芯破裂。634.20635.60m，整層均有受力跡象，多為糜棱狀、磷片的泥巖，巖芯松軟、破裂。該斷裂帶上下界的影響帶裂隙發(fā)育，上部、中部為砂巖多為鈣質(zhì)膠結(jié)，巖芯成角礫狀，破裂，下部

3、為破裂泥巖多為糜棱狀、磷片狀。斷裂上盤影響帶巖石裂隙發(fā)育，連通性好，是地下水儲存和富集的場所。風(fēng)井注漿孔在深度585m，640m處巖粉極多、坍塌掉塊嚴(yán)峻，多次發(fā)生埋鉆、埋止?jié){塞，掉膠筒事故，主要緣由是斷層帶破裂所致。裂隙：依據(jù)井筒檢查孔供應(yīng)的資料和區(qū)域裂隙發(fā)育特征，井筒巖層裂隙多為高角度近垂直裂隙，其中風(fēng)化帶裂隙發(fā)育;斷層影響帶裂隙發(fā)育，受構(gòu)造應(yīng)力影響局部地層裂隙發(fā)育。注漿中，風(fēng)井與主井注漿孔多次發(fā)生串漿，而風(fēng)井與副井很少串漿，這說明風(fēng)井和主井裂隙連通性，近南北向和北東向的漲性裂隙發(fā)育。2施工方案及設(shè)計(jì)要求依據(jù)潘北礦井風(fēng)井井筒水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件，風(fēng)井井筒治水方案采納，上部沖積層及風(fēng)化帶凍結(jié)，

4、下部基巖段采納地面預(yù)注漿法，采納了上部5個(gè)直孔圈徑12.0m和5個(gè)外圍圈徑40m的S型孔，S孔經(jīng)定向鉆進(jìn)增斜、降斜、穩(wěn)斜于510m左右進(jìn)入設(shè)計(jì)靶域而后變?yōu)橹笨住?個(gè)直孔竣工后轉(zhuǎn)入施工凍結(jié)孔。凍結(jié)孔和S注漿孔同時(shí)平行作業(yè)，縮短了工期，贏得時(shí)間。2.1注漿深度直孔0380m為固管段 380520m為注漿段S孔0405m為固管段 405712m為注漿段風(fēng)井注漿深度為712m2.2段高及注漿壓力依據(jù)風(fēng)井的水文工程地質(zhì)特征注漿段高及注漿壓力2.3注漿方式井筒地面預(yù)注漿的注漿方式有分段下行、分段上行和上行下行混合方式，這打算井壁條件和裂隙的串漿干擾等因素。本次注漿多采納上行式，無論上行還是下行，當(dāng)巖層破裂

5、、坍塌掉塊嚴(yán)峻時(shí)，均可先行注漿加固后再都進(jìn)行鉆進(jìn)。巖帽注單液水泥漿，巖帽以下段注粘土水泥漿。2.4注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)巖帽段：達(dá)到或超過設(shè)計(jì)終壓值泵量60100l/min穩(wěn)定時(shí)間不小于20min。粘土水泥漿段：達(dá)到或超過設(shè)計(jì)終壓值泵量不大于250l/min穩(wěn)定時(shí)間不小于20min。2.5注漿范圍本次注漿集中半徑為9m，注漿范圍是以井筒中心為圓心以井筒半徑加9m，即12m為半徑的大圓柱體的帷幕。2.6孔斜要求直孔終孔偏斜不大于1%S孔經(jīng)定向?qū)庇?10520m進(jìn)入靶域，經(jīng)穩(wěn)斜段進(jìn)入直孔段與設(shè)計(jì)圈徑的偏斜不大于1%，并且保證鉆孔水平落點(diǎn)大致均布。S孔在孔深395m圈徑30.8m2.7注漿材料及注入量設(shè)計(jì)注

6、漿材料，巖帽選用單液水泥漿，注漿段選用粘土水泥漿。風(fēng)井設(shè)計(jì)注入量13546m，其中單液水泥漿1068m，粘土水泥漿12478m。2.8定向鉆進(jìn)定向鉆進(jìn)原則上從300m上下合適層位起，定向鉆進(jìn)有兩點(diǎn)關(guān)健技術(shù)要求在395m深度(即凍結(jié)管 深度)S孔圈徑30.4m.S孔500510m進(jìn)入靶域，即12m圈徑上各自靶心為原點(diǎn)，直徑4米的范圍。S孔定向孔分為直孔段、增斜段、穩(wěn)斜段、降斜段，直孔段與5個(gè)直孔在500520米接茬連接，接續(xù)井筒直孔段以下注漿施工，完成全井筒整體注漿工作。定向鉆進(jìn)時(shí)，鉆孔傾角變化應(yīng)掌握在0.5°/m以內(nèi)，不應(yīng)在短距離內(nèi)使傾角突變，以保證定向鉆孔軌跡光滑、平緩，達(dá)到下管順

7、當(dāng)，上下止?jié){塞及鉆具順暢。定向采納JDT陀螺定向儀，YSJ-25隨鉆定向儀，DST隨鉆定向儀。定向鉆進(jìn)，第四系地層采納165mm螺桿鉆具、牙輪鉆頭、多翼鉆頭，基巖使用95mm螺桿鉆具，LF型螺桿鉆隨鉆定向工藝。固管段定向鉆進(jìn)后擴(kuò)孔至191mm、245mm，以順當(dāng)下放套管。套管以下采納110mm、130mm鉆進(jìn)。3注漿施工技術(shù)參數(shù)3.1注漿深度注漿上限深度的確定，直孔原則上高于風(fēng)化帶底深5m，風(fēng)井注漿的起止深度為直孔380520m，注漿段長140m，S孔405712m，注漿段長307m。3.2注漿鉆孔布置依據(jù)潘北礦建設(shè)項(xiàng)目部要求，井筒水文地質(zhì)資料及工期需要，注漿孔分布5個(gè)直孔，圈徑12m，5個(gè)S

8、孔地面圈徑40m，直孔完成后施工凍結(jié)孔，實(shí)現(xiàn)凍結(jié)與注漿孔平行作業(yè)其位置詳見潘北礦北風(fēng)井注漿鉆孔平面布置圖3.3注漿段的劃分依據(jù)風(fēng)井井檢孔資料和風(fēng)井井筒估計(jì)柱狀圖中的含水層，隔水層、煤層的深度、厚度、富水性、裂隙發(fā)育程度等劃分段高，盡量把含水層、煤層放在段高的上部，以保證堵水或封堵煤層瓦斯的效果，段高的詳細(xì)劃分如下表。3.4注漿壓力風(fēng)井注漿壓力，巖帽段為靜水壓力的1.5倍，注漿16段為靜水壓力的2.5倍，施工中嚴(yán)格按設(shè)計(jì)壓力值施工，嚴(yán)把注漿終壓這一關(guān)。從上表可以看出16段平均終壓值分別為2.812.732.732.66 2.702.6風(fēng)井各注漿段注漿壓力均超過設(shè)計(jì)終壓值，說明漿液有足夠的集中動力，在重點(diǎn)含水層和煤層和煤層提高注漿壓力。穩(wěn)定時(shí)間均在20mim以上，保證了注漿質(zhì)量。3.5注入量注入量是保證注漿質(zhì)量的關(guān)鍵，是注漿施工中時(shí)刻都關(guān)注、算計(jì)的數(shù)值。注漿中一抓壓力，二抓注入量，而且依據(jù)注前壓水試驗(yàn)所得單位吸水率進(jìn)行調(diào)整。風(fēng)井總注入量14531m，設(shè)計(jì)13546m，超過985m，平均每米井筒注漿量43.77m/m井。依據(jù)注漿檢查孔壓水資料分析，風(fēng)井注入量是充分的。直孔注入量4979m，15#孔注入量分別為880m，964m，947m，1177m，1011mS孔注入量9546m，15#孔注入量分別為 2093m，2071m，1840m，1840m，1715m4結(jié)束語風(fēng)井地面預(yù)注漿