脲醛樹脂用于立井井筒施工孔隙含水層的注漿辦法
摘要
立井施工對公開水的管理,通常采用凍結法、注漿法。普遍以為凍結法比擬成熟、平安、牢靠,注漿法牢靠性差,筆者以為治水計劃的選擇,應依據(jù)含水層的巖性、埋藏深度、厚度、富水性綜合思索。一些井筒注漿失敗的緣由,不在于辦法的錯誤,而是選擇的技術參數(shù)不合理,施工單位的操作不當所形成。本文以寧東石槽村煤礦副井、紅柳煤礦風井為例,闡述注漿法的優(yōu)越性,對相似孔隙含水層管理,提供自創(chuàng)經(jīng)歷。
引言
立井施工對公開水的管理,采用凍結法或注漿法各有優(yōu)缺陷,應在充沛對地質(zhì)結構、水文地質(zhì)條件充沛理解的根底上經(jīng)綜合剖析、論證、定量,決策施工辦法,特別當前礦山行業(yè)處于低谷時期更易如此。本文對勝利施行注漿法的兩井筒做一簡述,旨在闡明正確的選擇和肯定合適工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件的注漿技術參數(shù),是保證注漿質(zhì)量、進步堵水速度和效率必不可少的技術措施;另,對運用化學漿的留意事項及漿液擴散半徑、注漿帷幕厚度停止闡明、討論,對相似含水層管理提供參考根據(jù)。
1寧東石槽村煤礦副立井空中預注漿
1.1 井筒技術特征
井筒深度542.6m,井筒凈直徑9.0m,采用壁厚500mm 的C40單層素混凝土構造。
1.2 地質(zhì)水文地質(zhì)
第三系亞砂土層0~9.4m,由弱膠結的含粘土砂組成;基巖層:由侏羅系泥巖、不同粒級的砂巖及煤層組成,弱膠結、半成巖,抗壓強度均勻14.02MPa,軟化系數(shù)0.43~0.60,屬不穩(wěn)定到弱穩(wěn)定巖層。中砂巖、粗砂巖為含水層,含孔隙、裂隙承壓水,估計井筒涌水量391m3/h。
1.3 空中預注漿參數(shù)
1.3.1 孔數(shù)及圈徑
注漿孔10個,直孔布置圈徑13m、孔深300m,“S”孔布置圈徑25m、孔深290m進入設計的區(qū)域后,下入導管,停止直孔段(即290~552m)。
1.3.2 施工次第
鉆機在井口位置施工直孔,待直孔完成鉆注施工后,把鉆孔移到井架外圈,用陀螺儀及螺桿鉆具定向鉆進。鉆孔軌跡與直孔交匯10m,并垂直鉆注終孔。采用“S”孔布置能夠:讓出井口位置,井架裝置及井筒施工,與空中預注漿平行作業(yè),縮短建井總工期。
1.3.3 注漿參數(shù)
注漿壓力是驅(qū)動漿液在裂隙中活動、擴散、充塞、壓實的能量,是控制漿液運轉(zhuǎn)的重要要素之一。注漿終壓宜大于靜水壓力的2~4倍,在巖石裂隙中的注漿壓力可恰當進步。
采用公式P=(2~4)PH
式中:P為注漿終壓(MPa);PH為靜水壓力(MPa).
(1)注漿終壓:巖帽段孔深30m,P巖帽=2PH;
基巖段:P基巖=3PH,并依據(jù)各段高、進漿量調(diào)整注漿終壓;
(2)注漿流量:Q≤250L/min(巖帽段Q≤150L/min);
(3)穩(wěn)定時間:T≥20min;
(4)漿液類型:巖帽段運用單液水泥漿,破碎帶交叉運用一局部單液水泥漿,其他注漿段運用粘土水泥漿(代號CI-C)。
1.4 封堵孔隙水的途徑和辦法
侏羅系巖性,未經(jīng)壓實,巖石顆粒間孔隙未充填、半充填,孔隙極小。例如中砂巖,顆粒直徑小于0.5mm,其間的孔隙小于0.08mm。
成巖過程中,經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代,巖石孔隙再充填及壓密,孔隙則變小,公開水能自在運動,顆粒狀的物質(zhì)不能注入,只要液體物質(zhì)才干浸透。例如石槽村礦主斜井600~630m段,中砂巖,孔隙水,井幫只看到淋水,未見到涌水點,涌水量80m3/h。經(jīng)綜合剖析,公開水的運動是遭到地質(zhì)結構控制,結構運動產(chǎn)生裂隙、斷層、結構單薄帶,這些含水、透水空間與巖石孔隙構成了公開水運動網(wǎng)絡。粘土水泥漿具有易活動的性質(zhì),而且本錢低,采用大泵量(流量350L/min)注入,把大小裂隙、層面及各涌水通道封堵,切斷了井筒外圍孔隙水的補給來源,到達打干井的目的。注漿過程中,接近注漿終壓,間隔600m外的主斜井發(fā)現(xiàn)跑漿,采取間歇式、點注、加大濃度等方法后,不再跑漿,為了補償跑漿形成的小裂隙進漿量少,需采取大于設計終壓1~2MPa的注漿壓力,促使?jié){液壓入更細小的裂隙。
1.5 注漿工期、效果
投入5臺鉆機、2臺注漿泵,總工期7個月,總注入量23450m3,每米井筒注入量43m3,井筒開挖總涌水量4.3m3/h。
2紅柳煤礦副立井工作面預注漿
2.1 水文地質(zhì)條件
含水段303~358m,由不同粒級的砂巖、泥巖組成,其中中砂巖、粗砂巖、砂礫巖含孔隙、裂隙承壓水,估計井筒涌水量88m3/h。
2.2 注漿孔深度、孔數(shù)、壓力
(1)注漿段長度: 預留巖帽及施工止?jié){墊10m,終孔深度應超越所注含水層底板以下10m[1],即井深368m,故注漿段長度為75m。
(2)注漿孔數(shù):因地層以孔隙水為主,并且有高角度細小裂隙水,注漿孔終孔間距不超越2m,共布置12個注漿孔,終孔位置距井筒荒徑2.4m。
(3)注漿壓力:軟巖的孔隙、裂隙具可塑性,只要高壓力作用下裂隙或?qū)用娣侥芡V拐W{。隨著注漿壓力升高、注入量的增大,涌水網(wǎng)絡被充填,才干到達堵水效果,注漿終壓取靜水壓力的3倍,即11MPa。
2.3 注漿資料
注漿資料的選擇與注漿地層的裂隙、孔隙的大小、含水透水性有關,不論采取何種資料注漿,構成的帷幕體的厚度、強度,應能抵御水頭的壓力,能經(jīng)得起爆破工程的震動。注漿初期,止?jié){墊外圍的巖石爆決裂隙和含水層中有較大裂隙,先注入P.O42.5普通硅酸鹽水泥漿;當上述裂隙充填后,壓力上升,注入化學漿,即
脲醛樹脂和草酸溶液。
2.4 注漿方式
采用下行式鉆注,依據(jù)巖性、鉆孔涌水量決議注漿段高。設計分3小段注漿,同時思索鉆孔涌水量,當鉆孔涌水量≥10m3/h,減少段高、中止鉆進、停止注漿,待上一段高注漿完畢后,再鉆注下一段高。為了進步注漿效果、漿液擴散平均,分4序孔施工,后序孔檢查前序孔注漿效果,以終孔涌水量剖析判別注漿效果。
2.5 運用化學漿技術措施
2.5.1 漿液的合理調(diào)制
脲醛樹脂與草酸溶液的體積比2:1,混合后呈軟塑狀,并快速凝固。注漿過程調(diào)理進漿閥,一直堅持該比例。草酸溶液的濃度依據(jù)當?shù)氐臍鉁亍⑺|(zhì)提早實驗。草酸溶液的濃度應先稀后濃,逐漸進步濃度,切莫快速進步濃度,形成忽然升壓。施工中應有專人擔任,剖析注入量、濃度、壓力的關系,隨時調(diào)理濃度,否則堵水效果差或者無任何作用。例如甘肅核桃峪礦、寧夏、內(nèi)蒙等井筒,因未控制化學漿的性能而失敗。
2.5.2 注漿孔間距、注漿壓力的選擇
該漿液初凝前呈軟塑狀,易被水稀釋,失去作用。因目前設備等緣由,兩種漿液進入混合器后混合效果比實驗室較差,大局部未充沛混合的液體呈泡沫狀,只要少局部快速凝固。所以有效擴散間隔小,注漿孔間距普通應小于2m,同時需增大壓力(靜水壓力的2~4倍)才干到達設計的帷幕厚度。當原設計的孔數(shù)不能滿足堵水效果時,應加密注漿孔。
2.6 鉆注效果
鉆注工期:40d,運用P.O42.5普通硅酸鹽水泥130t,
脲醛樹脂60t,井筒掘進注漿段涌水量1.8m3/h。
3結論
3.1 注入化學漿的條件
(1)一個含水層常常有大小不同的裂隙和孔隙,注漿初期,水泥漿首先封堵鑿井爆破巖石震動裂隙、結構裂隙;但不能進入巖石孔隙。假如繼續(xù)增大注漿壓力,水泥漿中的水分被擠入孔隙,水泥顆粒殘存在鉆孔內(nèi),有時堆積到注漿管內(nèi),鉆孔仍有涌水,此時,應當掃孔后,注入液體狀的化學漿。
(2)注漿段內(nèi)有多層巖性互層,軟硬不一,當注漿壓力大于某層巖石的抗剪強度,或大于層間的接合力時,水泥漿沿剪切的決裂帶或?qū)用媪鞲Z較遠(幾米到幾十米),被公開水稀釋,形成大量吃漿,但沒注入孔隙,無堵水效果。例如寧東某井筒1個注漿孔注入近百噸水泥,掃孔后仍涌水。魯西南某井筒每米井筒注入水泥90多噸,仍堵不住涌水。所以,當注入大量水泥漿后,堵水效果差的狀況,應注入化學漿。
3.2 漿液擴散半徑、注漿帷幕厚度的討論
漿液的運動是由注漿壓力的推進下,沿孔隙、裂隙、層面等通道運轉(zhuǎn),由于圍巖的阻力,逐步沉淀、堆積、壓實。在一個注漿段高內(nèi),漿液先后的運轉(zhuǎn)道路是,先充填大裂隙,后充填小裂隙、孔隙。擴散間隔的遠近與注漿壓力、巖石的性質(zhì)有關,計算辦法不同于凍結法的公式,冰柱沿凍結管外圍較平均擴展,有科學的計算根據(jù)。而注漿擴散半徑,僅僅適用于理想平均的地質(zhì)條件,即砂礫粒度、孔隙平均散布,或巖石裂隙呈規(guī)則的網(wǎng)狀團結。實踐巖體的裂隙、孔隙發(fā)育呈各向異性,大小不一,并具有充填物。漿液擴散間隔,隨著裂隙的方向、大小、而變化。目前還沒有完善的公式計算,所采用的公式僅用于理論計算。實踐的操作應以注漿過程中的各孔與各段材料剖析、評價注漿擴散范圍及帷幕厚度。
3.3 凍結法、注漿法作比擬
松軟含水地層管理首選方法應當是凍結法。侏羅系軟巖地層,巖石具有一定的抗壓強度,應中選擇注漿法??罩蓄A注漿的造價普通是凍結法的1/2~2/3,而且設備簡單,鉆探工程量少,鑿井后,無需二次套壁并減少了掘進斷面。至于牢靠性差,關鍵在于科學的設計和增強施工管理。
當含水層埋藏較深,若采用凍結法從井口到含水層底板凍結,工期及經(jīng)濟效益都是損失,應中選擇工作面預注漿法,對高角度細小裂隙水、孔隙水,先注入普通水泥,依次注入超細水泥、化學漿液。注入化學漿液,每米井筒注漿費用約10~15萬元,比全井筒的凍結費用是儉省。
脲醛樹脂963產(chǎn)品詳情
此產(chǎn)品是由尿素、甲醛、改性劑、催化劑合成的一種高分子粘合劑,簡稱UF,該樹脂最顯著的特點是可常溫固化、貯存期長,被廣泛用于各種竹木制品、紙制品的冷粘結;并用于樹脂砂布、砂帶的生產(chǎn)及各種棉織物、人造棉織物的防縮、防皺樹脂整理劑;也可作為各種銅板紙、涂布紙白板紙的抗水劑;等紙品的上光、增強劑。并用作顆粒肥料的粘合劑.氧化鎂制品的添加劑。
一、理化指標:
外觀:
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無色-淺黃色液體
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粘 度:
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60-100秒
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固含:
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60-65%
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游離醛:
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小于7
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膠化時間:
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20-60分
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PH 值:
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7-8
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二、使用方法:
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