[发明专利]一种非全深冻结立井解冻后的涌水防治方法

说明书

技术领域

本发明涉及立井涌水防治方法，具体涉及一种非全深冻结立井解冻后的涌水防治方法。

背景技术

我国自1955年首次在开滦林西风井应用冻结法施工成功后，迄今已建成了700多个冻结井筒，但井筒解冻后围岩会产生新的裂隙，岩石的渗流通道会发生变化，相应的涌水规律也会发生变化，当涌水量很大，仅仅靠排水已不可能满足施工要求时，注浆堵截水源通道后再进行排水成为主要治理措施。注浆堵水是将水泥浆或化学浆通过管道压入井下岩层空隙、裂隙或巷道中，使其扩散、凝固和硬化，从而使岩层具有较高的强度、密实性和不透水性，达到封堵截断补给水源和加固地层的作用，它是矿井防治水害的重要手段之一。

目前井筒冻结法解冻后的涌水防治技术存在几个缺陷：一、注浆的时机不好选择，注浆过早，围岩裂隙还未形成，治理效果不好，注浆过迟，涌水很大，浆液全被水冲出，达不到注浆效果。二、注浆的形式，单一的注浆方式对于富水弱渗地层可注性不强。三、注浆位置的确定，一旦位置确定不好，会造成过多的注浆工作量，且注浆效果不好。

发明内容

本发明的目的是提供一种施工及操作方便，可注性强，不透水性强，密实性好，强度高，防治水效果显著，高低压并用，深浅孔结合，单液为主、双液为辅的一种非全深冻结立井解冻后的涌水防治方法。

为了达到发明目的，本发明的技术方案是这样解决的：一种非全深冻结立井解冻后的涌水防治方法，本发明的特殊之处在于该方法按下述步骤进行：

1）、注浆形式的确定

井筒解冻后围岩裂隙区贯通，围岩裂隙涌水量较大，在富水弱渗地区，一般注浆形式难以注入或是注入效果不好，本发明采用单液为主、双液为辅，高低压并用，深浅孔结合的注浆方式；

2）、井筒防治水时机的确定：

（1）、为保证未冻结段施工的下部井筒及马头门安全施工，在下部井筒及马头门施工过程中，上部井筒要保证一定的负温，即为-4℃，避免上部井筒解冻过早引起的涌水对未冻结段凿井的下部井筒的施工带来不利影响，这是非全深冻结法立井施工井筒防治水技术的一个重要技术措施；

（2）、井筒防治水时机的确定是未冻结段施工的下部井筒及马头门施工完毕，允许非全深冻结法的上部井筒自然解冻完毕，然后立即实施井筒防治水工作；

（3）、如果在自然解冻后没有立即进行防治水处理，存在冻结段解冻后涌水通道随着时间的推移，在地下水的作用之下，岩体中的裂隙不断发展扩大、连通最终会形成一系列强渗流水力通道，最终导致大的涌水灾害发生的缺陷，为此，应选择立即进行防治水处理；

3）、注浆位置的确定

井筒自上而下分为冻结表土段、冻结基岩段、未冻结段，所述冻结表土段采用壁间注浆，所述冻结基岩段采用壁间注浆和壁后注浆，所述未冻结段不注浆；

（1）、所述壁间注浆

所述冻结表土段和冻结基岩段为双层井壁段，注浆管为φ38mm×600mm，孔深500mm，终孔位置位于内壁与外壁之间，用以封堵内外壁间的水力联系；

内外层井壁夹层间注浆充填时间的确定应满足下列规定：

A、夹层周围井壁混凝土温度应不低于4℃；

B、冻结壁在解冻过程中但仍处于封闭状态，并能承受外部水压力；

（2）、所述壁后注浆

应用于冻结基岩段（双层井壁段），注浆管为φ38mm×3100mm，孔深3000mm，终孔位置位于冻结管处，用以封堵冻结管环形通道与基岩的水力联系，壁后注浆不能对掘进施工的正常进行产生明显影响，也不能对井壁浇筑质量构成危害；

4）、注浆孔的布置

壁间注浆间隔20～30m布置一个断面，上下断面错开45°，一个断面均布4个孔，孔深500mm，注浆管为φ38×600mm；

壁后注浆间隔40～50m布置一个断面，一个断面均布4个孔，孔深3000mm，注浆管为φ38×3100mm；若有出水点，可根据实际情况调整孔位；

5）、注浆材料

按质量比单液浆配比：水: 硅酸盐水泥＝0.6:1～1.25:1；

按质量比双液浆配比：硅酸盐水泥:水玻璃: 三乙醇胺＝1:1:0.1%～0.25%，水玻璃浓度为38～40°Be′；

所述外加剂三乙醇胺，三乙醇胺既有速凝作用又有缓凝作用与水泥类型和掺量有关；对于硅酸盐水泥，三乙醇胺掺量为0.02%时起速凝作用，掺量为0.25％时有轻微的缓凝作用，掺量为0.5％时有很强的缓凝作用，而当掺量为0.1％时则表现出强烈的速凝作用；