[发明专利]一种竖井高水压地层注浆装置及施工方法

说明书

一种竖井高水压地层注浆装置及施工方法，涉及注浆施工技术领域，所述注浆装置设在竖井底部，包括：止浆岩帽，其呈下凹圆弧形；滤水层，其设在所述止浆岩帽上方，用于将竖井底部液体过滤排出；止浆垫，其设在所述滤水层上方，所述止浆垫上下表面平整；孔口管，其上端高于所述止浆垫上表面，下端延伸至井帮内部；泄压孔，其设在竖井底部的侧壁上，能够连通侧壁和井帮内部。本发明能够有效防止高压注浆时止浆垫漏水、跑浆、整体位移等现象，并能防止了高压注浆对上层井壁的破坏。

技术领域

本发明涉及注浆施工技术领域，尤其涉及一种竖井高水压地层注浆装置及施工方法。

背景技术

近年来，随着竖井井筒建设深度增加，在“三高一扰动”外部环境影响下，深部岩体物理力学性能与浅部相比表现出很大差异。深部岩体由弹性状态向弹塑性状态甚至黏弹塑性状态转变，深部围岩裂隙发育。同时，深部孔隙水压增大，有些地层甚至存在超孔隙水压。由此引起大涌水、突水、片帮等问题，成为深竖井施工期间面临的主要工程难题，严重影响了人民生命财产安全与井筒施工进度。

工作面预注浆是封堵裂隙，提高岩体强度的一种有效途径。然而，深部高孔隙水压所带来的含水层大涌水对传统注浆工艺提出了挑战。在深部高地应力、高水压外部环境下，若注浆压力小，浆液扩散范围有限，达不到预期固结围岩，封堵含水层的效果；若注浆压力过大，超过止浆垫抗压强度，则浆液会造成止浆垫漏水、移动、破裂，甚至造成上部井壁结构破裂。

工作面预注浆注浆压力一般为静水压力2-4倍，当地层深度超过1500m时，注浆压力至少30MPa，再加上静水压力，止浆垫承受的压力将超过45MPa。止浆垫设计厚度与注浆压力成正比，注浆压力增大，止浆垫设计厚度必然增大，而大体积混凝土水化放出的热量难以散发，引起混凝土内外温差加大，导致混凝土产生温度裂缝及体积变化，止浆垫起不到封闭含水层涌水的作用。因此，在深竖井高水压地层工作面注浆时，需要一种既不需要增大止浆垫厚度又能有效封闭含水层的施工方法。

发明内容

本发明提供了一种竖井高水压地层注浆装置及施工方法，能够有效防止高压注浆时止浆垫漏水、跑浆、整体位移等现象，并能防止了高压注浆对上层井壁的破坏。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

根据本发明的第一方面，提供了一种竖井高水压地层注浆装置，所述注浆装置设在竖井底部，包括：

止浆岩帽，其呈下凹圆弧形；

滤水层，其设在所述止浆岩帽上方，用于将竖井底部液体过滤排出；

止浆垫，其设在所述滤水层上方，所述止浆垫上下表面平整；

孔口管，其上端高于所述止浆垫上表面，下端延伸至井帮内部；

泄压孔，其设在竖井底部的侧壁上，能够连通侧壁和井帮内部。

进一步的，所述孔口管包括：

加固孔口管，其贯通所述止浆垫；

注浆孔口管，其自上而下依次贯通所述止浆垫、所述滤水层和所述止浆岩帽。

进一步的，所述滤水层包括：

滤水箱，其呈圆筒形，所述滤水箱设在所述止浆岩帽表面中心位置；

水泵，其设在所述滤水箱中心位置；

输水管，其下端与所述水泵连接，上端高于所述止浆垫；

碎石，其设在所述滤水箱四周，所述碎石上表面与所述滤水箱上表面齐平。

进一步的，所述滤水箱的四周开有滤水孔，所述滤水孔内部设有滤水网。

进一步的，所述输水管外侧沿圆周方向固定有若干钢筋，所述钢筋间距大于1m。