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,闡述注漿法的優越性,對相似孔隙含水層管理,提供自創經歷。
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缺陷,應在充沛對地質結構、水文地質條件充沛理解的根底上經綜合剖析、論證、定量,決策施工辦法,特別當前礦山行業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和水文地質條件的注漿技術參數,是保證注漿質量、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。
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 地質水文地質
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0.43~0.60,屬不穩定到弱穩定巖層。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
1.3.1 孔數及圈徑
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,縮短建井總工期。
1.3.3 注漿參數
注漿壓力是驅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,并依據各段高、進漿量調整注漿終壓;
(2)注漿流量:Q≤250L/min(巖帽段Q≤150L/min);
(3)穩定時間: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,經過漫長的地質年代,巖石孔隙再充填及壓密,孔隙則變小,公開水能自在運動,顆粒狀的物質不能注入,只要液體物質才干浸透。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。經綜合剖析,公開水的運動是遭到地質結構控制,結構運動產生裂隙、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絡。粘土水泥漿具有易活動的性質,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外的主斜井發現跑漿,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,促使漿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、壓力
(1)注漿段長度: 預留巖帽及施工止漿墊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: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層面方能停止正常注漿。隨著注漿壓力升高、注入量的增大,涌水網絡被充填,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,能經得起爆破工程的震動。注漿初期,止漿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。注漿過程調理進漿閥,一直堅持該比例。草酸溶液的濃度依據當地的氣溫、水質提早實驗。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,有時堆積到注漿管內,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層面流竄較遠(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,由于圍巖的阻力,逐步沉淀、堆積、壓實。在一個注漿段高內,漿液先后的運轉道路是,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。而注漿擴散半徑,僅僅適用于理想平均的地質條件,即砂礫粒度、孔隙平均散布,或巖石裂隙呈規則的網狀團結。實踐巖體的裂隙、孔隙發育呈各向異性,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。空中預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產品詳情
此產品是由尿素、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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