【礦業(yè)實務(wù)】顧士東 教材精講班課件 27-第一篇-第6章-6.1.3-立井井筒鉆井施工法-6.1.4-立井井筒注漿施工法

6.1.3

立井井筒鉆井施工法6.1.3立井井筒鉆井施工法知識點一、基本原理鉆井法是以鉆頭刀具破碎巖石，用泥漿或其他介質(zhì)進(jìn)行洗井，護(hù)壁和排渣。將井筒分次擴(kuò)孔鉆成或全斷面一次鉆成至設(shè)計直徑和深度后，再進(jìn)行永久支護(hù)的一種機(jī)械化鑿井方法。井筒支護(hù)：采用泥漿中懸浮下沉帶有井壁底的鋼筋混凝土預(yù)制井壁，每節(jié)井壁的上下端預(yù)埋供連接用的金屬法蘭盤，在井口用螺栓和焊接的方法把井壁逐節(jié)連接、懸浮下沉至井底，最后在井壁與井幫的間隙中下放充填管道，分段充填水泥漿等最終固結(jié)成井。6.1.3立井井筒鉆井施工法知識點二、施工工藝鉆井法的主要工藝過程包括鉆機(jī)鉆進(jìn)、泥漿洗井與護(hù)壁、井壁預(yù)制與懸浮下沉和壁后充填固井等。1）鉆機(jī)鉆進(jìn)：目前采用的鉆井機(jī)多為轉(zhuǎn)盤式鉆井機(jī)表土及軟巖地層宜采用楔齒滾刀破巖，硬巖地層宜采用球齒滾刀破巖。鉆機(jī)鉆進(jìn)參數(shù)包括鉆壓、轉(zhuǎn)速、（鉆）進(jìn)速度等為了保證井筒的垂直度，一般采用減壓鉆進(jìn)，一般總鉆壓不宜超過鉆頭在泥漿中重量的70%,在表土向巖層過渡段不宜大于50%。6.1.3立井井筒鉆井施工法井筒鉆進(jìn)方式多采用分次擴(kuò)孔鉆進(jìn)，超前鉆頭和擴(kuò)孔鉆頭的直徑一般是已固定的在轉(zhuǎn)盤和提吊系統(tǒng)能力允許的情況下，盡量減少擴(kuò)孔次數(shù)，以縮短輔助時間。2）泥漿洗井護(hù)壁：泥漿應(yīng)采用水基化學(xué)泥漿洗井即是鉆進(jìn)時利用連續(xù)流動的泥漿將破碎巖屑從鉆井工作面清除的過程。洗井方式可采用正循環(huán)和反循環(huán)，鉆井直徑超過3m宜采用反循環(huán)洗井。6.1.3立井井筒鉆井施工法3）井壁預(yù)制與下沉鉆井井壁的結(jié)構(gòu)形式包括鋼筋混凝土井壁和鋼板-混凝土復(fù)合井壁，地面預(yù)制井壁吊運時的混凝土強(qiáng)度不應(yīng)低于設(shè)計強(qiáng)度的70%，且不得小于25MPa。鉆井井壁懸浮下沉必須向井壁內(nèi)灌注配重水，控制加入配重水的速度和數(shù)量就可控制井壁下沉的速度和深度。井壁下沉?xí)r，井壁上沿應(yīng)高出泥漿漿面1.5m以上井筒扶正后宜采用超聲波測井儀測量有水段井筒偏斜率。6.1.3立井井筒鉆井施工法4）壁后充填固井向井壁外側(cè)與鉆井井幫之間的環(huán)形空間注入相對密度大于泥漿的充填材料，自下而上地將泥漿置換出來，充填材料凝固后，起固結(jié)井壁和封水的作用。壁后充填固井方法包括井壁加壓外管充填、井壁漂浮外管充填和井壁漂浮內(nèi)管充填方法。6.1.3立井井筒鉆井施工法知識點三

適用條件鉆井法適用于各種不同的地質(zhì)及工程條件。不僅可用于深厚含水不穩(wěn)定沖積層的井筒施工，也可用于穩(wěn)定、中等硬度巖層中的井筒施工，但受鉆機(jī)規(guī)格和能力的限制，往往只能鉆鑿一定直徑和深度的井筒。6.1.3立井井筒鉆井施工法鉆井法機(jī)械化程度高，鑿井作業(yè)時不用人工下井，作業(yè)條件好，井壁質(zhì)量好。適用于各種不同的地質(zhì)及工程條件。不僅可用于深厚含水不穩(wěn)定沖積層的井筒施工，也可用于穩(wěn)定、中等硬度巖層中的井筒施工。我國目前的立井鉆井機(jī)最大鉆井直徑已經(jīng)達(dá)13m，最大鉆井深度1000m。習(xí)題演練下列關(guān)于鉆井法施工的說法中，錯誤的是（）。A.立井井筒可全面一次鉆成，也可分次擴(kuò)孔鉆成B.鉆井法的主要工藝過程包括鉆機(jī)鉆進(jìn)、泥漿洗井與護(hù)壁、井壁預(yù)制與懸浮下沉和壁后充填固井等C.為了保證井筒的垂直度，鉆井時一般都采用增壓鉆進(jìn)D洗井方式可采用正循環(huán)和反循環(huán)，鉆井直徑超過3m宜采用反循環(huán)洗井答案：C6.1.4

立井井筒注漿施工法6.1.4立井井筒注漿施工法知識點一、基本原理注漿法通常將漿液注入巖土地層中，以充填或擴(kuò)散等形式驅(qū)走巖土孔隙或裂隙中的水，達(dá)到封堵裂隙、隔絕地下水的目的，或?qū)⑺缮r土層膠結(jié)成整體，達(dá)到加固和堵水的目的。（1）按先后順序分為預(yù)注漿法和后注漿法。（2）按注漿材料分為水泥注漿、黏土注漿、化學(xué)注漿等。（3）按壓力分為靜壓注漿和高壓噴射注漿兩大類。（4）按漿液對土體的作用機(jī)理分為充填注漿、滲透注漿、擠密注漿、劈裂注漿等。6.1.4立井井筒注漿施工法知識點二、施工工藝井筒注漿主要包括地面預(yù)注漿、工作面預(yù)注漿和壁后注漿三類施工作業(yè)。工作面預(yù)注漿是指在井巷掘進(jìn)至離含水層一定距離，在預(yù)留止?jié){巖帽或澆筑混凝土止?jié){墊的條件下，從掘進(jìn)工作面鉆孔注漿。這種方法施工需占用施工工期，作業(yè)條件不如地面好。立井井筒穿過預(yù)測涌水量大于10m3/h的含水巖層或破碎帶時，應(yīng)采用地面預(yù)注漿或工作面注漿進(jìn)行堵水或者加固。6.1.4立井井筒注漿施工法1）地面預(yù)注漿：距地表小于1000m的裂隙含水巖層，當(dāng)層數(shù)多且層間距不大時，宜采用地面預(yù)注漿施工。地面預(yù)注漿注漿深度是指注漿孔的終孔深度注漿深度確定后，應(yīng)根據(jù)巖層的裂隙性及含水情況劃分注漿段，裂隙等級相差較大的含水層，不宜劃分在同一段高內(nèi)；涌水量和裂隙較大時段高較小，反之較大；段高還應(yīng)與注漿泵的泵量相適應(yīng)，泵量小，段高應(yīng)適當(dāng)縮小。6.1.4立井井筒注漿施工法2）工作面預(yù)注漿當(dāng)井筒含水巖層厚度不大、埋藏較深或者含水層間距較大、中間有良好隔水層時，宜采用工作面預(yù)注漿法施工。工作面預(yù)注漿的注漿孔布置圈徑小于井筒凈直徑，鉆孔應(yīng)沿井筒周邊布置，并應(yīng)與巖層節(jié)理、裂隙相交。工作面預(yù)注漿應(yīng)在含水層上方預(yù)先澆筑混凝土止?jié){墊，含水層上方巖石致密時，可預(yù)留巖帽做止?jié){墊。工作面預(yù)注漿的段高宜為30～50m。3）壁后注漿一般漏水量超過6m3/h（井筒深度<600m）或超過10m3/h（井筒深度>600m）或井壁有集中漏水，漏水量超過0.5m3/h的出水點的情況，均應(yīng)進(jìn)行壁后注漿處理。注漿的施工順序應(yīng)根據(jù)含水層的厚度分段進(jìn)行，對漏水段較長的井筒，宜從上往下逐段進(jìn)行注漿，每個段內(nèi)宜先由下往上注漿，再由上往下復(fù)注一次。注漿孔宜進(jìn)入巖層1.0m以上；井壁漏水量較大的基巖段井筒，宜布設(shè)導(dǎo)水孔和泄水孔。6.1.4立井井筒注漿施工法4）注漿設(shè)計的主要內(nèi)容目前注漿參數(shù)的精確計算尚有一定困難，設(shè)計的主要內(nèi)容：（1）確定注漿加固范圍，進(jìn)行注漿結(jié)構(gòu)計算。（2）確定注漿量。（3）確定注漿壓力。工作面預(yù)注漿的注漿終壓值宜大于等于靜水壓力值的2～4倍。壁后注漿宜大于靜水壓力0.5～1.5MPa,注漿的壓力不得大于井壁的承載能力。（4）確定注漿孔的間距。6.1.4立井井筒注漿施工法（5）確定注漿孔深度。超過所注含水層底板以下10m在井壁上鉆注漿孔時，鉆孔深度應(yīng)小于井壁厚度，剩余的井壁起止?jié){墊作用。井筒在流砂層部位時，注漿孔深度必須小于井壁厚度200mm。井筒采用雙層井壁支護(hù)時，注漿孔應(yīng)穿過內(nèi)壁進(jìn)入外壁，進(jìn)入外壁深度不應(yīng)大于100mm。（6）確定注漿材料。水泥漿液適用于裂隙巖石或粗粒砂注漿、壁后充填加固。水玻璃類漿液凝膠時間短，在地下水流速較大的地層中使用可達(dá)到快速堵漏的目的。6.1.4立井井筒注漿施工法知識點三

適用條件既可減少井筒涌水，又可對裂隙含水巖層和松散砂土層進(jìn)行堵水、加固。注漿施工法的應(yīng)用主要取決于漿液的黏度（對于各種漿液）和粒度（對于無機(jī)漿液），直徑為d的顆粒（團(tuán)）一般只能進(jìn)入開度大于3d的孔隙或裂隙對于開度小于5μm的孔隙巖體（例如粉、細(xì)砂巖）及裂隙巖體則不適合進(jìn)行注漿。6.1.4立井井筒注漿施工法某立井井筒300-600米段含多層裂隙含水巖層，含水巖層間距不大，應(yīng)采?。ǎ┦┕?。A.工作面預(yù)注漿B.壁后注漿C.中間注漿D.地面預(yù)注漿答案：D解析：距地表小于1000m的裂隙含水巖層，當(dāng)層數(shù)多且層間距不大時，宜采用地面預(yù)注漿施工。習(xí)題演練6.1立井井筒表土施工小結(jié)6.1立井井筒表土施工小結(jié)1.井圈背板施工法：掘一小段后即用井圈、背板進(jìn)行臨時支護(hù)，臨時支護(hù)段高不應(yīng)大于2m,空幫距離不宜大于1.2m。井圈采用槽鋼制作，井圈間距一般為1.0m2.吊掛井壁施工法：適用于穩(wěn)定性較差的土層中的一種短段掘砌施工方法。段高一般取0.5～1.5m。3.特殊施工法包括凍結(jié)法、鉆井法、沉井法、注漿法和帷幕法等。目前以采用凍結(jié)法和鉆井法為主。4.凍結(jié)法鑿井的主要工藝過程有凍結(jié)孔的鉆進(jìn)、地層凍結(jié)和井筒掘砌、凍結(jié)管拔除和凍結(jié)孔充填等主要工作。6.1立井井筒表土施工小結(jié)5.鉆井法的主要工藝過程包括井筒鉆進(jìn)、泥漿護(hù)壁洗井、下沉預(yù)制井壁和壁后注漿固井等。為了保證井筒的垂直度，鉆井時一般都采用減壓鉆進(jìn)6.凍結(jié)孔鉆進(jìn)凍結(jié)孔一般等距離地布置在與井筒同心的圓周上。凍結(jié)孔間距一般為1.2～1.5m,孔徑為200～250mm,孔深不應(yīng)小于凍結(jié)深度。凍結(jié)孔鉆進(jìn)，宜采取鉆、測、糾相結(jié)合的鉆進(jìn)工藝，一般每隔30m測斜一次：鉆進(jìn)小于100m可采用燈管測斜；鉆進(jìn)大于100m宜采用陀螺儀測斜，6.1立井井筒表土施工小結(jié)7.凍結(jié)施工井筒開挖，必須具備以下條件：（1）水文觀測孔內(nèi)的水位有規(guī)律地上升并溢出管口不應(yīng)少于7d；當(dāng)水文觀測孔失效，井筒內(nèi)的水位應(yīng)有規(guī)律地上升。（2）測溫孔的溫度已符合設(shè)計規(guī)定。凍結(jié)壁厚度應(yīng)符合設(shè)計規(guī)定，同時應(yīng)滿足連續(xù)掘砌施工要求。（3）地面提升、攪拌、運輸、供熱、材料供應(yīng)等輔助設(shè)施均已具備井筒連續(xù)施工的條件。沖積層掘進(jìn)段高：試挖階段不宜大于2.0m；正式開挖階段不應(yīng)大于4.0m；膨脹性大的厚黏土層不宜超過2.5m,且井幫暴露時間不應(yīng)大于24h。6.1立井井筒表土施工小結(jié)8.鉆井施工井壁預(yù)制與下沉鉆井井壁的結(jié)構(gòu)形式包括鋼筋混凝土井壁和鋼板-混凝土復(fù)合井壁，地面預(yù)制井壁吊運時的混凝土強(qiáng)度不應(yīng)低于設(shè)計強(qiáng)度的70%，且不得小于25MPa。鉆井井壁懸浮下沉必須向井壁內(nèi)灌注配重水，控制加入配重水的速度和數(shù)量就可控制井壁下沉的速度和深度。井壁下沉?xí)r，井壁上沿應(yīng)高出泥漿漿面1.5m以上井筒扶正后宜采用超聲波