兖煤菏泽能化有限公司万福矿井风井井筒基岩段(-782m～-861m)探水预注浆及防奥灰突水加固施工方案

兖煤菏泽能化有限公司万福矿井风井井筒基岩段（-782m～-861m）

探水预注浆及防奥灰突水加固施工方案

1 施工概况

万福矿井风井井筒于2016年3月31日完成了-785m以上套壁工作。（风井井口地坪绝对标高+45m，除水文地质资料、施工段地层岩性表外，本措施内标高均为绝对标高），风井井筒净直径6m，井底连接处设计标高-820m，井底水窝设计标高-835m。-785m以上井壁均为双层复合井壁钢筋混凝土结构。自-785m～-835m至还剩余50m井筒未掘进。根据矿方提供主井井检孔资料显示，井筒在掘进至井底水窝底板时，水窝底板距十下灰上界面6.8m、下界面13m，距奥灰上界面50.2m。由于十下灰局部段岩石破碎，且十下灰与奥灰间距小，十下灰与奥灰间有可能会通过破碎带和构造发生水力联系。为了确保井筒基岩段及井底连接处施工安全，经矿方同意决定对-782m～-861m进行探水注浆加固，通过本次探水预注浆对十下灰进行超前打钻、注浆加固，防止基岩段掘进期间高承压含水层奥灰通过断层、构造带与十下灰沟通，造成十下灰突水，为下一步施工创造安全条件。 1.1 地质及水文地质情况

施工段地层主要为石炭系上统太原组(P1t)、中统本溪组(C2b)及奥陶系中、下统(O1-2m)地层，其中太原组(P1t)由灰至灰黑色泥岩、粉砂岩、砂岩、薄层灰岩及煤层组成，底部有杂色含鲕粒泥岩，与本溪组连续沉积。石炭系上统本溪组(C2b)主要由紫色、灰色泥岩、砂岩及石灰岩组成，含灰岩2～3层(十二、十三、十四)，底部常为一层紫红色铁铝质泥岩，与下伏奥陶系地层呈假整合关系。奥陶系中、下统(O1-2m)主要为灰至深灰色厚层状石灰岩，夹多层白云质灰岩、白云岩及薄层泥岩，岩溶裂隙发育，为煤系下伏地层的主要充水含水层，区内共5个孔揭露，揭露最大厚度52.54m。

地层倾向北西向、倾角3～5°，井筒西侧230m外存在3条断层：

FW13b断层：走向北东，倾向南东，倾角70°，落差0～15m。FG6断层：走向北北东，倾向南东东，倾角70°，落差0～7m。FG7断层：走向北北东，倾向南东东，倾角70°，落差0～12m。

根据水文地质资料，对井筒下部施工有影响的含水层主要为太原组十下灰，奥陶系灰岩含水层。

太原组十下灰含水层：位于孔深887.20m～893.40m，浅灰色、灰色石灰岩，厚6.20m，块状、致密、质较纯、局部有裂隙。十下灰段冲洗液消耗量为0～0.20m3/h。本含水层富水性弱。在927.10～930.77m发现有破碎带,厚度为3.24m。井田内9孔揭露，厚6.05～7.66m，平均6.74m。浅部裂隙发育，局部有溶蚀现象，充填方解石与泥质。

奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层：井田内有5孔揭露，揭露厚度3.69～52.54m，其中W-24、W-28、291号孔揭露厚度大于40m。岩性为浅灰至棕灰色,厚层状石灰岩,见有裂隙及小溶洞,有的被方解石充填或半充填，未见漏水孔。主井检查孔所穿过的地层取芯率高，岩芯完整，地层倾角4～6°，在927.10～930.77m发现有破碎带,厚度为3.24m。奥陶系石灰岩：底深981.35m（未透），厚50.25m，主要成分为灰色、灰白色石灰岩，坚硬、致密，具缝合线构造，中夹泥质，具裂隙，多被充填方解石。位于孔深930.77m以深，浅灰色、灰色石灰岩，揭露厚度50.58m（钻探成果），块状、致密、质较纯、局部有裂隙，充填方解石。奥灰段冲洗液消耗量为0～0.20m3/h。经抽水试验q=0.002254l/s.m，矿化度为3.843g/L，水温28°C，水质类型SO2-4-K+2Na+型水，静止水位深6.57m（静止水位高程为+36.272m），恢复水位深7.48m（恢复水位高程为+35.362m）。

表1-1 万福矿井风井井筒柱状图，施工段地层岩性

层数 1 2 层厚（m） 3.2 2.46 累深（m） 826.32 828.78 岩性 粗粒砂岩 泥岩 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 5.89 0.5 1.4 1.26 0.4 0.67 1.43 0.4 1.0 3.43 1.3 1.69 2.04 0.2 3.68 2.6 7.47 5.03 2.73 0.5 2.76 1.27 4.08 3.78 2.91 6.2 0.53 1.84 2.9 3.79 1.84 4.55 1.85 1.58 8.35 4.98 1.92 3.24 50.28 834.67 835.17 836.57 837.83 838.23 838.90 840.33 840.73 841.73 845.16 846.46 848.15 850.19 850.39 854.07 856.67 864.14 869.17 871.90 872.40 875.16 876.43 880.51 884.29 887.20 893.40 893.93 895.77 898.67 902.46 904.3 908.85 910.7 912.28 920.63 925.61 927.53 930.77 981.05 粗粒砂岩 泥岩 细粒砂岩 石灰岩 煤 泥岩 石灰岩 12上煤 泥岩 细粒砂岩 中粒砂岩 泥岩 石灰岩 14煤 细粒砂岩 粉砂岩 细粒砂岩 粉砂岩 石灰岩 15上煤 细粒砂岩 粉砂岩 泥岩 细粒砂岩 泥岩 石灰岩（十下） 煤 泥岩 细粒砂岩 粉砂岩 细粒砂岩 泥岩 粉砂岩 细粒砂岩 泥岩 粉砂岩 泥岩 铝质泥岩 奥灰

万福煤矿风井井筒-782m～-861m探水预注浆段终孔位置、标高示意图1-1 止浆垫:-782m停掘位置：-785mm3°3°736m角8检探马水头m倾角1#钻门53m倾2m孔钻80孔深8孔深孔孔深孔深孔孔孔79m8深08钻孔m2门钻倾m头水角倾8角马探倾角0°37°3°°7m1984角.#~6倾22马头门位置：-820m#m5孔.12m9孔7深深孔7912m孔.5mm#2倾512~角#9871°井底水窝位置：-835mm31十下灰位置：-848m粉砂岩m31细粒砂岩泥岩终孔位置：-861m9.7m粉砂岩4.1m4.1m9.7m细粒砂岩24m24m泥岩m42粉砂岩泥岩铝质泥岩奥灰位置：-885mm奥灰2.05

-782m～-861m探水预注浆段终孔位置、剖

面、标高示意图

图万福煤矿风井井筒2 施工目的

通过本次探水预注浆施工，对-782m～-861m地层（包括十下灰）进行注浆加固改造，防止奥灰突水，保证井筒及井底老坑掘砌施工安全。 3 排水系统

排水系统设计两趟独立排水管路：

3.1 第一趟排水系统的组成有司泵工、Φ10834.5mm排水管路、电缆（型号为MY-3370+1325）1000m、启动柜（400A）、一台潜水泵（型号为80 LW 65-25-7.5）（工作面水窝内）（备用一台）、三台（一用一备一检修）50m3/h的卧泵（型号为80DM-90312）、水箱（规格长3宽3深为1.5m31.25m32.5m）。

3.2 第二趟排水系统的组成有司泵工、Φ15935mm排水管路、电缆（型号为MY-3370+1325）1000m、启动柜（400A）、二台（一用一备）扬程900m的潜水泵（型号为QJ50-900-300kw）。

排水过程：正常探放水施工期间，工作面止浆垫中心设一水窝，水窝规格长3宽3深为500mm3500mm3500mm，水窝内布置一台扬程25m，排水能力为80m3/h的潜水泵（备用一台），通过潜水泵排至上层吊盘的水箱内，经吊盘上的卧泵通过排水管路排至地面。

排水路线１：

井底水窝→吊盘水箱→吊盘上的卧泵→Ф108mm排水管→井口 排水路线2：

井底水窝→潜水泵→Ф159mm排水管→井口 4 止浆岩帽及止浆垫抗压强度计算

因二级管长度为21m，减去3m的止浆垫，剩余18m套管进入的岩石，经过注浆加固后作为预留止浆岩帽。

4.1 冻结段-785～-803m承受注浆压力（利用冻结岩石强度及二级套管注浆补强）计算：

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/fzof.html