[发明专利]基岩段不良含水层定位靶向注浆立井井壁结构、施工装置及方法

说明书

基岩段不良含水层定位靶向注浆立井井壁结构，涉及不良地层的立井井壁结构及施工方法。特点是，井筒周围设定位靶向注浆钻孔、孔口管、注浆段、外壁和内壁；定位靶向注浆钻孔以井筒中心为圆心、沿井筒荒径线圆周2m外成对均匀布置并垂直地面，至少设置8个定位靶向注浆钻孔；孔口管置在定位靶向注浆钻孔内，水泥浆液由靶向注浆钻孔注入，扩充至钻孔周围5～10m基岩段不良含水层中，凝固成注浆段，注浆段分层设在基岩段所处的不良含水层内；所述的外壁为不小于300mm厚的钢筋混凝土，内壁为不小于600mm厚的钢筋混凝土。优点是构思新颖，结构简单，稳定可靠，承载力高，堵水效果好，施工快速，方便，能够实现井筒快速掘砌，节省费用。

技术领域

本发明属于矿井立井建设技术领域，尤其涉及不良地层的立井井壁结构及施工方法。

背景技术

立井是地下采矿联系地下与地表的重要提升、通风、运输、排水及人员安全通道，井筒与地表直接相连，直接承受井筒提升设施的全部荷载，为此，必须确保立井井筒结构具有足够的承载力和抗变形能力。

随着采矿业的迅速发展，地下采矿所占的比例越来越大，立井越来越深、穿过的地层越来越复杂，尤其是立井井筒基岩段处于不良含水层为强风化层、中风化层和富水层，其中，强风化层和中风化层属于弱含水层，裂隙发育程度存在差异，下部为强含水层。不良含水层原岩成分以凝灰质为主，受强风化作用多变化为高岭土等黏土矿物，呈松散土状或呈残块状，见空气或遇水则解体呈松散状，裂隙透水，涌水量大，井筒无法下掘、支护。

现在，立井井筒基岩段处于不良含水层的常规方法为冷冻法或井筒工作面注浆法。冷冻法是从地表钻一圈或两圈冻结孔至稳定岩层或井筒底部10m～20m，在冻结孔内全孔设置冻结钢管，在地表布置冷冻站，通过冻结钢管将制冷液循环输送至冻结孔底，从而达到冻结井筒周身围岩，达到防渗水加固围岩的目的。存在缺陷是，该方法冷冻系统装备工期长、造价高、耗电量大。井筒工作面注浆法，是井筒工作面快接近不良含水层时，停止掘进，留10m左右止浆岩冒或浇筑混凝土止浆垫，在井筒工作面内布置钻孔，进行工作面注浆。存在缺陷是，该方法采用的注浆泵功率小，注浆能力低，注浆材料消耗少，很难堵住裂隙通道里的水，井筒开挖后，涌水量仍然很大，裂隙涌水带动围岩坍塌，造成灾害。实践表明，该两种方法均存在缺陷，无法满足井筒掘砌和承载力的要求。因此，寻求更为合理的一种基岩段不良含水层定位靶向注浆立井井壁结构及施工方法迫在眉睫。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种基岩段不良含水层定位靶向注浆立井井壁结构及施工方法，该结构简单、稳定、可靠、施工快速，能保证立井井筒的稳定性。

基岩段不良含水层定位靶向注浆立井井壁结构，包括在不良含水层中设置的井筒，其特点是，所述的井筒周围设置定位靶向注浆钻孔、孔口管、注浆段、外壁和内壁；所述的定位靶向注浆钻孔，以井筒中心为圆心沿井筒荒径线圆周2m外成对均匀布置并垂直地面，全井至少设置8个定位靶向注浆钻孔；所述的孔口管设置在定位靶向注浆钻孔内，水泥浆液由靶向注浆钻孔注入，扩充至钻孔周围5～10m基岩段裂隙发育的不良含水层中，凝固成注浆段，注浆段分层设置在基岩段所处的不良含水层内,堵住裂隙，加固围岩；所述的外壁为不小于300mm厚的钢筋混凝土，内壁为不小于600mm厚的钢筋混凝土。

进一步改进，所述的定位靶向注浆钻孔，是利用钻机从地面往下垂直钻成，深度应穿过不良含水层下端10m厚度，孔口管段钻孔直径不小于250mm、下部钻孔直径不小于133mm。

进一步改进，所述的孔口管采用异径结构形式，其中垂深0～10m段，管材规格为垂深10～30m段，管材规格为

进一步改进，所述的注浆段的注浆材料根据地层的围岩破碎程度、裂隙发育情况及用水量选择黏土水泥浆液/超细水泥浆；注浆压力为所在高度位置静水压力的2.5～4倍；段高30m～50m，根据揭露地层情况而定。