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全深冻结法凿井冻结孔缓凝水泥浆液充填封水技术20130318.ppt

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全深冻结法凿井冻结孔缓凝水泥浆液充填封水技术20130318课案

六、工程应用 门克庆副井 门克庆主、风井 六、工程应用 巴彦高勒煤矿 巴彦高勒风井 六、工程应用 门克庆副井概况 井筒直径10m,设计深度755.5m。 充填封孔数量:44个。 主冻结孔42个,深765.5m; 测温孔2个,深度为756m。 (注:实际孔深增加了约10m,774-775m)。 充填封孔高度:100m。 (注:门克庆主、风井充填高度为200、150m) 六、工程应用 六、工程应用 门克庆副井冻结孔固管封孔施工 浆液现场配制,性能测定 “地温、常压”下,水泥浆液的性能试验; “地温+高压”下,水泥浆液、水泥浆液与劣化泥浆的混合液的初凝时间验证。 六、工程应用 缓凝水泥浆液充填系统 浆材称量仪器; 可计量水箱; 浆液搅拌池; 泵送管路系统。 缓凝水泥浆液充填量 据管路系统准确核算 注意后续压浆量。 六、工程应用 六、工程应用 缓凝水泥浆液充填施工技术要点 钻孔充分冲孔排渣,孔壁形成致密泥皮。 浆液用料精确计量(尤其添加剂)。 浆液快速配制、快速充填。 后续压注优质泥浆,精确控制。 冻结管下放需连续、快速作业。 六、工程应用 缓凝水泥浆液充填效果 巴彦高勒风井到底,管外空间充填密实。 六、工程应用 缓凝水泥浆液充填效果 门克庆风井充填密实、良好 六、工程应用 缓凝水泥浆液充填效果 门克庆风井充填密实、良好 七、推广应用注意事项 配方性能的最主要影响因素 添加剂(缓凝剂等)的质量、性能; 浆液用水的离子种类及含量; 钻孔泥浆组分及含量; 深部地温、地压; 钻孔孔壁泥皮的护壁质量(滤失性能)。 七、推广应用注意事项 工程应用的建议 浆液的实际性能必须开展先期试验验证! 水泥浆液与钻孔泥浆的相容性必须先行验证! 为避免深、浅部含水层沟通,建议:全部深孔(冻结孔、测温孔)均开展充填处理! 为确保孔中泥皮护壁质量,避免水泥浆失水影响浆液性状,建议:冲孔时间应适当延长! 谢 谢! * 全深冻结法凿井 冻结孔缓凝水泥浆充填封水技术 王衍森 中国矿业大学力学与建筑工程学院 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室 二○一三年三月 一、工程背景 二、缓凝水泥浆液的配方 三、缓凝水泥浆液的粘度变化规律 四、冻结管的可沉性 五、浆液结石体的止水性能 六、工程应用 七、推广应用注意事项 内容纲要 立井井筒建设中的治水技术 表土层:人工地层冻结技术; 岩 层:地面、工作面预注浆。 注浆法治水面临的问题 随深度增加,地压增大,注浆难度增大; 高角度裂隙、孔隙含水岩层,可注性差; 治水效果难以保证,缺乏有效的检测手段。 一、工程背景 全深冻结法凿井技术 适用: “可注性差的岩层”中井筒建设。 “超深厚表土+富水岩层”中井筒建设。 优点: 治水效果有保障。 施工工期更可控。 一、工程背景 缺点: 地层冻结工程的直接成本相对较高; 考虑到治水效果好,工期可控,综合成本未必高! 冻结孔需做充填封水处理(否则,易成为竖向导水通道,威胁矿井安全)! 通过研究,冻结孔充填封水问题完全可以解决,且成本低! 一、工程背景 冻结孔的充填封水处理方法 预处理法:缓凝水泥浆液置换充填封水技术. 冻结管下放前进行;工艺简便,成本低; 关键:缓凝水泥浆液的研究! 后处理法:冻结管内射孔注浆封水处理技术. 井筒施工结束后,孔周强制解冻后进行; 工艺复杂,成本高;效果不如预处理法。 一、工程背景 缓凝水泥浆充填封水面临的主要技术难题 缓凝水泥浆的凝结时间尽量延长; 缓凝水泥浆须具有良好的长时稳定性(不因沉淀影响下管); 缓凝水泥浆与钻孔泥浆能较好地相容(二者混合后无严重的絮凝稠化反应,不因粘度剧增而影响下管); 水泥浆结石体冻融后需具有良好的封水性。 一、工程背景 二、缓凝水泥浆液的配方 研究目标: 研究能与钻孔泥浆相容,具有适宜缓凝时间,良好流动性、稳定性的缓凝水泥浆液。 浆液配制材料选择: 水——取自工程现场; 水泥——现场易采购,P.C 32.5、 P.C 42.5或P.O 42.5。 二、缓凝水泥浆液的配方 浆液稳定剂——提高结石率及悬浮稳定性 钠基膨润土; 钙剂膨润土. 增粘剂——提高粘性、保水性,长时稳定性 羧甲基纤维素(CMC); 羟乙基纤维素(HEC); 羟丙基甲基纤维素(HPMC)等。 二、缓凝水泥浆液的配方 缓凝剂——关键外加剂 含羟基(-OH)的有机物: 一元及多元醇;聚乙烯醇;多元醇衍生物—糖类。 含羧酸(盐)基的有机物: 柠檬酸;酒石酸;乳酸;水杨酸等。 羟基羧酸盐与胺基羧酸盐有机物: 葡萄糖酸钠;柠檬酸钠;酒石酸钾钠等。 二、缓凝水泥浆液的配方 缓凝剂——关键外加剂 有机胺及衍生物: 一级胺(如十六胺);二级胺(如α-十八胺);胺衍生物(如十二烷基肌氨酸);羟胺(如三乙醇胺、二乙醇胺)。 磷酸盐及膦酸盐缓凝剂: 焦磷酸

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