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5.3 钻井法施工


5.3.1 钻井法可用于各种含水的冲积层,也可用于中等硬度岩层。
5.3.2 井筒检查孔应布置在钻井断面外,且与井筒中心距离不应超过25m。
5.3.3 钻井井筒进入不透水稳定岩层深度不应小于10m。
5.3.4 钻井的偏斜及测井次数应符合下列规定:
    1 钻井的偏斜应符合下列规定:
        1)钻进深度不大于300m时,偏值不得大于240mm;钻进深度大于300m时,偏斜率不得大于0.8‰;
        2)最后一级钻孔的有效断面应满足井壁下沉要求。
    2 钻进测井应采用超声波测井仪,测井次数应符合下列规定:
        1)超前钻孔钻至风化带底层时应测井1次,岩石每隔50m~80m测井1次,遇倾角大于20°的岩层,应每隔10m~20m测井1次;钻完设计深度后,应进行终孔测井;
        2)各级扩孔测斜次数应根据前一级扩孔的偏斜情况确定,但不得少于1次;终孔测斜不应少于2次;
        3)测井选点应沿井筒的纵、横断面均匀布置,每个水平测点不应少于4个;当偏斜值大于规定时,应纠偏后再继续钻进。
5.3.5 锁口内径应大于最大钻井直径0.4m,锁口深度应大于4m,且进入稳定地层中3m以上,遇特殊情况应采取专门措施加固地层。
5.3.6 钻井机钻进应符合下列规定:
    1 采用减压钻进的总钻压不宜超过钻头在泥浆中重量的60%,在地层变层处不得大于40%;
    2 砂层中钻进用钻头外缘的旋转切线速度,应符合设计要求;
    3 应安装钻进参数监控仪;
    4 每隔7d~10d应起钻检查钻头、中心管、导向器、钻杆的状态及损耗程度;
    5 钻井期间,应封盖井口,并应采取防坠措施。
5.3.7 钻井泥浆参数应根据钻进地层确定,在稳定岩层中可采用清水钻进,在其他地层钻进时,钻井泥浆应符合下列规定:
    1 泥浆参数应按不同的施工条件选用下列参数:
        1)密度为1.15g/cm³~1.30g/cm³;
        2)黏度为18s~30s;
        3)失水量采用气压测量时,不大于30mL/30min;
        4)含砂量不大于3%;
        5)pH为7.5~8.5;
        6)泥皮厚度为1.0mm~2.0mm;
        7)稳定性小于或等于0.003。
    2 泥浆沉淀池及泥浆沟槽施工应符合下列规定:
        1)沉淀池的布置应避开工业场地建筑物基础的位置,废弃泥浆宜利用永久排矸场等地排放或采取废浆处理等措施,泥浆的排放和固化应满足环保要求;
        2)泥浆沉淀池的容积不宜小于400m³;
        3)泥浆沉淀池底面、挖掘机道、排矸场应采用毛石铺底,200mm厚的C25混凝土铺满;
        4)回浆沟槽坡度不宜小于1%。
    3 钻进时,井筒内泥浆浆面应高于地下静水位0.5m,且不宜低于临时锁口1m,井口应安装泥浆高度报警装置。
    4 泥浆管理应设专人负责,泥浆参数应每2h检测1次,并及时调整。
    5 当钻进漏失地层前,应储备备用泥浆和堵漏剂。
    6 当停钻时间较长时,应每隔2d~3d进行1次泥浆循环,以防止泥浆沉淀。
5.3.8 井壁预制应符合下列规定:
    1 钢筋混凝土井壁的施工应按现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204有关规定执行。
    2 制作井壁的工作平台(或基础)应坚固,平面的水平允许偏差应为5mm。
    3 钢筋混凝土井壁宜采用钢模板施工(井壁底除外)。
    4 钢板圆筒质量应符合下列规定:
        1)几何尺寸:钢板筒内直径允许偏差应为0mm~10mm,垂直度不得大于0.8‰;上下水平两端面允许偏差应为±3mm,内外圆筒同心度应小于6mm;
        2)钢板拼接,焊缝的强度应大于母材强度,焊缝应饱满,并应无砂眼和裂缝、不漏水。
    5 钢板圆筒应在现场组装。
    6 预留连接钢板的井壁应在井壁相应位置设置标志。
5.3.9 井壁的漂浮下沉应符合下列规定:
    1 应根据终孔测量的数据,测绘出终孔有效圆断面图,有效圆的直径应符合下式要求:
式中:D——终孔有效圆的直径(m);
          D1——预制井壁的最大外径(m);
          d——充填管的最大外径(m);
          K——直径富余量(m),取0.3m。
    2 下沉井壁前,应按设计要求调整泥浆参数。
    3 下沉井壁时,井筒内配重水的加量,应按泥浆对井壁的浮力确定,当井壁被卡,不下沉时,应停止加水进行处理,不应强迫井壁下沉;井壁下沉时井壁上沿应高出泥浆面1.5m以上。
    4 井壁连接的节间空隙,应用楔铁垫牢,内外侧上下法兰盘的间隙,应用扁钢或钢筋填实焊严,并应注入结石率不小于95%的浆液。
    5 钢板复合井壁的内侧钢板,应进行防腐蚀处理并预留泄水孔。
    6 预埋井筒装备连接板的井壁,下沉时应按规定方位连接。
    7 井壁下沉到预定的深度,应测量井筒偏斜,应经检查符合规定,并应采取定位、防浮、防失稳措施后再进行壁后充填。
5.3.10 壁后充填应符合下列规定:
    1 井筒底向上50m的第一段高的壁后充填,当井筒深度大于300m时宜选用内管法充填,充填应在井壁下沉到底后7d内进行。
    2 外管充填的充填管应沿井壁外缘均匀布置,当井壁外径大于4m时,宜布置3趟~6趟管路,管径不应小于60mm。
    3 充填材料应符合下列规定:
        1)井壁底向上50m,基岩和冲积层交界面上、下各15m处及井壁外侧为钢板结构等部位,应用水泥浆等胶结材料充填;
        2)井筒的其他部位可用片石、石碴、碎石等粗骨料和水泥浆等材料间隔充填,每个充填段高不宜大于100m;
        3)接近地表部位的充填高度与充填材料应按设计规定施工;
        4)充填用水泥浆的密度不得低于1600kg/m³。
    4 充填应采用一管一泵工艺,充填应连续进行,外管充填时充填管下端埋入水泥浆的深度不应小于3m。
    5 当第一段高充填时,井筒内所加的配重水量和井壁的总重量,应大于泥浆和未凝固的水泥浆所产生的浮力。
    6 后一段高的充填应在前一段高充填的水泥浆达到初凝后进行。
    7 当外管充填遇有断管、堵管时,应及时处理,并应补充充填。
5.3.11 壁后充填结束后,应进行质量检查,并应符合下列规定后再开凿马头门或破井壁底掘进:
    1 最下面一个充填段高充填量不应少于测算值的90%,其他充填段高充填量不应少于测算值的80%;
    2 钻全深时,自马头门或井壁底向上30m范围内,应每隔5m沿井筒圆周等距布置检查孔,每层检查孔数量不宜少于6个,邻近马头门或井壁底处,应增加检查孔数量,上下层的孔位应错开布置,孔深穿过壁后进入充填层的厚度不应少于100mm,且不应超过充填层厚度的1/2;
    3 经检查孔检查,应无喷浆和喷水现象或检查孔有少量泥浆,或检查孔有少量泥浆短暂外喷,但单孔出浆量应小于0.1m³,或出清水量应小于0.5m³/h时,经24h水量不继续增加者,可不补注浆;当单孔出水量大于0.5m³/h,或钻孔持续喷浆时,应重新补注浆,注浆压力不应大于注浆处静水压力的1.6倍;
    4 所有检查孔均应封孔;
    5 钻检查孔时,应采用具有防止壁后泥浆压力顶钻、喷浆的安全机具,并应制订安全技术措施。
5.3.12 破井壁底或开凿马头门采用爆破作业时,应编制施工作业规程或施工技术措施。
5.3.13 壁后充填结束后,应测出井筒的有效圆直径及中心坐标。井筒排水后,应实测出井筒的有效圆直径及中心坐标值,并绘制井筒纵、横断面图。
5.3.14 井筒改绞、开凿马头门、破井壁底等工程应编制施工组织设计。
5.3.15 井筒的管线、缆线的悬吊宜直接挂靠在井壁法兰盘上或以锚杆固定在井壁上。
5.3.16 钻井与建井工程的接替应符合下列规定:
    1 钻井场地的机具、器材等拆迁,应与壁后充填工作同时进行;
    2 井筒转入巷道掘进或井筒延深的施工设计、器材供应等筹备工作,应在钻井工程完工前准备就绪;
    3 井筒转入巷道施工或井筒延深时所需的安装联锁工程,应在充填工程完工后立即进行。
条文说明
5.3.7 泥浆排放与处理是当前钻井法需要妥善解决的课题。本条特别强调泥浆池的布置与排放不得占用工业广场永久建筑物的位置。
    泥浆参数的选择、监测与管理是防止井帮塌落、缩径,保证顺利排渣,加快钻井速度的重要环节,也是钻井成败的关键。钻井过程中,利用泥浆柱压力以平衡穿过砂层、黏土层、松散土层的静水压力及黏土膨胀力,是钻进期间有效控制井帮片帮、塌井事故的重大措施。泥浆参数的选择与地质条件、钻进工艺等有关。当井筒穿过砂层多或黏土层多时,泥浆参数应适当调整,必要时应加适量化学剂以改善泥浆性能。
5.3.8 双层钢板混凝土复合井壁和单层钢板钢筋混凝土复合井壁的结构是行之有效的,既可以减薄井壁厚度,又可以增强井壁的强度,适合在深钻井中采用。
5.3.9 井壁能否顺利下沉,是决定钻井成败的重要工序之一,本条对下沉井壁有关注意事项做了具体规定:
    (1)下沉井壁前,切实掌握井筒偏斜情况,按规定绘制纵横断面,确认合格后方可下沉井壁。
    (2)对配重水应精确计算,严格掌握井筒内的水量与井壁外的水泥浆相互之间的浮力关系。遇下沉阻力过大,应查明原因处理,严禁降低泥浆面强迫井壁下沉。
    (3)下沉井壁前,重视泥浆处理下沉过程中防止发生井帮塌落。
5.3.10 壁后充填是钻井工程的最后一道工序,它关系到固井、封水质量及井巷开拓的施工安全。充填不好的原因有:
    (1)井壁下完后,充填工作没有及时进行,以致泥浆沉淀影响充填质量。
    (2)充填管未下到规定深度和位置。
    (3)水泥浆的水灰比失控,水泥浆比重不符合规定,水泥浆未能将泥浆置换出来。
    (4)充填管间距过大,充填物不闭合。
    (5)充填未采取一管一泵原则,充填工作间断或时间过长。
    本条对充填段高、材料做了具体规定,并规定井壁下沉后7d内应进行第一段高的充填。
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煤矿井巷工程施工标准 GB/T50511-2022
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