泰源煤礦主井井筒工作面及壁后注漿施工措施

1、泰源煤礦主井井筒工作面及壁后注漿施工措施一、 工程施工概況泰源主井井筒全深516米，其中表土段23米，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，支護(hù)厚度550mm，強(qiáng)度C25?；鶐r段493米，澆注C25素混凝土，支護(hù)厚度350mm?，F(xiàn)井筒已施工至230m，232m處打眼時(shí)出現(xiàn)多處冒水現(xiàn)象。二、 地質(zhì)與水文地質(zhì)1、 地層根據(jù)甲方提供的ZK101號鉆孔顯示資料，井筒檢查鉆孔穿過的地層自上而下有：第四系、三疊系、二疊系上統(tǒng)石千峰組、石盒子組，二疊系下統(tǒng)山西組、石炭系上統(tǒng)太原組、下統(tǒng)本溪組、奧陶組。2、 礦區(qū)主要地層及其含水性（1） 第四系透水不含水層礦區(qū)基本被第四系覆蓋，巖性為第四系風(fēng)積沙下覆沙礫石層，根據(jù)鉆孔揭露，厚度

2、在10.98-20.10m之間，受地形地貌的影響，并經(jīng)調(diào)查實(shí)地挖沙采坑及附近豎井施工資料，礦區(qū)內(nèi)分布的第四系沉積物不含水，但接受大氣降水入滲補(bǔ)給下覆含水層，為透水不含水層。（2） 三疊系、二疊系上統(tǒng)石千峰組、石盒子組含水層巖性主要以礫巖、砂礫巖、粗砂巖及砂巖為主，根據(jù)鉆孔資料，含水層主要位置在編號底板深度（m）厚度（m）巖性1223.1616.39砂巖：灰白色，中粒狀，為含水層2238.5215.36泥巖：紅褐色、灰白色、有豎向孔隙3246.788.26砂巖：灰白，中粒，為含水層4248.371.59泥巖：灰白色、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)5276.3127.94砂巖：灰白色、中-粗砂粒狀，為含水層6277.1

3、20.81泥巖：灰藍(lán)色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)7309.6232.50砂巖：灰白色、中-粗粒砂狀，為含水層8312.803.18泥巖：灰藍(lán)色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，裂隙有漏水9326.9214.12砂巖：灰白色，中-粗砂粒狀，為含水層10333.977.05泥巖：灰藍(lán)色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)11364.1330.16粉砂巖：灰白色，粗狀，為含水層12366.892.76泥巖：灰黑色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，有裂隙13377.4910.60粉砂巖：灰白色，粗狀，為含水層14385.187.69泥巖：灰色、深灰色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)15385.740.56碳質(zhì)泥巖：黑色、裂隙面上具有鈣質(zhì)及菱鐵礦薄膜（3）奧陶系主要為灰色石灰?guī)r，青灰色生物碎屑巖夾灰白色石英砂

4、巖，石灰?guī)r結(jié)晶程度好、致密，含水甚微。3、 施工涌水情況2009年3月20日9時(shí)掘進(jìn)到225m229m段。9點(diǎn)10分打眼時(shí)涌水量增大，12點(diǎn)15分施工方測得涌水量為65m³/h，3月22日15點(diǎn)測水，涌水量65.94 m³/h。3月23日18點(diǎn)對主井涌水量又進(jìn)行再次檢測，此時(shí)水位已到達(dá)223m處測水量64.27 m³/h。三、 鉆注方案的確定1、 注漿方案的選擇根據(jù)地質(zhì)條件及水文情況與已揭露的含水層的情況，對已掛井壁的含水層進(jìn)行壁后注漿。對已揭露的含水層采用打止?jié){墊進(jìn)行工作面注漿。（1） 止?jié){墊厚度計(jì)算B=PO×r/+0.3r=11×2.9/1

5、6+0.3×2.9=2.86m式中：B 止?jié){墊厚度mPO注漿終壓MPR井筒半徑 m砼抗壓強(qiáng)度MP，取28天強(qiáng)度2/3經(jīng)計(jì)算，B=2.86m，取2.9m。（2） 注漿孔的布置從鉆機(jī)性能和架設(shè)方面考慮，決定布置為徑向斜孔，傾角86°30，孔口圈徑=5m，在凈徑上均勻布置10個(gè)孔。埋設(shè)73mm×3.5m空口管。井筒中心布置1檢驗(yàn)鉆孔。見鉆孔剖面圖。鉆孔剖面圖 5000 350 80000 86°307500 7500（3） 注漿參數(shù)1）注漿壓力：注漿壓力通過人為控制，工作面注漿終壓為靜水壓力的2倍；壁后注漿終壓為靜水壓力+1.5Mp。2）注漿泵量：控制泵量的原

6、則是由大到小，直到注漿泵本身的最小泵量，初始泵量開至初始期壓力位，由此時(shí)的泵量逐漸減到終量，壓力升到終壓。3）泵液注入量：根據(jù)公式：Q=VaBn/m其中：V為注漿加固體積，按擴(kuò)散半徑5米計(jì)算n為巖石孔裂隙，根據(jù)情況取3%B為漿液充填系數(shù)，取0.93A為漿液消耗系數(shù)，取1.3m為漿液結(jié)石率，為0.85則Q=26720(工作面)+2520 (壁后) ×3%×0.93×1.3/0.85=1248m2.(4)注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)主要由兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來確定，第一，一孔中的注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，第二，注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。第一，一孔中的一次注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)是指達(dá)到量標(biāo)準(zhǔn)，即注漿終壓終泵量和預(yù)計(jì)注入量，其中的終

7、壓和終泵量要嚴(yán)格明確控制，對注入量要按實(shí)際情況，憑經(jīng)驗(yàn)和前兩量的變化來判斷。第二，全段注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)以本段所有孔全部注漿結(jié)束。注漿結(jié)束后，總涌水量不大于5m3/h，如超出則采取壁后注漿。2、 注漿材料（1） 漿液組成：采用以水泥單液漿為主，水泥水玻璃雙液漿為輔，水泥采用42.5R普通硅酸鹽水泥，漿液水灰比為0.75：11.25：1。水玻璃采用液體硅酸鈉水玻璃，濃度為40BE，模數(shù)2.42.8。（2） 漿液配置1）先把水玻璃調(diào)到要求的濃度成為S液。2）按水灰比0.75:11.25:1調(diào)好水泥漿放入攪拌桶內(nèi)成為C液。3）采用雙液泵，選擇S、C液配比，兩液的配比為0.3:10.6:1。3、注漿設(shè)備及機(jī)

8、具（1）鉆機(jī)：采用SGZLID煤礦用坑道鉆機(jī)，鉆孔注漿用89mm鉆頭。（2）注漿泵：采用2TGZ60/210型雙液注漿泵。（3）拌制水泥漿采用攪拌桶，容積150升。（4）機(jī)具1）空口管，選用73mm×3.5m無縫鋼管，一端焊有與2.5寸高壓球閥相連的法蘭盤。2）注漿器，用于連接孔管與輸漿管的器具，由高壓球閥、法蘭盤和抗震壓力表等組成。高壓球閥采用10MPa壓力球閥。3）混合器，用于混合C、S兩種漿液，注入巖層。附：注漿設(shè)備、機(jī)具材料一覽表注漿設(shè)備、機(jī)具、材料一覽表序號名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注1坑道鉆機(jī)SGZLID臺42注漿泵2TGZ60/210臺43攪拌桶150升臺44高壓球閥1寸5

9、MPa個(gè)405高壓球閥2.5寸2.5MPa個(gè)56高壓膠管1寸米157混合器孔口個(gè)108鉆桿42mm×2m根1209鉆桿22mm×2.5m根3010鉆頭89 mm個(gè)1011鉆頭56 mm個(gè)8012注漿管1寸根1013濾水管500mm帶法蘭盤根414紅磚塊2100015砼C25方9016空口管73mm×3.5m根2017空口管1.2寸0.5m根60018麻千克4019法蘭盤160×20個(gè)2220大錘2磅把421水泥普硅42.5噸80022水玻璃40BE噸13523防塵口罩副36024乳膠手套副180其他均用井筒施工時(shí)的設(shè)備四、 鉆注施工前的準(zhǔn)備工作1、 排水

10、利用現(xiàn)有的排水系統(tǒng)排水2、 壓風(fēng)、供水、供電、照明、信號、通風(fēng)、提升利用井筒掘進(jìn)用壓風(fēng)、供水、供電、照明、信號、通風(fēng)、提升等設(shè)施。4352 5000615000 10987止?jié){墊平面圖 預(yù)埋孔口管砼止?jié){墊濾水管濾水管 2900濾水層塑料布 1200止?jié){墊剖面圖3、 止?jié){墊施工施工止?jié){墊時(shí)必須先將井底的浮矸清凈。然后將孔口管、濾水管、濾水層充填注漿管按設(shè)計(jì)位置固定好后充填紅磚施工濾水層。濾水層厚度1.2m，濾水層施工完后鋪一層塑料布，然后澆注砼，砼強(qiáng)度為C25，澆注砼時(shí)用兩臺潛水泵從濾水管向外排水，澆注期間要保持水位不超過濾水層。詳見止?jié){墊平面圖及剖面圖。4、 止?jié){墊加固止?jié){墊養(yǎng)護(hù)7天后，先對濾

11、水層進(jìn)行注漿充填，注漿充填采用水泥水玻璃雙液漿，濾水層充填完后對濾水管注漿充填。然后對止?jié){墊進(jìn)行加固，以止?jié){墊不漏水為準(zhǔn)。五、 鉆注施工將鉆機(jī)安設(shè)好后，經(jīng)檢驗(yàn)鉆機(jī)無誤后，對孔口管進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)間不少于30分鐘，以孔口管不松動(dòng)、不漏水為合格，然后安裝2.5寸高壓球閥，即可從孔口管進(jìn)行鉆注施工。嚴(yán)格按鉆機(jī)操作規(guī)程進(jìn)行操作。鉆進(jìn)過程中時(shí)刻注意觀察鉆孔內(nèi)巖粉的排出情況，掌握鉆進(jìn)深度，鉆井過程中如有水，且水量大于20方每小時(shí)，則停止鉆進(jìn)，進(jìn)行注漿；如果水量不大則鉆到設(shè)計(jì)深度再注漿，注漿壓力達(dá)到終壓后持續(xù)20分鐘關(guān)上球閥鉆另一孔。鉆完一個(gè)孔后，如果沒水，則封孔后鉆另一孔。鉆孔順序?yàn)?#6#2#7#3

12、#8#4#9#5#10#11#3、 注漿施工（1） 工藝流程水泥漿液按配比要求，經(jīng)一次攪拌，二次攪拌后放入漿液筒。水玻璃漿液按配比要求，調(diào)成需要的濃度，放入另一漿液筒，開動(dòng)注漿泵風(fēng)別吸入水泥漿和水玻璃壓入混合器成為混合液，經(jīng)高壓膠管、閥門、注漿管進(jìn)入注漿孔，擴(kuò)散到含水裂隙，充填并固化行程隔水帷幕。（2） 注漿壓力的控制根據(jù)三個(gè)階段的變化，要人為控制壓力，初期壓力維持時(shí)間較長，中期壓力維持時(shí)間較短，當(dāng)達(dá)到終壓時(shí)，維持20-30分鐘即可。（3） 注漿量的控制注漿量是按壓力的要求而控制調(diào)節(jié)的，壓力升高時(shí)，泵量要調(diào)小，壓力降低泵量要調(diào)大。（4）漿液注入量的控制控制漿液的注入量比較困難，一般由經(jīng)驗(yàn)來分析

13、判斷。如果一個(gè)孔段注入漿液量大于70方，則采取間歇注漿或加大漿液濃度的方法來達(dá)到三量要求。（5）注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)按“三量”要求的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)結(jié)束注漿（6）注漿過程中注意事項(xiàng)A、當(dāng)注漿泵壓力突然增加，而注漿管口壓力無明顯變化，說明注漿管路堵塞，應(yīng)立即處理，使其暢通。B、注漿初壓，若孔口壓力表突然增大，并非注漿已達(dá)終壓，而是注漿孔阻塞此時(shí)應(yīng)立即停注，待漿液初凝后重新掃孔，再繼續(xù)注漿。C、若注漿表壓力驟然下降為零，鉆孔表壓已也小于注漿靜壓，表明注漿泵排漿閥發(fā)生故障，應(yīng)立即停注進(jìn)行處理。（7）掃孔和復(fù)注如果一個(gè)孔注入漿液量大于70方，則采取間歇注漿或加大漿液濃度的方法來達(dá)到三量要求。而且待漿液凝固后進(jìn)行掃孔和

14、復(fù)注。六、 壁后注漿根據(jù)井壁結(jié)構(gòu)和地質(zhì)條件及涌水量情況決定對210226m井壁滲水段采取壁厚注漿全面封堵。采用深孔與淺孔相結(jié)合，注漿孔呈三花形布孔，孔深度進(jìn)入井壁11.5m，注漿孔數(shù)根據(jù)注漿情況而定。1、 施工順序先注含水層的兩端，再取上行式注漿，下行式復(fù)注。2、 鉆孔注漿孔采用三花形布孔，孔間距1500*2000mm3、 孔口管安裝鉆好孔后，將注漿管用麻線纏好，用錘打入500mm長，安裝高壓球閥，即可從注漿管注漿。4、 注漿施工水泥漿液按配比要求，經(jīng)一次攪拌、二次攪拌后放入液筒。水玻璃漿液按配比要求，調(diào)成需要的濃度，放入另一漿液筒，開動(dòng)注漿泵分別吸入水泥漿和水玻璃壓入混合器成為混合液，經(jīng)高壓

15、膠管、閥門、注漿管進(jìn)入注漿孔，擴(kuò)散到含水裂隙，充填并固化，形成隔水帷幕。七、 勞動(dòng)組織與施工工期1、 勞動(dòng)組織鉆注施工以注漿技術(shù)工種為主掘進(jìn)隊(duì)配備足夠的勞動(dòng)力，形成三個(gè)班組，采用“三·八”制作業(yè)方式，詳見勞動(dòng)力配備表。勞動(dòng)力配備表班組工種每班班組備注鉆注班組注漿技術(shù)工39驗(yàn)收員13推車工412推水泥絞車工412把鉤工412信號工412機(jī)電工26拌料工39注漿泵司機(jī)26鉆注工39跟班隊(duì)長13隊(duì)長1合計(jì)31942、 施工工期鉆注施工工期自準(zhǔn)備開始，到注漿結(jié)束拆除止?jié){墊為止。各工序的工期分別為準(zhǔn)備2天，孔口管安裝和止?jié){墊施工4天，壁后注漿3天，止?jié){墊充填加固2天，正常鉆注施工30天，收尾2

16、天，止?jié){墊拆除1天，合計(jì)44天。八、 安全技術(shù)措施1、嚴(yán)格貫徹執(zhí)行原井筒施工的有關(guān)提升，通風(fēng)，防墜等方面的安全技術(shù)措施。2、嚴(yán)格貫徹執(zhí)行安全生產(chǎn)管理的各項(xiàng)規(guī)章制度和崗位責(zé)任制，以確保鉆注施工的安全、快速、優(yōu)質(zhì)。3、提前檢修排水設(shè)備，保證處于完好狀態(tài)，各崗位工種必須堅(jiān)守崗位。4、嚴(yán)格按各設(shè)備機(jī)具的操作規(guī)程進(jìn)行操作。5、安裝鉆桿注意事項(xiàng)：1） 鉆桿應(yīng)不堵塞、不彎曲、絲扣未磨損，不合格的不得使用。2） 接鉆桿時(shí)要對準(zhǔn)絲扣，避免歪斜和漏水。3） 裝鉆桿時(shí)必須一根接一根依次安裝。6、鉆探操作注意事項(xiàng)1）鉆孔孔深度必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求，鉆進(jìn)過程中要時(shí)刻準(zhǔn)確掌握鉆進(jìn)深度盒鉆孔內(nèi)涌水情況。2）鉆探人員穿戴要整齊、利落、衣襟、袖口、褲腳必須束緊。3）啟閉開關(guān)時(shí)，注意力要集中，做到手不離按鈕，眼不離鉆機(jī)。4）禁止用手腳直接制動(dòng)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)部分，禁止將工具和其它物品放在鉆機(jī)、水泵、電機(jī)保護(hù)罩上。5）采用清水鉆進(jìn)時(shí)，要確保有足夠的水量不準(zhǔn)打干鉆。6）鉆進(jìn)過程中，一旦發(fā)現(xiàn)“見軟”、“見空”、“見水”和“變層”應(yīng)立即停鉆，丈量殘尺并記錄其深度。7） 若發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)涌水，應(yīng)測定水壓、水量。7、 注漿操作注意事項(xiàng)1）注漿前，首先用水沖洗管路及鉆孔，耐壓試驗(yàn)壓入水量為鉆孔體積與管路體積的35倍，檢查注漿孔是否暢通，有無堵塞現(xiàn)象。2）壓水結(jié)束后，如水情況符合要求，可根據(jù)單位吸