郭屯矿井井马头门探水注浆施工Word文档格式.docx
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-843.30~-848.30
5
1000
C50
双层钢筋混凝土
-848.30~-861.5
13.2
素混凝土
注:
清理撒煤硐室探水注浆井壁加固段;
相对标高,(变更后)
主井清理撒煤硐室技术特征表二
净高(m)
净宽(m)
壁厚(m)
长度(m)
砼强度
-848.30~-853.30
5~3.1
4.2
0.55~0.50
15(单侧)
双层钢筋砼
注:
郭屯矿主井清理撒煤硐室处于M7含水层之上的泥岩中,硐室掘砌将揭露M7,原始涌水量为25.13m3/h;
但从相邻井筒实际揭露M7时最大涌水量超过100m3/h;
主井井筒M7通过预注浆,实际揭露涌水量约为0.5m3/h。
水文地质条件复杂,施工中必须采取先探后掘。
主井井筒揭露此段泥岩为紫斑状,泥质结构,局部含较多粉砂质,有大量竖向节理发育,结构较为破碎;
细砂岩为灰色,以石英为主,长石云母次之。
呈东高西低,倾角4°
,走向165°
。
在施工中东侧硐室将揭露M7含水层,M7含水层岩性为细砂岩,厚度约为5m,起止深度为-854.70m~-859.70m,垂直裂隙发育,水平交错层理。
中部为一层黑色,松撒,不完整煤线,局部有挤压现象。
清撒硐室探水注浆施工分为两部分进行。
首先是对井筒止浆墙加固注浆。
止浆墙为-843.30m~-861.5m段井筒井壁,在工作盘上重点对此段井壁的施工接茬缝、壁后和围岩进行充填加固注浆。
根据主井清理撒煤硐室的地质水文条件和施工长度,硐室东侧注浆长度为45m,西侧注浆长度为20m。
(见M7底板距离)
注浆采用分段式注浆:
每10m为一阶段,东侧最后段为15m;
东侧分二层位布孔9根,西侧为一层布孔5根;
孔口管长度为7米,埋入6.8米;
中间布置一个检查孔,(具体视各孔涌水情况可适当增减,详见孔口管布置图)。
调整工作盘高度,利用工作盘按照设计的钻孔方位、倾角固定好钻机进行造孔,通过地面注浆站和铺设注浆管路,将地面搅拌好的水泥浆液压入注浆孔至含水层裂隙中。
利用井筒施工吊盘悬挂四根Φ28mm的钢绳连接第四层吊盘作为打钻工作平台。
并在井壁的四个方位打入四根铁道锲,将四层吊盘固定在铁道锲上。
工作台固定要牢固稳定。
第一节施工方法及注浆设计
井筒施工完成后,安装钻机工作平台,进行止浆墙的注浆加固工作;
-848.30m~-861.7m段井筒井壁作为清撒硐室止浆墙。
采用YT-27型风动凿岩机配Φ42mm钻头打眼,孔深1.0~2.0m,埋设Ф30mm注浆管孔口管(长度0.6m)作为注浆孔口管,埋孔前,将麻丝涂以铅油缠绕注浆管,然后砸入孔内,注浆管外露长度50mm。
注浆孔布置在止浆墙出水点附近0.5m~1.0m,对于接茬出水,注浆孔应布置在接茬上或下0.4m~0.5m处找水。
为避免清撒硐室注浆孔口管与探水注浆孔口管相冲突,在布孔前将清撒硐室注浆孔位置在止浆墙上作出标记,打眼时避开。
注浆管的布置:
每圈布置六根。
每段高2.5米。
现场根据井壁出水点的情况适当调整。
采用2TGZ-60/210型电动注浆泵对止浆墙出水点进行注浆,封堵止浆墙渗漏水,充填止浆墙后围岩裂隙,形成封水帷幕,切断水源达到堵水加固的目的。
注浆材料选择:
应根据出水点水量的大小采用单液水泥浆或水泥-水玻璃双液浆相结合的注浆方式进行,对涌水量较大的出水点采用双液浆封堵,对于涌水量较少的出水点或大面积渗水处采用单液浓水泥浆封存堵。
水玻璃选用模数为2-3,Be=20-40,水泥选用PO42.5R。
单液水泥浆现场配制表表三
水灰比
水泥(代)
水(升)
制成浆量(m3)
3:
1
6
900
1.000
2:
9
1.050
1.75:
10
875
1.042
1.5:
11
825
1.008
1.25:
13
812
1.029
1:
15
750
五,注浆压力:
一般取静水压力加0.5-1.5倍,本次注浆压力4-6Mpa。
第二节注浆顺序
1)在工作盘上对止浆墙采用上封下截中间堵的注浆方式进行加固注浆,布孔方式及布孔数量根据现场情况确定。
2)钻孔布置:
由专人用风锤现场按注浆工作人员指定的孔位打眼,眼深1.0~2.0m,采用三花或五花眼布置。
遇到漏水量较大的接茬缝处或集中出水点可适当加大钻孔密度,上下排呈交错布置,以上钻孔视现场情况选择钻注,并适当加减孔。
若造孔后孔内无水不埋管,但必须用砂浆或树脂胶灌实,以防日后孔内漏水。
3)注浆管埋设:
开孔后,将预先加工好的注浆孔口管马牙扣端缠上麻丝,抹上铅油,丝扣端上好管套,用大锤将注浆管砸入孔内,管套拧下,将球阀安装到注浆孔口管的丝头上。
注浆前,先压水试验,球阀与高压混合器接好后,开动注浆泵用清水冲孔,并作耐压试验。
4)注浆作业:
(1)注浆管安好阀门,安好混合器,并联接好输浆管路系统。
(2)管路系统联接好后,关闭进浆阀门,进行管路开泵压清水试压。
(3)安装压力表,测定静水压力,最后确定注浆压力。
(4)注单液浆时,以浓浆为主.水灰比值0.75:
1;
注双液浆时水泥浆水灰比为1.5:
1和1:
1,水泥浆和水玻璃体积比为1:
0.8。
(五)注浆时有专人观察井壁有无跑浆现象。
(六)对井壁接茬处有跑浆现象要及时用棉纱和木、铁橛将跑浆的缝隙封堵。
(七)注单液浆时,若压力不升,进浆量不减时,应逐渐加大浓度;
反之,应降低落浓度;
每更换一次,浆液浓度一般维持20分钟。
(八)停泵后应及时注清水,冲洗管路和器具。
(九)注浆结束标准:
注浆结束后,井壁无明显的集中出水点。
第三节施工技术安全措施
1、注浆管埋设要牢固,管壁与孔壁之间要充填密实,以防喷浆。
钻孔周围的裂缝进行糊缝处理;
用砂浆或树脂胶处理无效钻孔。
2、调用双液浆时要戴防护手套,水玻璃接触皮肤应立即用清水冲洗。
3、注浆时应控制注浆泵压力,由小至大,采用边注浆边观察注浆管及井壁变化情况,如发现异常情况及时停泵进行处理。
4、注浆所用电器设备要搭设防水棚,以防电器淋水漏电。
5、吊盘各器具安放牢固整齐,在升降吊盘时吊盘上要有专人指挥,严防器具坠入井下,升降后吊盘要固定牢固,各孔洞封闭严密。
6、注浆时工作人员必须配戴保险带,并生根在牢固的构件上,注浆人员必须配戴防护眼镜和防护手套。
7、注浆时设专人观察井壁,发现异常立即停泵处理,发现跑浆用绵纱进行封堵。
严格控制注浆压力。
8、注浆管前或泄浆阀前严禁站人。
9、注浆泵应的专职机工操作、维护,发现问题及时处理。
10、注双液浆时,两根注浆管严禁混合使用,严防堵塞。
11、注浆起间吊盘起落频繁,应设专人检查稳车,专人指挥,吊盘及井口信号工应及时通知绞车房做好记号,吊桶至吊盘时应慢行,以防蹲罐。
12、严格执行《煤矿安全规程》、《立井防坠措施》等相关规定。
第五章清撒硐室探水注浆孔布置方案
第一节孔口管布置
根据主井清理撒煤硐室的地质水文条件和施工长度,硐室东侧探水注浆长度为45m(至M7底板处),中间在硐室拱基线中心位置打一平行孔,作为检查孔,深度50m;
西侧长度为20m,同样在中心位置打一25m深的平行孔作为检查孔。
10m为一阶段,东侧最后一段为15m。
分两个水平布孔,即-853.3为第一层,-852.5为第二水平。
前20m为第一层,其余为第二层;
清撒硐室底板为第一层(-853.30m),第一层两侧各布置4根孔口管,间距为硐室中心线两侧分别1000mm和1500mm;
分层间隔高度0.8m,分别以不同的倾角和方位角开孔。
(见表四)
孔口管布置参数表表四
孔号
倾角
(°
)
方位角(°
钻孔长度
(m)
水平距离
备注
81
8
33.32
30
方位角以硐室中心线方向,即东
2
85
4
47.9
45
西方向。
3
探1、探2为水平角,探1为
25米,探2为50米
61
18
14.4
76
23.5
20
7
72
21
49
19
64
22.2
12
14
采用XY-2B钻机造孔。
第二节注浆参数
1)、注浆压力
注浆压力一般取静水压力的2.0倍,终压为2.5倍。
根据以往注浆经验,和岩石裂隙的高角度发育的特殊性,决定本次注浆终压取18MPa,正常注浆压力取15~18MPa,注浆施工时,可视具体情况酌情调整。
2)、浆液材料选择及现场浆液配制
本次注浆选用以单液水泥浆为主,但遇浆液消耗量特别大时,为控制扩撒范围或者加快砼凝固时间,可考虑加入速凝剂,或水泥、水玻璃双液浆,水泥选用新鲜PO42.5R硅酸盐水泥;
水玻璃选用模数为2-3,Be´
=20-40Be´
单液水泥浆水灰比选用3:
1、2:
1、1.75:
1、1.5:
1、1.25:
1、1:
1共6个级配(单液水泥浆现场配制表祥见表三)。
注浆时,视压水吸水量确定起始浓度,注浆浆液调配原则为先稀后浓。
若遇可注性较差情况,每次注浆前可考虑注入1~2m3水玻璃对钻孔裂隙进行润滑处理,以提高可注性,并增加注浆效果。
若止浆墙和孔口管耐压试验出现漏浆现象,即可加入双液浆,双液浆与单液水泥浆的配比为1:
1。
速凝剂选用现有的三乙醇铵和氯化钠复合速凝早强剂,其用量分别是水泥浆液量的0.05%和0.5%。
单液水泥浆现场配制表
水泥(袋)
1.75:
1.5:
1.25:
1:
3、泵量和注浆量估算
(1)泵量:
一般情况下可根据压水试验结果确定泵量,在压力相同情况下,初期泵量为压水泵量的80%左右为正常,以后随着泵液注入量的不断增加,压力渐升,泵量逐减,直至结束为止。
(2)注浆量估算
利用公式计算如下:
Q=λπR2Hηβ/m
=1.3×
3.14×
62×
45×
0.03×
0.9/0.67
=296.0m3;
式中:
Q-注入量m3;
λ-注液损失系数取1.3
R-浆液扩撒半径R=6m
H-注浆段高H=45m
η-岩层裂隙率%η=3%
β-注浆有效充填系数β=90%
m-结石率m=0.67
按水灰比1.5:
1折算,本注浆段水泥用量约为197.4吨。
第三节注浆结束标准
本次工作面预注浆结束标准为实际浆液注入量大于或接近设计计算的注浆量,注浆压力呈规律性增加并达到终压,钻孔基本不吸浆或吸浆量≤30L/min,维持终压终量20~30min即可结束注浆。
第四节止浆岩柱承压计算
按式B=PSλ/[τ]L=18×
26.4×
1.2/7.8×
14.125=5.176m
B—止浆岩柱厚度,m
P—注浆终压,MPa(取静水压的2.5倍=18MPa)
λ—过载系数,取1.2
S—岩柱段面积,m2(取马头门最大荒断面积26.4m2)
[τ]—岩石允许抗剪强度,MPa(取7.8MPa)
L—巷道周边长度,m(取最大荒断面周长14.125m)
得:
B=5.176m
清撒硐室止浆墙在-836工作面预注时已进行注浆加固厚度至8m,加固时浆液扩撒半径取5m,在本次注浆时从井筒净径向马头门东、西两侧10m范围内围岩即可作为止浆岩柱,再加上井筒掘砌时的混凝土1m井壁,止浆岩柱可以满足本次注浆压力的要求。
第五节孔口管结构及安设
选用Φ108×
6mm×
7m无缝钢管,上焊高压法兰,做钻探注浆孔口管用。
要求孔口管埋设长度为6.8m,在止浆墙上造孔埋设,孔口管按设计孔位固定牢靠。
孔口管安设:
在止浆墙上造孔时,由专业技术人员按照设计要求标定各钻孔倾角、方位角,然后由施工人员将孔口管固定并预埋,要求预埋孔口管管壁密实牢固。
待凝固后,用钻机对各个钻孔扫孔,扫孔孔深8.5m,然后连通注浆装置,向孔内注入清水,对孔口管埋设进行清水耐压试验,试验要求:
耐压12MPa,孔口管不活动、孔口周围不漏水为固管合格。
第六节打钻注浆前的准备工作
1)、排水系统
完善现有的第一套和第二墙排水系统,充分备足各种零配件;
确保维修人员及时到位。
吊盘上DG85-80×
12型高扬程离心式水泵,必须形成第二套排水能力,可随时将水直接排出井筒。
2)、输浆管路的安装
利用大模板吊悬绳捆扎两路Φ25mm高压胶管,从地面输送浆液到工作面作为输浆管路,高压胶管的耐压强度为20MPa。
3)、井下操作平台的搭设
利用井筒吊盘悬挂第四层吊盘作为打钻工作平台。
在井壁的四个方位打入四根铁道锲,将四层吊盘固定在铁道锲上,工作台固定要牢固稳定。
4)、搅拌站设置
在地面井口房一侧设置搅拌站,二台浆液搅拌机,三个3m3吊桶分别存放配制的水泥浆液,水玻璃和清水。
HFV-C型双液注浆泵二台。
第七节施工设备及器具
本次工作面预注浆采用XY-2B型液压钻机一台,备用SGZX-3型钻机一台,钻具采用Φ50×
6mm的地质钻杆,Φ75mmPDC复合片钻头或Φ75mm潜孔冲击器。
第八节钻进施工
1)、钻孔施工顺序为对称开孔。
2)、工作台与钻机安装要牢靠平整,禁止弯曲钻杆下井,提高对中度,过硬岩时,不应加压过量。
3)、带阀清水钻进,地面连续供水,一旦水量变小或中断应立即停钻或提钻,检查原因,恢复正常供水后,再继续钻进。
4)、无芯钻过,分层测水,砂岩较硬时,可在砂岩段采用取芯钻进。
5)、定时检查钻具,发现不合格者应及时更换,加压、钻速适当。
6)、为防掉异物入孔,钻进时孔口钻杆套厚皮胶板。
7)、钻头加工要规格,出刃一致,焊结实,使用前严格检查。
8)、每孔终孔停钻后,应加大水量冲孔,冲孔时间一般为30分钟左右,直到孔内岩粉基本排除为止。
9)、要认真做好钻进记录与钻机维修工作。
第九节注浆施工
1)、压水试验
每孔终孔测水后接通输浆管路进行压水试验,压力由小到大逐步升压到最大注浆终压,测定各不同压力参数时的吸水量并绘制吸水量曲线,压水时间可为20~30分钟。
2)、注浆
(1)工艺流量:
单液水泥浆经二次搅拌-注浆泵-输浆管-控制阀-孔口管-岩层裂隙。
(见示意图)
(2)据压水结果,确定起始浆液配比。
(3)压力调整:
注浆压力变化有时渐变,有时呈波状,调整压力应与孔内情况、浆液浓度等密切配合,当浆液浓度确定后,用人为的方法控制泵量,使压力达到终压。
(4)浆液调整:
浆液在岩层裂隙充填阶段中,如压力和进浆量稳定不变时,应逐级加大浓度,如压力上升快,进浆量很快减小,应依次降低浆液浓度,每改变一次浆液浓度可持续20分钟。
(5)注浆结束前,应压注清水,使管路大部分浆液注入岩层裂隙中去。
但要防止清水压入地层,当压清水时需及时通知井下准备闭阀泄浆,然后清洗整个注浆系统。
(6)养护、扫孔和复注:
每孔首次注浆结束后,养护6小时,用钻机扫孔到底,冲孔测水后进行复注。
复注次数可为一至多次,复注时采用稀浆,水灰比选用3:
1或2:
注浆结束后,由记录员及技术员整理各孔钻注全部数据资料。
填制绘图上报、存档。
第六章钻孔防突水及防喷措施
1)、钻孔施工前要建立完善的排水系统,确保工作面至地面的排水管路畅通,并配备两台以上完好排水泵(卧泵),备用。
2)、每个钻孔孔口管耐压试验合格后,均要在孔口法兰上安装高压闸阀和防喷阀后方可钻进。
3)、孔内涌水后立即启动排水系统,并及时向项目部领导汇报,经同意后方准提钻,提钻时钻具一律由立轴中以上卸下,提钻后立即关闭孔口高压闸阀,并连接注浆装置进行注浆。
4)、钻孔出水后要及时进行“三量”观测,当钻孔出水大于2m3/h时,停钻进行注浆。
5)、法兰盘与闸阀以及闸阀与注浆法兰盘之间一律使用高压石棉垫圈,并压紧压牢。
第七章施工安全技术措施
1)、建立健全各工种及技术人员的岗位责任制,并严格执行。
2)、施工前应对打钻、注浆、供水、排水等设备进行严格检查。
3)、打钻过程中,必须安排有经验的水泵工操作以保证水泵正常运行,,打钻期间工作面水位距操作台距离应不小于1.5米。
4)、打钻时,操作人员应注意观察钻孔内涌水情况,一旦发现孔
内涌水量达到大于2m3/h时,必须立即停钻注浆。
5)、注浆前应对注浆管路系统进行耐压试验,耐压程度应大于最大注浆压力。
6)、试验管路及注浆时,在注浆系统范围内,非工作人员严禁到现场,参加注浆人员应佩戴好劳动保护用品,方准进入现场。
7)、每次注浆前,必须对供电、供水、搅拌、供风、注浆设备及管路,井筒提升、排水、信号及劳动组织进行严格检查落实。
以防注浆中断及堵管。
8)、井上下与注浆泵站设直通电话、电铃、规定电铃信号,管路必须安装牢靠,压力表要经常检查,坏表应及时更换。
9)、搅拌人员严格掌握浆液浓度,严防水泥纸屑及其它杂物入池,放浆口设过滤网,严禁使用失效结块水泥。
10)、打钻、注浆操作人员应密切注意人身及机械安全。
注浆时,司泵、工作面注浆人员应密切注视压力变化情况,严格控制注浆压力。
若发现异常应立即处理。
工作面一定要设压力表,没有压力表时严禁注浆。
11)、应设专人看护吸浆笼头,以防糊堵。
12)、值班记录人员要认真及时做好原始记录,记录数据要齐全并在工作地点交接班。
13)、施工时项目部要成立专门组织,统一指挥,负责工作面打钻注浆工作,并派专人值班。
14)、除本措施外,其他有关井内作业安全措施,执行部颁《煤矿安全规程》中有关规定及原井筒作业安全规定。
第八章工期及劳动组织
1)、工期:
本次钻探注浆约用工期25天;
其中井壁加固5天,硐室注浆20天。
(暂定,视涌水水情况工期相应增减)
2)、劳动组织:
实行钻注合一,钻孔人员终孔后参加注浆工作,见表如下:
钻注劳动组织表表五
工种名称
圆班人数
合计
钻工及辅助工
钻后参加注浆
司泵
由钻工兼
运输工
24
制浆工
笼头工
放浆、处理笼头、记池数
记录员
记录打钻、注浆原始数据
巡检员
打钻注浆时观察水量及管路等
井下注浆工
观察工作面及井壁、开、关进泄浆阀门等
电焊工
焊钻头
钻注备料加工
材料员
领料及材料计划
机厂加工
机电修
机电技术
钻注技术员
值班
合计
说明:
1、井上信号把钩打点工未列入;
2、管服人员未计算在内
主要设备及材料明细表表六
名称
型号或规格
单位
数量
备注
钻机
XY-2B
台
1
SGZX-3
注浆泵
HFV-C
搅拌机
立式
自制
操作台
吊盘
座
调度绞车
JD-11.4
2
配SGZX-3型钻机用
钻杆
Φ50×
6mm
米
100
接头
Φ50mm
个
50
钻头
Φ75mmPDC
只
潜孔钻头
Φ75mm
水接头
垫叉
叉Φ50mm钻杆
提引器
法兰盘
Dg100Pg64
付
闷盖
螺栓、螺母
M20×
100/AM20
条/个
各100
铅锭
kg
铅丝
8#、10#、12#
把
各10
塑料桶
20Kg、50Kg
各2
白铁皮
20Kg
秒表
块
压力油壶
牙钳
36、24、18、12/寸
各3
扳手
24、18、10/寸
两用扳手
10件套
套
链钳
24、36/寸
砂布
0#、1#
张
各30
氧气
瓶
乙炔
电焊条
硼砂
滑车
5t
高压阀门
12
压力表
25MPa抗震
无缝钢管
Φ108×
90m
焊管
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