注浆工程施工组织设计

南阳矿业公司前进煤矿神仙洞西边地面水沟注浆工程总结湖南楚湘建设工程有限公司二0一一年六月十日目 录一、前言3二、工程施工组织设计51、施工方案62 、施工工艺6三、施工实施情况71、组织机构及人员配备72、工作方法93、施工设备94、注浆方法9四、质量安全保证措施101、质量保证措施102、安全保证措施11五、注浆工程效果评价111、注浆效果11六、结论与建议141、结论142、建议14附图： 前进煤矿神仙洞注浆工程钻孔竣工平面图一、前言南阳矿业公司前进煤矿设计能力20万吨/年，2007年核定为26万吨/年，为国有企业。前进煤矿神仙洞146采区地表属一大型冲沟（宽约300m），是季节性洪水淹没及老窑采空区积水复合型水体下采煤。由于该区6煤层倾角大（局部直立倒转），煤层厚度大（局部大于60m），煤层松软f1.5，水体下采煤难度大。146采区（-40m水平走向330m，-120m水平走向370m,倾向84m）为6煤层水体下煤柱范围，可采储量为62.7万吨。该区域八十年代前该矿在+30m水平开采时，地表曾出现过多次塌陷。现前进煤矿在-50m水平开采，随着开采量的增加，裂隙发育延展至公路以西，2011年3月公路以西稻田中出现了塌洞（3m2m）。煤层上覆岩层因受采动影响，发生沉陷变形，产生导水裂隙，该矿各采区在浅部开采时，均发生过穿水事故，严重影响了全矿井的安全生产。为避免重大的地质灾害发生，南阳矿业公司：根据建筑物下、水体下、铁路下及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程（以下简称“三下”开采规程）第43条第6款和第52条第4款的规定，经专家论证，采取地面“排、填、注、测”，井下“探、放、疏、防”的综合治理方案。在2008年注浆的基础上，委托湖南楚湘建设工程有限公司对神仙洞地表146采区西边（前进矿至南阳镇公路两侧），实施注浆充填。湖南楚湘建设工程有限公司于2011年4月5日编制了“南阳矿业公司前进煤矿神仙洞西边地面水沟注浆施工组织设计”。并得到南阳矿业公司各职能部门和领导的审核批准，同意按该施工组织设计施工。注浆钻孔布置在神仙洞西边沿排水沟及公路以西，注浆范围是西边排水沟及公路以西的稻田里（孔距10m），对地表以下50m以上（孔深50m）进行注浆充填。其目的是防止排水沟在雨季出现抽冒式塌陷，杜绝或减少地表水通过塌洞、裂隙，溃渗井下。2011年4月10日地面注浆工程施工人员及设备进入现场，至2011年5月31日历时50天，共计完成注浆施工钻孔24个，水文观测孔8个，总钻探进尺1441.74m，注浆量930.5m3，复钻进尺1369.54m，各孔具体完成工作量见“前进煤矿神仙洞地面注浆工程量统计表”表一。编制了施工组织设计，查明了工作区内的地质情况，收集了矿井地质资料及水文地质资料。通过本次注浆施工，确保了神仙洞西边及公路两侧未再出现抽冒式塌陷，减缓了排水沟下沉速度，减少了地表水的渗透能力，达到了注浆施工的目的。 工程量统计表 表 一孔 号钻探进尺（m)注浆量（m）复钻进尺（m)完成日期备注150.21 3454.774月23日设计钻孔共计32个：其中注浆孔26个（ZK25、ZK26由于当地工农关系极为复杂，南阳矿业公司决定不再施工） 观测孔10个（其中包括注浆孔ZK22、ZK20、ZK18、ZK3）观9、观10因工农关系复杂，南阳矿业公司决定不再施工，其余均按设计施工。250.42 11237.715月27日350.63 5356.914月28日450.26 5073.225月18日550.05 1845.955月5日650.08 2188.925月13日750.40 1846.365月24日850.73 2046.355月13日950.16 1817.95月18日1050.19 2042.295月24日1150.03 7853.455月18日1250.13 1442.335月13日1350.37 7058.495月7日1451.48 359.965月7日1550.31 557.514月30日1652.42 2279.175月25日1751.25 1055.825月16日1850.09 832.375月9日1950.81 856.955月4日2050.61 18132.575月21日2150.23 1444.654月24日2250.16 5268.735月10日2350.56 260.539.444月25日2450.87 477.725月1日2514.00 5月3日2611.40 4月28日观测150.42 5月29日观测352.43 5月29日观测450.34 5月29日观测550.70 5月30日合计1441.74930.51369.54二、工程施工组织设计本次施工针对南、北排水沟地面西边及前进煤矿至南阳镇公路以西，地表以下50m以上的裂隙、空洞进行充填，防止其在雨季时出现抽冒塌陷，避免重大的地质灾害发生，也是2008年后的续注工程。1、施工方案针对前进煤矿146采区地表西边“前进至南阳镇公路”两侧不出现塌洞，杜绝或减少地表水大量溃渗入井下，采用地面钻孔、高压注入水泥粉煤灰浆液和跟踪注浆治理的方案。2 、施工工艺1）根据钻孔所揭露的岩性，采取硬质合金和金刚石回转钻进，当穿过第四系覆盖层后，下入108mm套管至基岩面，并用水泥砂浆加固孔口管。2）注浆方法上覆岩层注浆是通过钻孔将水泥粉煤灰浆液注入离层传递带中，通过水力压裂使上覆岩层产生裂隙，并扩展岩层内原有的层理、裂隙、断层等，通过岩层裂隙注入大量的灰浆，阻止离层带由下向上的传递和上部岩层的沉降，阻止跨落带向上发展，减缓地表移动和变形。由于地层岩性破碎，孔壁不甚稳定，采用下行式钻注的施工工艺。即在钻进过程中遇漏即注，注浆压力控制在0.13Mpa。在设计压力下以不吃浆为终止条件，再行对钻孔进行扫孔复钻，直至设计孔深。3）钻孔的布置顺序钻孔的布置尽量靠近水沟，水沟内能布孔的就直接布孔在水沟底板，按孔距10m布孔，孔深为50m，由东往西推展，公路以西在稻田里布置的ZK25和ZK26以及观9、观10，4个孔因工农关系极为复杂，南阳矿业公司决定不再施工。4）注浆材料及配比注浆材料依据施工组织设计，选择了普通硅酸盐水泥PO32.5级，粉煤灰（耒阳电厂提供），以及模数3.0的水玻璃外掺剂混合搅拌，一次性搅拌时间在3min以上，达到充分搅拌为止。配合比本次注浆施工浆液配合比为水灰比1:1（开灌时水灰比为3：1）水泥粉煤灰比为1:2.5，外掺剂按水泥重量的3%。5）结合现场施工条件，建立健全质量管理体系，实行平行多循环作业，通过合理的施工组织与科学的施工方法，强化现场管理，提高施工进度，以保证施工工期。三、施工实施情况1、组织机构及人员配备 为确保工程施工安全，保质量，保工期，各岗位配置安排如下：1）机构设置2）人员配备项目经理1人 技术负责1人财务1人 施工员1人质安员2人 机电维修1人后勤供应2人 钻机队16人注浆队15人合计：41人2、工作方法1）在施工过程中，严格按照施工组织设计施工，结合现场施工的特殊性，采用下行式间歇性加水玻璃的灌注方法，使其在有效吃浆半径内地表以下50m以上地层结成板块。2）通过注浆孔内的水位观测，判断地表以下50m以上地层是否已结成板块，裂隙是否继续在向上发展。对其水位下降较快或孔内无水的孔段，则进行反复钻注，以达到最佳注浆效果。3、施工设备 施工设备表 表二名称规格型号功率单位数量备注工程钻WH-10015KW台5搅拌机WJG-7007.5KW台2搅拌桶1400个2注浆泵NBB-240/6030KW台2电焊机BX-35033KW台1注浆管40m300套管108m180污水泵WQ-304KW台24、注浆方法1）由于施工区地层受采动影响，岩石破碎，导水裂隙发育，采用下行式间歇性的注浆方法。2）当注浆孔内相互串浆时，延长两次注浆施工的间隔时间，待前一次注浆的浆液基本凝固后，再开始下一次的钻注工作。3）发现注浆孔周围有冒浆现象时，视冒浆部位而定注浆方式：如在水沟底板冒浆，立即停注，以免浆液流失，淤塞水沟。如在水沟的两侧沟壁冒浆，则采用棉花或布条嵌入裂隙内进行封堵，另采用低压、限流、限量、浓浆或掺入水玻璃进行间歇性注浆。4）针对吃浆量较大的孔段，采用了低压、浓浆、限量、间歇性的注浆方法处理，并加入水玻璃使其快速凝固，如ZK23#孔5.2m至15.02m（为空洞）孔段一次注浆不超过30m3，再间歇8小时后，进行下一次注浆，以此直至达到充分充填，避免和减少了无效注浆量。 通过以上多种手段，减少或杜绝了浆液的浪费，提高了注浆效果。四、质量安全保证措施1、质量保证措施1）项目经理是工程质量安全第一责任人，对工程质量全面控制，全面负责。 2）每道工序配备专职技术人员和质安员，认真做好记录，随时跟踪分析工程质量。3）施工期间应对观测点定期观测，随时掌握工程质量和注浆效果。2、安全保证措施 1）所有施工人员应进行三级教育，岗位培训合格后才能上岗。2）所有施工人员进入施工现场必须戴好安全帽。3）经常检查机械设备的完好性，确保运转正常。4）做到文明施工，注浆人员在施工中必须戴好口罩、橡胶手套及防护眼镜，防止水泥灰尘进入施工人员的口、鼻、眼中。五、注浆工程效果评价1、注浆效果前进煤矿146采区为极倾斜、特厚煤层，水文地质条件复杂的情况下开采。上方地表神仙洞长约400m，宽约300m，面积约为12万m2，采区上限为-40m水平，下限为-120m水平，平均走向长为330m，-40m以上且为老窑区，煤层特厚又有分叉现象，平均煤厚18m，倾角72，局部直立倒转。依据2008年对移动变形值的预计，当阶段采高20m时，排水沟及前进至南阳镇公路均会达级损坏，当阶段采高为60m时，过水涵洞亦会达到损坏，且公路最大下沉点会在2.7m以上，若80m区段全采后，地表将形成6.7m左右的沉陷盆地。经过近两年的开采，已基本证实了这种预计，在前进至南阳镇公路两侧已出现多条南、北向的较宽裂隙，裂隙宽度在0.20.5m左右，在公路以西的稻田里（2011年3月份）出现了一个2m3m的塌陷洞，塌陷洞的延伸方向与地表裂隙的延伸方向一致，通过本次注浆填充，施工区段内地表以下50m以上的岩土裂隙及空洞得到了充填，其效果检验方法如下：1)观测孔取芯进行检验 将第一序列注浆孔施注完后，在两个注浆孔的中间，施钻第二序列（水文观测）孔，用清水钻进，严格要求岩芯采取率，通过岩芯观察，岩石裂隙是否填充有水泥浆芯。如ZK1#至ZK2#孔中间施钻了观1孔，在地表以下48.5m以上所有的岩土裂隙都见到水泥浆充填，在ZK4#至ZK5#之间施钻了观3孔，在ZK9#至ZK10#之间施钻了观4孔，在ZK17#至ZK18#之间施钻了观5孔，同样都在地表以下50m以上的岩芯中见到了水泥浆，完全证实了在注浆范围内地表以下50m以上得到了充分填充，吃浆半径超过5m，并已经结成板块，达到了注浆的目的。2)观测孔进行水位下降值检验。 在第一序列孔完工之后，在施工区段北排水沟施钻了第二序列钻孔，专作水文观测孔用，布孔于两注浆孔中间（孔距5m），用清水钻进，其余利用原注浆孔凝固后扫孔，清洗至设计孔深（50m），用作水文观测孔。首先测出孔内初始水位，然后将孔内注满水，按规范定时对孔内水位进行观测，在注浆前这些孔内因漏水基本上是测不出水位，经注浆填充都能测出初始水位。通过注水后，在1min时间内，所有的孔都没有任何渗水现象，5min后才有点微下降，在12小时后所有孔内水位基本上趋向稳定，水位标高在+93.2m至+96.8m之间。10天后观测水位下降值亦无大变化，甚至个别孔水位还有上升，特别是ZK23#孔，5.2m至15.02m为空洞，掉钻9.82m，孔内无水（干孔），注浆208.5m，凝固后扫孔，全孔返水，钻孔水位标高+93.0m，当施工至16.69m位置时遇裂隙全孔漏水，孔内亦无水（干孔），注浆52.0m3，凝固后扫孔，全孔返水，下钻水位标高为+87.05m，一直施工到设计孔深（50m），未见孔内漏水。终孔日期为4月25日，在终孔20天后测得的水位标高是+83.05m，该孔通过注浆,水位不但没有下降，反而上升了4m，具体观测数据见“表三”。水文观测孔水位观测一览表 表三孔号孔口标高（m）初始水位（m）注满水后观测水位下降值1min5min15min1h5h12h2天5天10天观198.5085.2098.5098.4898.4298.3598.1996.80观2(ZK3)97.3073.8097.3097.2897.2397.1297.0596.8389.5082.1074.43观396.5090.0096.5096.4796.4096.2896.2095.60观496.5092.8096.5096.4996.4296.3096.1895.70观596.2087.3096.2096.1596.0896.2796.1595.20观6(ZK18)96.2080.6096.2096.1996.1595.9995.9095.7290.2089.5590.05观7(ZK20)96.1085.8096.1096.0896.0395.9095.7595.50观8(ZK22)96.0085.4096.0095.9795.9095.8295.7095.4488.2085.1085.10ZK2393.8087.1093.8093.7893.7293.6593.4993.3088.0082.1583.05ZK1493.7089.7093.7093.6993.6493.5193.4193.239