《探水注浆措施》word版.docVIP

目 录一、编制依据二、工程概况三、地质、水文地质概况四、井筒工作面超前探水、预注浆治水方案1、探水方案 2、注浆方案五、注浆施工方案的选择六、布孔、注浆段高的划分七、注浆参数的确定1、注浆压力 2、探水、注浆孔数3、径向角、切向角的确定 4、浆液扩散半径5、浆液性质及浆液浓度 6、浆液注入量及主要材料预计7、止浆岩帽与止浆垫八、施工顺序与施工方式九、施工组织管理十、钻探工期、注浆工期预计十一、注浆孔的钻进1、钻探、注浆设备选型 2、钻进作业及设施3、空口控水装置 4、钻进作业技术要求十二、注浆工艺1、注浆工艺流程 2、注浆的准备工作3、注浆作业、钻进作业 4、结束注浆5、注浆结束标准与注浆效果检查十三、施工质量、安全技术措施十四、附图1、河南天中安里煤矿主井井筒地质预想剖面图、工作面基岩三煤组探煤、三煤组底板砂岩含水层超前探水、预注浆分段、布孔方案设计图2、河南天中安里煤矿副井井筒地质预想剖面图、工作面基岩三煤组探煤、三煤组底板砂岩含水层超前探水、预注浆分段、布孔方案设计图3、主、副井井筒三煤组底板砂岩含水层工作面超前探水、预注浆材料一览表安里煤矿主、副井井筒三煤组底板砂岩含水层工作面超前探水预注浆施工措施一、编制依据安里矿主、副井井筒三煤组底板砂岩含水层工作面超前探水预注浆施工措施，依据222煤层底板等高线及资源估算图、河南天中煤业有限公司安里煤矿井筒检查报告、河南天中煤业有限公司安里煤矿主井井检孔钻孔柱状图、河南天中煤业有限公司安里煤矿副井井检孔钻孔柱状图资料进行编制。二、工程概况安里煤矿设计主、副两个竖井井筒，其井筒技术特征为：主井井筒设计净直径5.0m，井深548.8m，井壁厚度0.5m；副井井筒设计净直径5.5m，井深566.8m，井壁厚度0.5m。施工方法：主、副井井筒第四系、新近系、二叠系上部岩层均为冻结法施工，二叠系下部岩层均为普通凿井法。主、副井井筒冻结段深度分别为461.0m、466.0m。井壁混凝土标号C40C80。目前主、副井井筒施工深度分别为408m、 452m。依据河南天中煤业有限公司安里煤矿井筒检查孔报告提供三煤组底板砂岩含水层涌水量，依照规程有关防治水规定，决定对三煤组底板砂岩裂隙承压含水层进行工作面超前探水预注浆。三、地质、水文地质概况地质：主、副井井筒施工第四系、新近系、二叠系下统下石盒子组（P1x）、二叠系下统山西组（P2s）煤系地层。上所述地层岩性主要由粘土、砂质粘土、泥质灰岩、泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细、中、粗粒砂岩、炭质泥岩、三煤组组成。其中主井井筒三煤组底板砂岩六层，累厚约34.4m，其中中、粗粒砂岩厚约30.46m；副井井筒三煤组底板砂岩八层，累厚约50.49m，其中中粒砂岩厚约26.97m；砂岩岩性均为浅灰浅灰白色，成份以石英长石为主，钙质胶结、硅质胶结，坚硬，垂直裂隙发育，局部破碎。主、副井井筒区域范围岩层产状：20101525 。水文地质：依据井检孔地质报告提供，井筒施工有三煤组底板砂岩孔隙、裂隙承压水含水层、三煤组底板砂岩段孔隙、裂隙承压含水层由浅灰灰白色细、中、粗粒砂岩间夹沙质泥岩、泥岩组成，钻孔埋深467.75（476.88）m541.98（556.16）m），主、副井井筒含水层砂岩累厚分别为34.4m、50.49m。（主、副井井筒临时锁口标高+64.976、+64.818,静止水位标高高出主、副井井筒临时锁口标高2.8542.954，高出地面4.104.20m）。据主、副井井筒井检孔三煤组砂岩段裂隙承压水含水层稳定流抽水试验、流量测井成果，提供预测井筒正常涌水量最大涌水量分别为Q主井=31.6263.24m3/h、Q副井=30.7561.50m3/h。4、 井筒工作面超前探水、预注浆治水方案依据报告提供三煤组底板砂岩裂隙承压含水层涌水量，井筒排水设备排水能力，依据报告“有疑必探，先探后掘”，煤矿建设安全规定（试行）1997版本83页“第227条 在斜、立井井筒施工过程中，永久排水设施未形成之前，对穿过的主要含水层（段），必须采取探、堵水的施工措施。”、“第228条 对新建矿井基岩段施工，应实现安全、快速、打干井的施工目标，并应根据井筒涌水量预计资料中的涌水量数据，选择不同的施工方法和治理方案：一、单层涌水量小于10m3/h含水层段，可采取强行通过的施工方案;二、单层涌水量超过10m3/h含水层段，应采取预注浆堵水的措施；三、若立井井筒整个基岩段，预计的单层涌水量大于10m3/h，且含水层数多，层段又较集中，应采取地面预注浆的施工方案；四、若立井井筒整个基岩段，预计的单层涌水量虽然超过10m3/h，但含水层数少，且层数又较分散，应采取工作面预注浆或短探、短注、短掘的施工方案；五、对于采取何种探水注浆堵水的施工方案，还应结合特殊施工的深度（冻结、钻井深度）及其他因素综合考虑。”。依据井检孔资料，井筒施工地质、水文地质、构造地质概况，防治水方案选择如下：1、 探水方案1）主井井筒对井检孔深479.06540.39m（井深481.46536.98m）段巨厚砂岩段砂岩裂隙承压含水层预测涌水量已知条件下，直接采用工作面超前探水注浆（见后附图）。2）副井井筒对井检孔深486.01557.25m(井深483.42553.16m)段巨厚砂岩段砂岩裂隙承压含水层预测涌水量已知条件下，直接采用工作面超前探水注浆（见后附图）。2、注浆方案1）主井井筒注浆方案依据三煤组底板砂岩含水层赋存状态，对砂岩裂隙承压含水层预测涌水量已知条件下，直接采取井筒工作面分段预留岩帽及浇筑止浆垫工作面超前探水预注浆方案（见后河南天中安里矿主井井筒地质预想剖面图、工作面基岩三煤组探煤、三煤组底板砂岩含水层超前探水、预注浆分段、布孔方案设计图）。2）副井井筒注浆方案依据三煤组底板砂岩含水层赋存状态，对砂岩裂隙承压含水层预测涌水量已知条件下，直接采取井筒工作面分段预留岩帽及浇筑止浆垫工作面超前探水预注浆方案（见后河南天中安里矿副井井筒地质预想剖面图、工作面基岩三煤组探煤、三煤组底板砂岩含水层超前探水、预注浆分段、布孔方案设计图）。5、 注浆施工方案的选择依据井筒工程技术特征、水文地质、施工设备能力、注浆质量等因素，井综合分析，工作面预注浆施工方案如下：根据井筒工程及含水层埋深，含水层层数及含水层层间位置关系，含水层厚度，水压，现有钻探、注浆设备能力，含水层封水质量，孔内事故处理难易程度等因素，原则上选择由不同水平工作面预留岩帽、止浆垫打钻注浆。6、 布孔、注浆段高的划分注浆段高的划分是依据需注含水层的埋深，含水层层数及含水层层间位置关系，含水层厚度，静止水位高度，含水层裂隙性，富水性，补给性，井筒工程概况（直径、井深），减少重复钻孔工程量，孔斜控制，孔内事故处理等因素，经综合分析，保证注浆质量，降低材料消耗，加快施工速度，保证工程质量为原则确定注浆段高。为此，依据三煤组底板砂岩含水层赋存状态，砂岩裂隙承压含水层地质构造条件，水文条件，水头压力，井筒工程条件，施钻效率，工期，封水质量，注浆段高划分方案如下：主、副井井筒三煤组底板砂岩探水、注浆段高划分一览表段高划分名称注浆段注浆段主井井筒井深位置（m）467.65497.48501.30542.00段高（m）29.8340.70注浆终压（mpa）12.413.5副井井筒井深位置（m）479.38509.43504.43556.16段高（m）30.0551.73注浆终压（mpa）12.913.9 注浆孔的布孔方式：由于工作面预注浆孔布置圈径比井筒净径小，为了在井筒荒径轮廓线之外能够形成一定厚度的主井帷幕要求，依据三煤组底板砂岩含水层裂隙发育特点等因素：（1）采取径向斜孔的同时，采取具有一定切向角布孔；（2）依据所用的钻探设备能力，采取小孔径密集式深孔布置方式（见后附图）。7、 注浆参数的确定1、注浆压力注浆压力是给予注浆浆液扩散、充塞、压实的能量，但注浆压力因地质、水文地质条件的变换（如岩石的完整性、整体性、岩体构造发育状态），而在注浆过程中是不断变化的，所有确定注浆压力的原则，依据含水层埋藏的深度及静水压力来确定，一般选用静水压力的2-4倍为工作面注浆最终压力。本次注浆终压选取静水压力的2.5倍，即主、副井井筒三煤组底板砂岩裂隙含水层注浆段、注浆段注浆终压选取见上表。2、 探水、注浆孔数注浆孔数的选择与裂隙的发育程度，裂隙角度，裂隙率，裂隙连通性，富水性，补给性，浆液的有效扩散半径，井筒的断面大小，注浆效果等因素来确定本次注浆孔孔数。依据三煤组底板砂岩裂隙承压含水层的埋藏深度，裂隙发育特征，富水状态，注浆孔尽量多的切穿砂岩裂隙，满足浆液有效扩散半径的要求，保证形成足够厚度的安全注浆帷幕。为此本次设计注浆孔布置在井筒净直径内0.5m的圈径上，孔间距均为1.0m，不孔孔数主、副井井筒分别为15个、17个。3、 径向角、切向角的确定依据公示：=tg-1s+a/h计算式中：斜孔在径向与竖直轴线的夹角（度）; s终孔位置在径向上超出净径的距离（m）； h注浆段高（m）； a注浆孔与井壁距离（m）；选择参数：s=3.0m；a=0.5m;三煤组底板砂岩含水层注浆段径向角、切向角、孔数一览表名称段高注浆段注浆段主井井筒孔数（个）1515孔深（m）32.043.0径向角607432切向角120120副井井筒孔数（个）1717孔深（m）32.754.4径向角607341切向角120120 见后附图：河南天中安里矿主井井筒地质预想剖面图、工作面基岩三煤组探煤、三煤组底板砂岩含水层超前探水、预注浆分段、布孔方案设计图、河南天中安里矿副井井筒地质预想剖面图、工作面基岩三煤组探煤、三煤组底板砂岩含水层超前探水、预注浆分段、布孔方案设计图4、 浆液扩散半径注浆过程中浆液的扩散半径随着岩层完整性程度（构造条件），岩层渗透系数、裂隙宽窄发育程度、注浆压力、注浆时间的增大而增大，随着浆液浓度增加而减少。依据有关资料浆液有效扩散半径定为3.0m。5、 浆液性质及浆液浓度浆液浓度的选择依据孔内水文地质条件而定，若在钻进中孔内有较大的涌水量时，即反应孔内岩体裂隙发育，富水性强，反之孔内岩体裂隙不甚发育。根据这一原则，依据孔内实际涌水量情况来选择浆液的浓度。浆液性质的选择依据不同的注浆堵水的要求来选择，因本次注浆为工作面预注浆，选择单液水泥浆液施工。浆液水灰比浓度选择范围：当孔内涌水量10m3/h时，选用水灰比1:1的水泥浆液;当孔内涌水量5m3/h时，选用水灰比1:52:1的水泥浆液;当孔内涌水量5m3/h时，选用水灰比2:14:1的水泥浆液。6、 浆液注入量及主要材料预计浆液注入量由岩石裂隙发育程度、浆液浓度、注浆压力等因素决定，采用下式进行计算：公式：Q=HR2/MN式中：Q总的进浆量（m3） 浆液损失系数（可取1.5） R浆液扩散半径（m） H注浆段高（m） M结石率（%） 注浆段高（m） 浆液在裂隙内的有效充填系数（0.80.9） N注浆孔数目参数：1)主井井筒：=1.5；R=3.0m；M=0.85；=1.5%；N=15（个）； H=28.24m；=0.85Q=1.53.143228.241.5%0.85/0.8515=269.35（m3）2)副井井筒：=1.5；R=3.0m；M=0.85；=1.5%；N=17（个）；H=41.4m；=0.85Q=1.53.143241.41.5%0.85/0.8517=447.51（m3）若按平均水灰比1.5:1计算，配制1m3浆液需要水泥550.0kg，为此，主、副井井筒三煤组砂岩含水层工作面超前预注浆预计用水泥394.27吨。7、 止浆岩帽与止浆垫 工作面预注浆时，为保证浆液在压力作用下沿裂隙扩散，并防止浆液在注浆压力作用下从工作面跑浆的发生，对被注的含水层在注浆前首先施工止浆垫。但为了把止浆垫的厚度减小，阻止含水层水涌出，而采用预留岩帽与止浆垫相结合的方法。预留止浆（水）岩帽一般为隔水层，岩性为沙质泥岩或泥岩。止浆垫为素混凝土，并采用强度高，封水效果好，便于施工的材料。为减小止浆垫的厚度，加快混凝土的早强，快速进行探水及注浆施工，在混凝土中加入早强剂（其配合比按水泥质量的5%加入），止浆垫混凝土设计标号C50。其止浆垫的厚度、岩帽的厚度采用下式计算： 预留岩帽公式：B1=P0D/4(J) 预留止浆垫公式：B2=P0R/()+0.35R经计算主、副井井筒三煤组底板砂岩注浆段预留岩帽、止浆垫厚度：主井井筒：注浆段：岩帽为8.0m，止浆垫厚度1.9m。注浆段：岩帽为9.0m，止浆垫厚度2.2m；副井井筒：注浆段：岩帽为9.0m，止浆垫厚度2.5m。注浆段：岩帽为8.9m，止浆垫厚度2.6m。8、 施工顺序与施工方式工作面预注浆采用分段下行注浆法，分组依次钻注。其分组顺序为：主井井筒：第一组：1、5、9、13；第二组：3、7、11、15；第三组：2、6、10、14；第四组4、8、12。副井井筒：第一组：1、5、9、13、17；第二组：3、7、11、15；第三组：2、6、10、14；第四组4、8、12、16。分组顺序即为施工顺序。9、 施工组织管理施工组织及人员配备一览表职 别人 员 分 工人 员 配 备工 作 安 排一个班四个班管理人员地质工程师值班技术员机电技术员111144负责探、注水全面工作。负责本班技术工作。负责机电工作。注浆人员组长和浆、搅拌、钻探、注浆17428负责本班各项探注工作、安全工作;负责探水、注浆施工。机电人员钳工电工1144负责本班机械、电器维修辅助人员井底信号工吊盘信号工水泵工井上运输工井上信号工11151444204合计168210、 钻探工期、注浆工期预计三煤组底板砂岩含水层组段钻探、注浆工期预计：依据注浆段含水层岩体裂隙性、富水性，被钻岩层的硬度，施工方法，选用设备效率，操作人员综合素质及不可预见系数等因素，用统计的方法进行经验预测，并按最大施工时间来考虑。为此，工期预计：主井井筒：注浆段：工期预计为22天；注浆段：工期预计为24天；副井井筒：注浆段：工期预计为23天；注浆段：工期预计为28天。11、 注浆孔的钻进1、钻探、注浆设备选型设备选型一览表名称型号台数备注潜孔钻机KQJ-100B5钻孔用注浆泵2TGZ-60/2104注浆用2、钻进作业及设施（1）钻进作业钻机的固定，采用与井内凿岩下行模板配合使用，其固定方法是：钻机、模板通过钻机连接支架连接，从而实施造孔。（2）钻机的移动通过倒链配合井内大抓绳进行移位。3、孔口控水装置因本次报告提供预测主、副井井筒三煤组底板砂岩正常涌水量最大涌水量分别为Q主井=31.6263.24m3/h、Q副井=30.7561.50m3/h，其二，三煤组底板砂岩含水层水头压力高，即三煤组底板砂岩含水层静止水位标高+67.83+67.93m，而主、副井井筒临时锁口标高+64.976、+64.818，静止水位标高高出主、副井井筒临时锁口标高2.8542.954m,高出地面4.104.20m。为此，为防止钻孔孔内临近或进入含水层造成孔内突水淹井事故，依据规程防探水规定，钻进时必须在孔口管上安装高压阀门、控水装置。4、 钻进作业技术要求（1）采用KQJ-100B型潜孔钻机无芯钻进。（2）开孔直径130mm，钻孔直径80mm。十二、注浆工艺1、注浆工艺流程采用吊桶运送注浆材料到注浆工作面，在和灰筒内人工搅拌过滤后，直径由注浆泵压入到注浆孔内即可。2、 注浆的准备工作(1)按设计要求井筒施工到预计的位置停止掘进，要求预留止浆（水）岩帽和浇筑止浆垫。停掘位置要依据井筒原始岩性写实与井筒柱状岩性对比分析后来控制含水层的位置，并预计井筒施工停掘位置。（2）浇筑止浆垫前，井壁淋水5m/h时，必须首先进行壁后封水或用截水槽的方法截流等措施，于此同时将止浆垫混凝土标号提高一个级别方可浇筑止浆垫，保证浇筑止浆垫质量。待止浆垫凝固期间可进行壁后封水。（3）浇筑止浆垫前必须将工作面虚矸清理干净，用风镐将井帮、井底按设计尺寸修正，将工作面碎石、岩粉、杂物用清水冲洗干净，方可按设计与此段井筒一同浇筑止浆垫体。浇筑时在井筒水泵下方偏井筒中部预留一个0.5m0.5m0.5m的水泵吸水笼头坑。（4）浇筑止浆垫时止浆垫的上面应高出永久井壁支护0.2m。止浆垫上面平整，给安设钻机、注浆泵创造条件。（5）孔口管的埋设：待止浆垫凝固并具有一定的强度时，在凿井模板上按已设计安装钻机的位置安装钻机，按钻孔设计参数，依次完成孔口管孔的钻进及孔口管的埋设工作。（6）孔口管的埋设方法：主井井筒：注浆段：开孔130mm，开孔钻孔深度2.4m，埋设孔口管长度2.6m；注浆段：开孔130mm，开孔钻孔深度2.7m，埋设孔口管长度2.9m；副井井筒：注浆段：开孔130mm，开孔钻孔深度3.0m，埋设孔口管长度3.2m；注浆段：开孔130mm，开孔钻孔深度3.1m，埋设孔口管长度3.3m；.孔口管埋设方法：水泥水玻璃双液浆埋设。埋设孔口管前用风将孔内岩粉冲刷干净，用道钉将孔口管固定在孔口中央，并用支柱顶住孔口管，谨防埋设孔口管时浆液将孔口管顶出。（7）埋设孔口管时应打一埋一。水泥浆水灰比1:1，水泥浆水玻璃浆体积比1:1.埋设孔口管孔口周围返浆一定要充填饱满、密实。浆液现调现用。（8）待孔口管充填水泥浆全部凝固并具备一定强度后，钻进前扫孔进行孔口管、止浆垫耐压试验，试验压力必须大于注浆压力1.0mpa方可进行注浆孔钻进。耐压试验发现孔口管有松动、漏水现象，必须重新注浆补强，经过重新处理后，再进行孔口管耐压试验，使孔口管、止浆垫耐压达到设计终压。所有预埋孔口管均进行耐压试验。（9）开孔前将模板高度调整到合适的位置进行固定，其组成因素：孔口管露出长度、闸阀高度、防水装置高度、冲击器长度。3、注浆作业、钻进作业（1）钻进中不断观测孔内钻具情况、水文情况，详细记录孔内及机械设备运转的各种异常情况。钻进中按规程对钻探、装将设备进行正常的维护。（2）钻进中孔内涌水量5m/h可连续钻进，5m/h停止钻进进行注浆。（3）注浆时一定将孔内岩粉冲刷干净，以免和影响注浆质量。（4）注浆前对孔内涌水量、水压进行测量，测定时尽可能测得开始涌水量、稳定涌水量。（5）注浆前依据孔内涌水量调整浆液的水灰比，当注入压力不变连续注入30分钟后，可调浓一级的浆液。若孔内涌水量较小时（小于2m/h），注浆前首先进行压水试验，依据压水试验确定浆液的水灰比，并且可用高压水反复压注后方可进行注浆。（6）浆液级别的原则为：稀浆浓浆稀浆。（7）注浆过程中通过浆液浓度的调配原则，表现压力缓缓上升，吸浆量逐渐减少为正常运转状态，并一直达到注浆终压，按结束注浆标准结束。4、结束注浆注浆结束后或中途停止注浆，中途处理孔内机械故障时，都需将注浆泵泵出浆管内、泵内冲洗干净，预防浆液沉淀凝固，将剩余浆液用水桶倒入罐内提升到井口处进行处理。每次注浆后对设备、管路都要进行检修、清晰和试运转，为下一次注浆做好准备工作。注浆结束标准与注浆效果检查（1） 维持注浆终压和最小吸浆量的时间为1520分钟即可。（2） 由于是静止水位以下注浆，注浆效果的检查采用放水法，即通过最后一个钻孔的涌水量，预测井筒开挖最大涌水量，若超过规程规定即Q10m/h时，应补打注浆孔继续注浆。13、 施工质量、安全技术措施1、参加探水、注浆人员，需认真学习施工措施，明确注浆方案及施工方法，施工顺序，安全、保质保量严格施工。2、注浆前钻机上、下井必须拴牢绑好，吊挂钻机、注浆泵的钢丝绳卡子一定要上紧。起吊前必须经检查后方可使用或起吊，并且所有钻探设备、机具、材料运送时绞车都必须慢速行驶。3、施钻期间水泵必须完好。具有一定的排水能力，水泵不完好不予开钻钻进。4、钻进中认真检查每根钻杆连接螺纹部分，凡不符合规格或磨损严重的钻杆必须拿掉，预防钻进中钻具振动掉入孔内。5、工作面移动钻机时，若大抓牵引绳时，大抓稳车必须完好，升、降信号必须准确。人员不得站在钻机将要摆去的方向。6、钻孔的施工顺序，按探水注浆孔设计方案分组顺序施工。若孔内涌水量Q5m/h时，停止孔内钻进进行注浆；若孔内涌水量Q5m/h时可连续钻进；二次扫孔应待孔内浆液凝固后，重新扫孔钻进直到设计孔深。每组注浆孔完成后，方可进行第二组孔施钻注浆。7、施钻时，施工顺序仍为依组顺序逐孔施工。8、钻进中使气、水混合状态保持适当的比例，不断喷射气、水混合体吹出孔底岩浆粉末，必要时刻反复冲孔。处理机械故障或交接班时，将孔内钻具提离孔底1.0m以上，预防岩屑埋钻。9、打钻期间必须保证工作面的积水不影响钻探、注浆工作，即探钻期间，若孔内涌水量较小时，可用风泵将水排到罐内，提到井口处处理；若孔内涌水量较大时，用井内水泵排水。10、打钻、注浆期间，必须将吊盘上的杂物和散落物进行清理，对吊盘及井壁之间的间隙进行封盖，以免掉下杂物发生意外。11、打钻、注浆前应对井口范围内的杂物、堆积物，凡与打钻、注浆无关的物体彻底进行清理，井口范围内不得有块状水泥硬块，井口把钩工应每班对井口进行清扫，保证井下施工人员安全。12、施钻、施注期间，井底工作面、吊盘必须有专职信号工。13、钻进过程中发现孔内回水比正常钻进供水量显著变化时，要停止钻进测量涌水量，丈量出水位置。若孔内涌水量Q5m/h时，拔出孔内钻具进行注浆，若Q5m/h时继续钻进。14、注浆施工中，所有水泥一定要坚持PO42.5普通硅酸盐新鲜水泥，禁止使用其他型号或标号的水泥基散装水泥。过期水泥不得使用，否则会降低注浆效果。工作面堆放水泥不宜过多，要随用随下，并用风筒布将水泥盖上，防止水泥受潮、淋湿结块浪费。15、为防止浆液混入纸片及小水泥硬块等杂物而堵塞管路，在吸浆桶中的浆液要进行过滤。16、注浆过程中必须注意注浆压力表的变化情况，当注浆泵压力表发生突降、突升时，不吸浆或吸浆量迅速减少、吐浆等情况时，查清原因处理后方可进行正常注浆工作。处理注浆泵故障时不得在承压状态下检修或排除堵管工作。17、注浆中压力突然下降，增大流量仍不回升，属跑浆或