梁宝寺二号主井基岩段壁后注浆及冻结段夹层注浆措施.doc

第一章 工程概况一、概述梁宝寺二号井主井井筒净直径5.0m，设计深度1076 m，井筒及清理撒煤硐室已施工完毕。井筒表土段采用冻结法施工，基岩段采用普通钻爆法施工，掘砌前对基岩段各含水层采取了工作面预注浆措施。目前井壁淋水量约为38m3h，井筒淋水量大于煤矿井巷工程质量验收规范标准要求。井筒的淋水水源主要来自二叠系石盒子组M4、M5、M6、M7等砂岩含水层，静水压力在57MPa之间，其中M4、M5、M6砂岩含水层淋水较大。为保证井筒淋水量达到验收要求，矿方决定对井筒基岩断进行壁后注浆封水、冻结段进行壁间充填注浆。根据梁宝寺二号主井井筒设计特征及实际揭露含水层情况，结合以往注浆施工经验，特编制本施工措施，以指导本次井筒注浆施工。二、水文地质情况（一）表土段水文地质情况根据第四系、新近系两段地层的岩性、简易水文观测等水文地质资料，将其划分为两个含水层（段）。1、第四系砂砾层孔隙含水层（段）第四系地层厚度94.90146.30m，含水砂层以中、细砂为主，局部有粉砂和粗砂，其矿物成分主要为石英、长石。砂层比较松散，透水性较好。2、新近系含水层（段）：该含水层又分为上、下两段：新近系上段含水层段：该含水层由多层砂层组成，埋深149.25266.07m，砂层总厚度为36.66m。砂层以中、细砂为主，粘土质含量不均一，富水性较强。新近系下段含水层段：砂层主要由中、细砂组成，含粘土质较高，埋深412.62448.94m，砂层总厚度为19.87m。（二）基岩段水文地质情况M4：粗砂岩，起止深度698.5715.5m，厚度17m，目前井壁淋水量14 m3h。灰白色、灰色,以石英为主,次圆状,分选中等，具裂隙，半充填方解石,下部夹30cm粉砂岩薄层。M5：粗砂岩，起止深度735.3744.7m，厚度9.4m，目前井壁淋水量17m3h。灰白色、以石英为主，次为长石，次圆状、圆状，分选中等，接触式钙质胶结，具裂隙充填少量黄铁矿散晶，岩芯破碎，局部含泥质包裹体。M6：细砂岩，起止深度801.7809.65m，厚度7.95m，目前井壁淋水量3m3h。灰绿色、灰白色呈脉状层理，以石英为主，分选中等。M7：中砂岩，起止深度846.67861.37m，厚度14.7m，目前井壁淋水量2m3h。灰白色、中厚层状，斜层理，脉状层理，成分以石英为主，次圆状，分选较好，钙质胶结，具垂直裂隙，少量充填方解石。三、主井井壁设计施工概况主井于2009年1月25日开机冻结，2010年1月12日冻结停机，冻结深度510m。按冻结段平均解冻周期22个月计算，主井解冻时间为2011年11月份。目前主井冻结段尚未发现出水点。（一）冻结段井壁结构冻结段（0494m）为双层钢筋砼复合井壁，其中：外层井壁厚度550950mm，内层井壁厚度550950mm，砼强度等级C30C65。内、外井壁间铺设两层1.5mm厚度的HDPE塑料夹层。冻结段壁座为单层井壁，三层钢筋砼结构，砼强度等级C65，井壁厚度1550mm。井筒垂深(m)内壁厚度(mm)砼强度等级备注0100550C30100155550C40155210550C50210255700C40255320700C55320370950C50370430950C55430462950C60462494950C60494502壁座位置（二）基岩段井壁结构基岩段井壁厚度均为500mm，含水层段砼强度等级为C50，其余段砼强度等级为C35。第二章 施工方案一、施工方案1、现井筒表土冻结段开始解冻，渗漏水有进一步增加的趋势，基岩段出水相对稳定，但水量较大，根据上述情况确定主井井筒淋水治理原则为：基岩段进行壁后注浆，注浆材料以单液水泥浆为主，水玻璃双液浆为辅。冻结段进行夹层充填注浆，注浆材料以单液水泥浆为主，水泥-水玻璃双液浆为辅。2、井筒基岩段进行壁后堵水注浆，井筒淋水主要来源于M3、M4、M5、M6、M7等砂岩含水层，设计注浆段高具体见下表。设计注浆孔排距3.6m，每排设计6个注浆孔（如遇井壁处有较大出水点，则另行补充注浆孔），上下层钻孔菱形交叉布置，造孔深度设计为1.5m，如遇井壁浇筑质量存在严重不足而无法进行正常注浆时，另行开会研究注浆方案。注浆段高设计参数表含水层含水层位置(m)注浆段高(m)M4698.5715.5693721M5735.3744.7730750M6801.7809.65796815M7846.67861.378418673、井筒冻结段井壁进行夹层充填注浆，设计注浆段高为垂深0494m，设计注浆孔排距20m，每排设计5个注浆孔，上下层钻孔菱形交叉布置，造孔深度以穿过内壁0.1m为宜，在壁座上下个5米位置施工5个注浆孔，具体造孔深度见下表：井筒垂深(m)内壁厚度(mm)砼强度等级造孔深度0100550C30650100155550C40650155210550C50650210255700C40800255320700C55800320370950C501050370430950C551050430462950C601050462494950C601050494502壁座位置 4、井筒采用先壁后注浆、后夹层注浆施工顺序，各注浆段均采用上行式注浆方式，之后采用由上至下的复注方式。5、如按段高布孔不能兼顾井筒治理明显渗漏水点，可根据现场情况有针对性的增加新注浆孔，从而达到封堵渗漏水的目的。二、注浆参数1、注浆压力 根据以往注浆施工经验和井壁承压能力的计算等因素综合考虑，确定本次冻结段充填注浆终压取静水压力的1.3倍（浇筑C60、C55、C50混凝土的井壁最大注浆压力分别为：6.0Mpa、5.5Mpa、5.0Mpa），基 岩段堵水注浆在含水层位置注浆终压取5.5Mpa，施工时可视钻孔吸浆等具体情况酌情调整注浆终压。2、井壁强度验算（详见设计院计算结果）3、注浆孔布置（1）基岩段壁后注浆钻孔布置纵向上每模段（3.7m）按下图所示方式布设注浆孔。考虑到井壁模板接茬是渗漏相对集中的部位，因此，原则上要求钻孔布设于井壁接茬以下0.8m位置，每排布孔6个，正常情况下按均匀间距布孔，孔间距控制在3m左右。注浆孔的布设间距及数量可根据井壁渗漏情况、壁后岩性、井壁质量及窜浆情况做适当调整。在渗漏严重井段或井壁薄弱部位，为取得封水和加固的双重效果，可据现场情况、并经筹建处同意后有针对性的根适当加密布孔。 3.7m井壁接茬缝0.8m注浆孔井壁 注浆孔布置示意图（2）表土段夹层注浆钻孔布置夹层充填注浆段高为垂深0494m，共计494m，设计布置夹层注浆孔25排，孔排距20m，每排设计5个注浆孔，共计125个钻孔。4、浆液材料选择及现场配制注浆材料选择：本次壁后注浆以单液水泥浆为主，水玻璃双液浆为辅，如进浆效果差，堵水效果不明显应适时更换注浆材料，如超细水泥、化学浆液等。夹层注浆以单液水泥浆为主，水泥-水玻璃双液浆为辅。其它出水点以及新增缝隙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水泥浆封堵。单液水泥浆水灰比选用1.5：1、1.25：1、1：1共3个级配。注浆时，视压水吸水量确定起始浓度，一般按先稀后浓方式调配浆液。为提高可注性，增大注入量，注浆先压清水洗孔。双液浆配比按水泥浆水玻璃1：1的体积比注浆。水泥要求用P.O42.5R新鲜普通硅酸盐水泥，失效结块的水泥禁用，水玻璃选用模数2.83.2，波镁度4045为宜。水泥浆现场配制见下表6： 单液水泥浆现场配制表 水灰比水泥（袋）水（升）制成浆量（m3）1.5：1118251.0081.25：1138121.0291：1157501.0005、泵量和注入量（1）泵量：一般情况下可根据压水试验结果确定泵量。初期泵量为压水泵量的80%左右为正常，以后随着浆液注入量的不断增加，压力渐升，泵量逐减，直至结束为止。（2）注入量：注入量以实际注入量为准。6、注浆结束标准单个钻孔注浆压力达到设计终压，泵量 20L/min，稳定2030min即可结束单孔注浆。本次井筒注浆验收标准：注浆段井壁无明显出水点，井筒剩余涌水量20m3。三、施工前的准备工作1、工作平台利用井筒现有的三层吊盘作为注浆工作盘。2、注浆站及注浆设备临时注浆站设在吊盘上，注浆泵采用镇江产2ZBYSB-200-50/5-15-37型注浆泵。3、风、水、电、通讯、排水系统风、水、电、通讯信号及排水系统利用井筒现有施工设施，并增加一路无线电话通讯信号系统，通讯设备采用moto防爆无线对讲机，一套使用，一套备用，确保井筒通讯安全。4、防坠落在井筒吊盘施工时，为防止注浆器具掉落，需要准备工具箱并固定，使用器具要用绳索连接并固定，吊盘上无杂物。5、提前做好注浆材料准备工作，并在注浆过程中及时观察以前浇筑的井壁有无大面积开裂、破坏现象，并作还记录，签字备案。四、注浆孔施工1、壁后钻孔采用YT-28气腿式凿岩机配42mm 钻头打眼，孔深设计为0.9m，埋设40mm注浆管孔口管（长度0.7m，孔口管深入基岩实体不少于0.2m），埋孔前，将麻丝缠绕注浆管，然后砸入孔内，注浆管外露长度50mm。孔口管用40mm无缝钢管加工，一端制作成马牙节，一端车内丝，上变头（用40mm的圆钢加工而成），外端配以寸高压球阀。2、夹层钻孔采用YT-28气腿式凿岩机配42mm 钻头打眼，孔深以穿过内壁0.1m为宜（避开砂层位置5至10m），埋设40mm注浆管孔口管（长度0.7m），埋孔前，将麻丝缠绕注浆管，然后砸入孔内，注浆管外露长度50mm。孔口管用40mm无缝钢管加工，一端制作成马牙节，一端车丝，上变头（用40mm的圆钢加工而成），外端配以寸高压球阀。3、为提高注浆效果，设计相邻两排孔应菱形交叉布置，且注浆结束后保证封孔质量，确保外露长度和封孔质量符合要求，现场跟班人员做好记录。4、钻眼操作注意事项钻进凿眼工作前，凿岩机及风管必须采用18mm的麻绳捆扎牢固形成第二保护装置后方可施工，严禁施工人员站在风钻正后方，以防孔内来压伤人；严禁在钻进时或凿眼完毕时用眼睛正视钻孔，以防喷孔伤人；钻进过程中要随时掌握好风钻压力、倾斜度，为便于孔口管的安设，抽钻前应将孔内岩粉冲净。5、破壁预防措施（1）表土段破壁预防措施1、钻孔施工前，根据每段孔深在钎子上要做限位标志，必要时焊上钢筋等明显标记，施工时要严格控制孔深，表土段钻孔时，一旦感觉钻孔穿过内壁，操作人员及时准确的把握钻进速度和孔深。严禁表土段注浆孔终孔穿过外壁，钻孔选择应避开表土段砂层位置。2、表土段打孔应慢速钻进，除操作钻机人员，其他人员应远离钻机，钻孔时如遇到钢筋立即停止钻进，以防断钎伤人。3、若施工中一旦发生跑砂、喷砂的情况，应及时关闭防喷闸阀。用事先准备好的圆锥形木锥锥实，在旁边另行造孔进行处理，确保井筒安全。（2）基岩段预防措施穿过井壁时，可根据孔内水量确定钻孔深度，若水量小于1m3/h，继续钻进至设计深度；若水量大于1m3/h，则立即停钻下设套管，进行注浆。若因水量较大无法下设套管时，采用圆锥形木锥（一端直径大于钻孔孔径10mm，另一端直径小于钻孔孔径10mm，长度要求500mm），强行封堵，再在靠近钻孔0.8m处另设钻孔进行引水下设套管并进行贯通注浆。五、注浆施工1、壁后注浆基岩段注浆孔采用打一孔注一孔的施工方法，切忌乱打乱注。同样先将孔口管安设在已经打设好的钻眼内，安装阀门和混合器。注浆前，先关闭球阀，进行静水压力测试后确定注浆压力。然后连通注浆管路进行压水试验，根据钻孔吸水情况和孔口压力变化确定初始浆液配比。待注浆终压和浆液配比确定后，对注浆孔进行注浆，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，应降低浓度；每更换一次，浆液浓度一般维持20min。停泵后应及时注清水，冲洗管路和器具。注浆压力达到设计终压，泵量 20L/min，稳定2030min，便可结束注浆。最后关闭注浆阀门开通泄浆阀门进行管路冲洗。每一段高注浆工作完成后，待浆液凝固无异常变化，上提吊盘，由下而上逐段注浆，直至壁后注浆结束。基岩段注浆结束后，由记录员及技术员整理各孔钻注全部数据资料填表绘图上报、存档。2、夹层注浆打眼后在注浆孔内将孔口管安设牢固，安装阀门和混合器。注浆前，先关闭球阀，进行静水压力测试后确定注浆压力。然后连通注浆管路进行压水试验，根据钻孔吸水情况和孔口压力变化确定初始浆液配比。注浆时，先用清水冲洗夹层空间，疏通注浆通道，以此掌握空间大小，为确定注浆压力和注浆量提供依据。待注浆终压和浆液配比确定后，对注浆孔进行注浆，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，应降低浓度；每更换一次，浆液浓度一般维持20min。停泵后应及时注清水，冲洗管路和器具。注浆压力达到设计终压，泵量 20L/min，稳定2030min，便可结束单孔注浆。最后关闭注浆阀门开通泄浆阀门进行管路冲洗。每一段高注浆工作完成后，待浆液凝固无异常变化，上提吊盘，由下而上逐段注浆，直至井壁夹层注浆结束。表土段注浆结束后，由记录员及技术员整理各孔钻注全部数据资料填表绘图上报、存档。3、注浆工艺流程图详见附图一。第三章 施工安全技术措施（一）井筒防坠1、任何人员乘吊桶上下井时必须遵守秩序，依次上下，不得在井口打闹、拥挤。2、井盖门保持常闭，只在吊桶通过时方可打开，两井盖门严禁同时打开，乘吊桶人员在井盖门未关闭、吊桶未停稳时不得上下吊桶，不得在两井盖之间出入吊桶。3、升降设备和长大材料时要捆绑牢固，并事先与绞车司机联系好，慢速升降。4、井口、井下把钩工要稳好吊桶，清理罐底、罐环、罐梁等处附着物后，才能下放或提升吊桶，把钩工、吊盘信号工必须目接、目送吊桶安全通过责任段。5、工作人员在下列情况时必须佩带保险带：a乘吊桶或随吊盘升降时；b在吊盘上注浆施工时；（二）提升运输1、井上下信号规定要统一，井上下信号工要熟悉信号内容，发送信号要准确无误、清晰易辩，收到信号要判断准确，并及时回信号落实是否准确。2、井口把钩、信号工必须坚守岗位、集中精力、认真负责，坚持交接班制度，严禁出现脱岗、空岗或替岗现象。3、把钩工要经常注意提升钩头、滑架、提升钢丝绳等提升装置的安全情况，发现问题及时汇报。4、吊盘信号工要随时注意井上发来的信号，要及时吹哨或击盘通知盘上的注浆人员。5、提降管路以及提落吊盘时，三层吊盘上都必须有人看管，防止挂盘。6、井上拆卸管路时，所有工具都要栓上绳子系牢，孔口要堵好，防止坠物掉入井内。（三）注浆泵司机1、开泵后要思想集中，时刻注意压力表的升降变化情况，及时调整档位，发现异常要立即停泵处理。2、听到观察人员停机信号，要马上停泵，待处理后方能开机注浆。3、如果停泵时间过长，特别是注双液浆时，停泵后立即冲洗管路，特别是混合器前端部分不得凝固。4、在处理堵管停泵时，要特别注意带压力的管路不得对人，打开时人员要站在孔开口的侧面，避免高压浆液喷出伤人。（四）注浆施工1、建立健全各工种及技术人员的岗位责任制，学习设计签字后严格执行，做好自主保安和相互保安工作。2、施工前应对打眼、注浆、供水、排水等设备管路进行严格检查，特别是操作平台上面的所有工器具全部进行留绳操作，防止坠落。3、注浆前，将孔口管缠好麻后砸入孔内，保持孔口管丝扣及马牙扣完好，并校正偏斜度。注浆管埋设要牢固，管壁与孔壁之间要充填密实，以防喷浆。钻孔周围的裂缝要进行处理。4、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。5、试验管路及钻眼、注浆时，在注浆系统范围内，非工作人员严禁靠近，参加注浆人员应佩戴好劳动保护用品，方准进入现场。所有工作人员必须配戴保险带，并生根牢固，要求高挂低用，协同作业。6、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，以防注浆中断及堵管。7、吊盘设专门信号工，必须持证上岗。注浆、压风管路必须安装牢靠，压力表要经常检查，坏表应及时更换。8、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。9、注双液浆时，两根注浆管严禁混合使用，严防堵塞。10、注浆所用电器设备及注浆材料要搭设防水棚，以防电器遇水漏电。11、注浆时设专人观察井壁，严格控制注浆压力，确保注浆压力不超过设计终压，发现异常立即停泵处理，发现跑浆用绵纱进行封堵或及时调换浆液。12、注浆时，作业人员要避开注浆管位置，防止喷浆伤人；放浆时，要避开放浆阀门，防止浆液溅入眼内。13、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。14、打眼、注浆操作人员应密切注意人身及机械安全。注浆时，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。15、应设专人看护吸浆笼头，以防糊堵。16、吊盘起松操作严格遵守有关规定及煤矿安全规程安全规定。17、注浆前确保压力表完好，压力表不完好时严禁注浆。18、为防止注浆后孔口管内及周围发