井筒注浆措施.doc

XX矿井回风斜井498m段过含水层施工安全技术措施第一章 水患防治措施一、概况（一）工程概况XX矿井回风斜井设计井筒全长1181m，井口坐标为X=3000267.877；Y=35608554.078m；标高H=+1271.00mm（底板）；巷道方位角为3400，巷道坡度为-200，设计断面为直墙半圆拱形，净宽5m，净高4.2m，净断面积为18.6m2。井口表土段钢筋混凝土支护，基岩段锚网喷支护。（二）水文地质概况根据井田地质报告和施工的井筒检查孔所提供的地质资料，三条井筒穿过的主要含水层有九级滩中亚段T1y2、玉龙山段T1y2-2、长兴组P2c及F5断层，水文地质情况分述如下：1、九级滩中亚段（ T1y2）：为灰色中厚层状灰岩，平均厚度19m。属岩溶裂隙含水层，富水性较强,涌水量5-8m3/h。主、副斜井井筒已穿过该地层，涌水量为0.5-1m3/h；回风斜井在190-199m穿过地层，下覆为九级级滩下亚段 T1y3-1为泥质粉砂岩，钙质泥岩夹泥灰岩，平均厚46m，该亚段泉点很少，含风化裂隙ASAD水，富水性弱，为相对隔水层。2、玉龙山段（T1y2-2）为石灰岩，厚约126m，该亚段属非饱和的岩溶裂隙含水层，富水性较强，涌水量3060m3/h。主斜井在297784m玉龙山段（T1y2-2）为石灰岩；副斜井在256695m为玉龙山段（T1y2-2）为石灰岩；回风斜井在323681m为玉龙山段（T1y2-2）石灰岩。下覆为玉龙山段（T1y2-1）泥质灰岩、泥灰岩、钙质泥岩互层，间夹2层灰岩，厚13m。见灰岩蜂窝状溶孔和裂隙，属层间裂隙含水层，富水性较弱。3、长兴组（P2c）为长兴灰岩，约厚34m，检4孔抽水结果：q=0.006322l/sm，k=0.0003787m/d，涌水量510m2/h；漏水钻孔（503、601）集中在井田东北部，漏水水位标高为11991174m，即南高北低；富水性中等，为层间裂隙含水层。上伏为沙堡湾段（T1y1）钙质泥岩，中下部夹石灰岩薄层，平均厚19m，富水性较弱，为相对隔水层。下覆为龙潭组（P2l）煤岩系地层，厚131m，含水性弱，为裂隙含水层。主斜井约在12221293m穿过该层，副斜井约在110912149m穿过该层，回风斜井约在10321082m穿过该层。4、F5断层长约3.2km，落差3050m，出露地表，由井筒检查3#、B3孔控制，该断层切割九级滩中段、玉龙山、龙潭级长兴灰岩、茅口灰岩强含水层。主斜井约在1124m遇到该断层，副斜井约在1142m遇到该断层，回风斜井约在963m遇该断层。（三）井筒遇岩溶含水层情况XX矿井回风斜井井筒目前已施工到498米，迎头标高1106.00m（顶板），为玉龙山段砂质灰岩，岩溶裂隙发育。5月19日18点班在打好炮眼后，先进行拉底放炮。拉底放炮后，炮眼及迎头岩石层间有少量涌水涌出，并立即汇报了矿井建设方，5月20日9点经XX矿井项目部、监理单位及施工单位相关人员现场观测并测得涌水量为6.01m3/h。经初步分析水源来自工作面上方为岩溶裂隙水，决定先采取了用风动潜孔钻机沿巷道水平方向施工一个探孔，以进一步观察其涌水情况及其来源。5月21日0点班施工单位开始施工探孔，施工到4.4米时遇破碎带,并流黄水，但钻机停止钻进后，立即恢复清水，一施工又是黄水，直至施工到8米时涌水量明显增大，立即停止了施工，并向XX矿井项目部做了汇报。5月21日9：00XX矿井项目部、监理单位及施工单位相关人员赶至现场，经现场测定涌水量达25.8m3/h,初步制定了向巷道前方探岩溶、裂隙发育状况及水量来源的探放水方案。二、先期探水工程的实施方案及结论（一）、探孔施工目的及设计根据工作面出水情况，为探清巷道前方岩溶发育情况及水源的来源、水量变化情况、水位标高等。XX项目部首先邀请物探勘测单位采用物探，对工作面前方的地质异常区进行了地震勘探，并初步确定溶洞在工作面迎头前方的空间分布情况，再根据物探结果有针对性的施工验证钻孔，本次共设计了六个探孔，控制了巷道前方20m，巷道顶底板、左右两帮轮廓线外5m以内范围的岩溶及水文地质情况。（附探孔布置图）（二）、探明情况简介1、物探探明结果2009年5月25日，福州华虹智能科技开发有限公司采用便携式矿井地质探测仪对工作面进行了超前探测：采用反射共偏移探测方法，探测方向从左帮向右帮布线，因目前迎头前方岩层破碎，根据地震勘探中岩层风化破碎对地震波在岩层中传播速度的影响，综合考虑目前迎头地质构造变化和岩层物理性质的变化，根据经验，迎头岩层波速采用1400m/s，根据波形分析，迎头前方3m、15m附近存在异常界面，推断为构造或岩层裂隙发育带，另结合目前迎头已经钻探结果具体，0-4m范围内岩层，4-15m范围内波形变形非常严重，为破碎带和溶洞。2、钻探探明结果根据方案设计在工作面布置六个探孔，以探明溶洞、裂隙的空间分布关系。各探孔施工情况如下表： 钻孔序数钻孔方位钻孔角度钻孔直径钻孔深度钻孔情况1#孔3400100mm12.18m0-4.36m为石灰岩，4.36-12.18m为黄泥，在9.43m钻孔出水明显增大，水量为8.37 m3/h。2#孔340+7100mm13.03m0-4.62m为石灰岩，4.62m-11.72m为黄泥夹岩石，在9.52m钻孔出水明显增大，水量为9.23 m3/h，11.72-13.03m为石灰岩3#孔340-7100mm19.6m0-4.5m为石灰岩，4.5-5m夹有少量黄泥，5-7.02m为石灰岩，7.02-13.02m为黄泥夹岩石，在10.02m钻孔出水明显增大，水量为5.26 m3/h，13.02-19.6m为石灰岩4#孔320-20100mm13.0m0-4.04m石灰岩，4.04-13m为黄泥夹鹅卵石，在5.83m钻孔出水明显增大，水量为5 m3/h，13m为石灰岩5#孔340-25100mm13.16m0-4.73m岩石,4.73-9.2m为黄泥，其中9.2-9.6m为较大块的鹅卵石，9.6m-12.66m为黄泥夹鹅卵石，在4.7m钻孔出水明显增大，水量为1.58 m3/h，12.66m-13.16m为石灰岩6#孔340-35100mm14.7m0-4.1m岩石,4.1-5.7m为黄泥，5.7m-12.29m为黄泥夹鹅卵石，在4m钻孔出水明显增大，水量为5.33 m3/h，12.29m-14.7m为石灰岩（三）、结论经过以上钻探及物探情况，综合分析得出以下结论：1、巷道工作面前方4-5m以外发育为一不规则的溶洞，内充填为黄泥、鹅卵石组成的松散体，其走向为NE550，溶洞延伸到巷道底板以下，在巷道两帮的宽度约为6-9m；2、巷道工作面水源主要来源于上方裂隙补给，水量约为630 m3/h左右，水温为140，水压0.25Mpa。（附钻探及物探成果图）三、下一步所采取的施工方案（一）方案比较按该巷道的设计目的，根据回风斜井在498m处探孔的施工情况，可采取的方案有预注浆、巷道变坡、巷道改向等三种方案，为达到经济合理、安全可靠、快好省的施工目的，经以下方案对比：巷道改向：从所施工的探钻情况分析，该溶洞以NW550斜交井筒，向北东、南西方向延伸，无论巷道如何改道均须穿过该溶洞，将同样遇到该问题。巷道变坡：从所施工的探钻情况分析，该溶洞以SN800倾向延伸至巷道顶底板以外，无论巷道如何改变坡度均须穿过该溶洞，将同样遇到该问题。预注浆：从所施工的探钻情况分析，该溶洞发育宽度为6-9m不规则的，内充填为黄泥、鹅卵石组成的松散体，以NW550斜交井筒，向北东、南西方向延伸，以SN800倾向延伸至巷道顶底板以外，结合巷道改向、变坡均须要注浆通过该溶洞。通过以上方案比较分析，首选预注浆按原设计通过该溶洞。（二）、拟采取注浆的方案设计通过方案比较选择，拟采取打眼注浆的方式对巷道轮廓线外5m范围内、巷道掘进长度18m进行注浆加固。通过钻孔对井筒待掘巷道四周进行封堵注浆达到在井筒四周形成帷幕状态，从而实现封闭巷道周边5m范围内岩溶裂隙的目的，阻止涌水对安全施工的威胁和影响。在注浆实施过程中拟采用注浆材料为水泥和水玻璃双液浆注浆方案，当注浆孔内注浆终压达到设计压力（经计算压力为0.625Mpa）后进行封孔，经凝固期后，先实施物探超前验证，然后根据物探结果进行重点打孔验证，验证孔设计为三个，一个布置在巷道顶部，终孔点位于巷道顶部轮廓线外5m处，一个布置在巷道中部，沿着巷道坡度施工至预注浆位置，另一个布置在巷道底部，终孔位于巷道底板轮廓线外5m处，如单孔涌水量不超过1m3/h，工作面涌水量不超过3m3/h时，可视为此次注浆效果显著，达到设计要求，否则，将补充钻孔注浆，直到检验好为止。根据施工的探钻情况，在工作面设计16个注浆孔（其中已包含了已施工的6个探孔），为避免工作面有积水，使用打一个孔注一个孔的方法循环施工，注浆时从巷道底部开始，然后到两帮，最后至顶部（注浆顺序同注浆孔编号顺序，注浆孔设计见附图）。四、施工准备1、组织相关人员学习本措施。2、钻机及注浆机在地面进行维修，确保正常运行。3、对钻机、注浆机操作工进行培训，使之熟练掌握操作规程及故障排除方法。4、要备好配套的阀门、压力表等。5、提前准备水泥、水玻璃、浆液桶等其它材料。五、排水系统为减小涌水对施工的影响，采用两级排水。在现施工工作面底板开挖一小型水仓，用于两台18.5KW水泵集水之用，该级排水量为72m3/h，工作面排水至井筒420m水仓后，由两台90KW水泵直接排至地面。六、注浆施工1、注浆设备注浆泵：2TGZ-60/210可调注浆泵2、注浆材料此次注浆浆液选择水泥水玻璃双液浆液，在水泥浆液中掺入水泥重量的45%的玻璃水。注浆材料选择如下：水 泥：P.C32.5复合硅酸盐水泥水玻璃：3045Be、，m=2.42.8之间的玻璃水3、注浆参数浆液配比：水泥浆液水灰比可控制在1.5：10.5：1。水玻璃浓度：浓度Be=40水泥浆水玻璃体积比可控制在1：0.6。胶凝时间为27秒注浆压力此次注浆取工作面水压力2.5倍作为注浆终压，工作面水压力为0.25MPa。所以终孔压力为：0.252.5=0.625MPa。 浆液扩散半径 根据探钻溶洞发育及内充填情况分析，预计本次注浆浆液有效扩散半径为4米，具体将根据现场实际注浆后确定。七、注浆作业1、造孔及注浆管安装埋设注浆孔口管选用38mm3mm的无缝钢管制作，长度为2400mm。注浆孔口管用破布缠好，用长道钉固定牢靠并安装好闸阀，并采用锚楔固定在工作面岩壁上。2、注浆工艺本次注浆采用箕斗运送注浆材料，工作面人工搅拌的方法，然后由注浆泵吸入泵内，通过输浆管压注到围岩内。（1）注浆工艺注浆前必须将插管用破布缠好，用道钉固定牢固可靠，并上好闸门后方可进行注浆作业。注浆系统试运转:注浆系统形成后必须进行以下试运传检查工作：笼头吸浆是否正常。b注浆泵运转是否正常。c各部件连接是否牢靠。d压力表是否灵敏及同步。e注浆管是否漏水，埋设是否牢固。注浆a、按规定的注浆工艺流程和注浆参数进行正式注浆。b、停注时先关闭孔口阀，再打开泄压阀，开注浆泵，用清水冲洗注浆管路。c、在注浆过程中每班必须派专人负责严密监测巷壁状况，发现异常情况，立即停止注浆并采取措施。e、注双液浆时的操作顺序：注浆时先注水泥浆，数分钟后再注水玻璃，结束时应先停水泥浆，后停水玻璃，可进行间歇式注浆，点注时候，所有阀门不许动。常见事故及特殊情况处理a、注浆中发现压力突降而吸浆量突然增大，或已注入一定量的浆液而注浆压力仍然不见回升时，说明浆液进入空隙或裂隙泄露，此时应查明原因，可采用加大水泥浆液浓度，缩短凝固时间等方法处理。b、注浆中发现泵压骤增，可能是注浆管路堵塞，应立即停泵检查，找出原因及时处理，保证注浆工作顺利进行。c、如巷壁发现异常，有裂隙或掉块应立即停止注浆工作，对巷壁进行补强。注浆结束标准巷壁有浆液溢出且注浆孔内注浆终压达到设计终压时，即可结束此段注浆。八、施工组织管理为确保注浆堵水工作的顺利成功，项目部决定成立领导小组。组 长：XXX 副组长：XXX XXX XXX 成 员：XXX XXX XXX XXX XXX XXX 井下注浆人员配备一览表职别人员分工人数配备工作内容一个班四个班管理人员组织管理14组织管理、协调技术人员技术指导14负责每班技术指导（聘用三名技术人员做注浆及技术指导）注浆人员注 浆1040注浆管施工、搅拌浆液注浆司机注 浆14负责注浆泵操所电 工14负责井下注浆照明、电气维修钳 工14注浆泵等机械维修工作合 计1560九、注浆工期工期预计与注浆设备、机械能力、工人操作技能、组织管理、施工质量及注浆区段等因素相关，本次注浆工期暂定为10天。十、施工安全技术措施1、参加回风斜井注浆所有施工及管理人员，都必须认真学习本措施，明确施工方案、方法及工艺，严格按措施施工，保证质量，保证安全。2、参加打钻注浆的所有在工作面施工人员，都必须佩带防护眼罩，并带有乳胶手套。3、注浆施工期间，必须有可靠的电话联系，有专职信号工，要保证声光信号齐全。4、为了防止突然涌水造成水泥侵水失效，工作面要备有两高度相同的长木凳，两木凳连成一体，在上面存放水泥，木凳要放稳，放水泥后不能歪倒。5、注浆时，每班至少配2名熟练工人操作注浆。不懂、不会、不熟练者，严禁操作机器。6、搅拌浆液前，要对注浆材料的类型和性能进行检查，凡不符合要求者，严禁使用。造浆时，正确掌握水灰比。7、为了防止浆液中混入纸片、水泥硬快及其它杂物堵塞管路，影响注浆，搅浆液在进入注浆泵前必须进行过滤。8、注浆液必须不停地搅拌，不得有离析分层现象。9、注浆开始以前，必须作好充分准备。注浆一旦开始，不得中途停下。必须停下时，应先注水后停泵。停泵后打开放浆阀，浆液或水自由地从进浆阀流出来。10、注浆过程中，必须时刻注意观察压力表和进浆量的变化情况，发现故障及时排除，切记不要使压力升的太高，免得损坏机器、管路、球阀或造成其他事故，排除故障时要停泵泄压，严禁带压排除故障。11、注浆止水，主要是靠注入的水泥堵塞流水的通道来实现的。因此开始注浆，严禁使用浓浆，否则会给注浆工作带来严重困难或降低堵水效果。12、施工过程中，要用专人填写注浆记录，注浆记录要记录注浆开始时间、浆液浓度及压力、压力变化情况、终孔时的压力、浓度及浆液注入量。13、下井前，注浆泵一定要试运转。注浆泵及管路要做耐压实验，耐压试验压力要不小于1.5Mpa，注浆泵的管路连接一定要安全可靠，注浆中严禁发生管路接头脱落现象，不符合的管路禁止使用。14、注浆过程中，严禁孔口进浆阀与放浆阀同时关闭，所有阀门都要合格上紧，然后用破布缠紧，并用铁丝固定，防止阀门炸裂伤人。15、注浆结束时，先开放浆阀，再关闭进浆阀，且阀门必须关严，不能因漏浆造成浆液向管内及注浆泵倒流。16、注浆结束或正注过程中，需要停泵处理时，要把吸浆管放入清水中，开动注浆泵清洗注浆泵及管路，防止浆液在其中凝固，影响再次注浆。17、注浆泵接线送电必须由电工进行，并不得带电作业，不得带电移动及搬迁电器设备。井下所有电器设备不得漏电，不得有短路现象发生，发现异常及时处理。18、工作面注浆期间，随注浆压力的上生，班组长指定专人观察巷道顶底板及两帮情况，出现漏浆液及时处理，出现顶板来压、底版鼓起、两帮异常，及时汇报撤出人员进行处理。其他未尽适宜，按煤矿安全规程及项目部现行制度办理。第二章 过含水层施工安全技术措施一、工程概况回风斜井施工到自开口起498m处，经工作面往前勘探，巷道前方4-5m以外发育为一不规则的溶洞，内充填为黄泥、鹅卵石组成的松散体，其走向为NE550，溶洞延伸到巷道底板以下，在巷道两帮的宽度约为6-9m；并有流水，水量约为630 m3/h左右，水温为140，水压0.25Mpa。通过注浆方案的实施及注浆效果检验，为了确保施工安全及工程永久支护强度，拟从回风斜井自开口起498m处开始，采取导硐施工的方法小断面掘进，可缩性29#U钢棚喷浆支护，再预留钢筋混凝土浇筑断面尺寸，可缩性29#U钢棚喷浆支护过完该溶洞段后，再进行钢筋混凝土浇筑，巷道设计断面与原设计保持不变。为了确保施工安全及工程质量，特制定以下安全技术措施。二、设计断面及支护要求1、设计断面：净断面保持原设计不变，即净宽5000mm，墙高1700mm；掘进断面宽6000mm，墙高2050mm。2、永久支护：采用架可缩性29U钢棚喷射混凝土+钢筋混凝土浇筑联合支护：可缩性29U型钢棚距离为600mm，钢棚迎山脚为3，即架棚按17（使用坡度规靠棚腿）架设，钢棚对接搭接长度为450mm，每棚用4根拉钩连接，棚后用半圆木背板背严背实；喷射混凝土骨料为015mm石沫， PC32.5标号水泥，纯洁工业用水， HS-I型速凝剂，喷射混凝土强度为C20，厚度为125mm。钢筋混凝土浇筑：厚度350mm，配筋同井口表土段钢筋混凝土支护施工图。附：回风斜井29#U钢棚加工示意图。3、临时支护：采用点柱或前探梁临时支护。点柱临时支护时，点柱为金属摩擦支柱，共3根，每根长1.53.0m；每根点柱必须穿鞋带帽，由300300mm，厚50mm木板加工而成。前探梁临时支护时，前探梁由6副卡子与3根4吋钢管组成，卡子由36号圆钢加工而成，4吋钢管长3m。三、施工方案及施工方法过该溶洞采用短探、短掘、短支护的短段循环施工方案，按照多打眼、浅打眼、少装药的原则进行爆破，每循环炮眼深度不大于1m，每循环爆破后及时架棚支护，一掘一支护一喷。架棚时，先挖柱窝，架设好两个棚腿，并用铁丝将棚腿固定牢靠，然后用2吋管加工而成的架体和50mm厚木板搭设平台架设棚拱。四、质量保证措施1、施工前要组织所有参加施工人员认真学习本措施，树立质量为本的质量意识。2、坚持拉中、腰线，画轮廓线及定人、定位制度，严格按要求打眼、装药，严禁少打眼多装药，防止超挖、欠挖，确保成形。爆破参数可根据围岩情况而进行适当调整。3、斜巷施工时坚持导向打眼，确保炮眼质量。4、打锚杆眼时要在钻杆上做好深度标记，以防眼过深或过浅，影响安装质量，严禁打穿皮锚杆；打注锚杆时，要垂直巷道轮廓面，锚杆托盘必须紧贴岩面，螺母要上紧上牢。5、架棚时，必须按中、腰线架设，确保两个棚腿迈步一致，并用坡度规测量棚腿角度，保证迎山角符合要求。6、钢棚严格按照搭接长度进行搭接，不得搭接过长或过短，以保证架设钢棚质量。7、喷混凝土前必须冲洗岩面，并按先墙后拱、先下后上的顺序施工。8、锚喷工必须坚持“五不喷”及“四到底”制度。9、坚持“三工序”作业法，即检查上工序，保证本工序，服务下工序，施工中必须严格按措施规定的施工工序进行施工。一道工序不合格不能进行下道工序，由班组长、验收员负责把关。 10、施工中严禁使用不合格材料，加强大宗材料的管理力度。五、安全技术措施1、所有施工人员必须认真学习本安全技术措施，并严格贯彻执行。2、过溶洞施工期间，对巷道内的围岩严格执行敲帮问顶制度，敲帮问顶要用长钎子，并设专人观山。同时，必须保证后巷畅通无阻。3、施工时，坚持临