基岩段工作面打钻探水、预注浆施工技术安全措施

基岩段工作面打钻探水 预注浆施基岩段工作面打钻探水 预注浆施 工技术安全措施工技术安全措施 一 一 概况概况 1 工程概况 生建煤矿位于焦庙镇 设计生产能力 0 45mt a 采用立井开拓方式 冻结法施工 主 井筒深 567 5m 其中冻结段 483 7m 基岩段 83 8m 设计井筒净直径 4 5m 基岩段 壁厚 350 1000mm 砼标号 c30 主井套砌内壁结束后 先进行工作面排水 清淤 泥工作 接着进行打钻探水及工作面预注浆工作 2 地质及水文条件 1 地质情况 基岩段起止标高 457 78 567 5m 地层为二叠系 二叠系地层上部为风化带 厚度 26 72m 在 490 21 496 8 处为一层厚 6 59m 破碎带 基岩段通过岩性 为粉砂岩 6 51m 粉砂岩 70 7m 2 水文情况 主井井筒检查孔共打两个钻孔 一号钻孔全孔进行了系统简易水文观测并详细 记录泥浆消耗量 在孔深 482 19m 490 21m 处泥浆消耗量大 最大漏失量 0 6m3 h 未作抽水试验 二号钻孔全孔进行了系统简易水文观测并详细记录泥浆消耗量 全孔泥浆消耗 量 0 0 2m3 h 之间变化 含水层 检 2 号共揭露 4 个含水层组 第四系含水层组 第三系含水层组 基 岩风氧化带含水层 基岩含水层 其中 472 51 530 00m 为基岩含水层 岩性为粉砂层 岩芯完整 基本不含水 钻进过程中没有发生漏水现象 但是与检 2 号孔相距大约 100m 的检 1 号孔钻进 过程中 此层位曾经漏水 所以风氧化带下部的基岩含水性较弱 但在裂隙带 中含有一定的裂隙水 3 技术准备 1 组织技术与管理人员认真学习技术措施 2 开工前对技术人员 管理人员及施工人员做好技术交底 3 组织测量对标高进行复核校验 4 施工队伍 施工队由原施工表土段的济西主井队及机运队抽调技术素质好 经验丰富的人 员进行工作面预注浆施工 作业前对所有施工人员按 iso9002 标准及 zm71 qp418 1999 培训控制程序 要求组织学习培训 5 设备 材料准备 1 预注浆施工所用钻机 注浆机 排水泵 搅拌机等设备进行全面维修 调 试 试运转 2 按附表 2 所列的打钻 注浆施工所需设备 配件 材料消耗表进行配置 二 二 注浆参数的确定注浆参数的确定 1 注浆孔数 根据主井井筒净直径及井筒所要穿过地层的水文地质情况 确定 8 个注浆孔 孔与孔互相夹角 45 同心圆等距离布置 孔间距 1 413m 孔径 90mm 2 布孔圈径 布孔圈径为 3 6m 孔中心线距井壁 450mm 3 注浆材料 采用单液水泥浆为主 适时采用水泥 水玻璃双液浆 选用新鲜 32 5r 普硅水泥 水玻璃模数为 2 8 3 1 其浓度为 38 40be 工业 级三乙醇胺和工业食盐 4 浆液注入量 根据孔内实际情况 预计浆液注入量按公式 v a r2h m 计算 式中 a 表示浆液损失系数 取 a 1 5 r 表示浆液扩散半径 r 取 8m h 表示注浆段高 85m 表示岩层裂隙率 3 表示浆液在裂隙内的有效充填系数 取 0 9 m 表示浆液结石率 取 m 0 85 经计算 v 813 9m3 按浆液水灰比 1 1 计算水泥用量为 813 9 0 75 610 4t 水玻璃约需 20t 三乙 醇胺需 610 4 0 5 3 05t 食盐约需 30 5t 5 浆液起始浓度及其调整 浆液起始水灰比为 1 1 随着注浆压力的变化 水灰比可调整为 0 8 1 0 6 1 使用双液浆时 水泥水灰比为 1 1 水泥浆和水玻璃浆的体积比为 1 5 1 1 5 0 5 注浆过程中浆液浓度应先稀后浓遂级调节 调整步骤为 当某一级浓度的浆液注 入 20 30min 后 吸浆量不减或者压力不升时 提高一级浆液浓度 当浆液浓度提 高到 0 6 1 时 仍不见升压 应及时改注双液浆 注浆以单液为主 双液浆作为最后封孔 在压水实验时 如果泵量为 200l min 泵压低或无压力时 应考虑注双液浆 6 注浆段高 根据主井基岩段深度为 83 8m 基岩含水层标高为 472 51 530 00m 本次注浆段 高初定为 94m 一次注完 7 注浆方式 本次注浆采用下行式注浆 遇水就注 再扫孔复注直至终孔位置 在钻眼时 若孔内出水或岩层松散 无法钻进时则停钻 撤钻杆钻机 进行注 浆 待注浆结束再开孔 依次循环钻进 注浆 8 注浆压力 注浆压力的大小 直接影响浆液的扩散距离 经测试该段静水压力为 4mpa 注 浆终压 取静水压力的 3 倍 本次注浆终压取 12mpa 9 注浆结束的标准 注浆施工为隐蔽性工程 为保证注浆质量和堵水效果 每一孔段注浆都必须达到 终压 终量和注入量的设计要求 在达到设计终压后 泵的流量在 50 60l min 稳定 20 30min 才可结束该孔段的注浆 在 8 个注浆孔全部施工结束后 利用中间排水孔打钻孔 估算井筒涌水量 如 井筒涌水量小于 10m3 h 可结束注浆 若大于 10m3 h 则采用打分支定向孔的 办法进行补充注浆 确保开凿基岩段时 涌水量小于 10m3 h 三 三 注浆前的准备工作注浆前的准备工作 1 止浆垫的注浆加固止浆垫的注浆加固 1 止浆垫厚度 止浆垫厚度参照公式 bn por 0 3r 计算 经计算止浆垫厚度为 2 2m 2 止浆垫在冻结段套壁之前与外壁同时施工 1 2m 套壁结束后又施工 1m 止浆垫总厚度 2 2m 砼标号 c55 由于迎头出水 打止浆垫时 先铺了一层碎石 滤水层 预埋一个 219 排水管 打钻之前利用 219 排水管对止浆垫进行注 浆加固 如止浆垫漏水时采用双液浆封堵 利用排水管对止浆垫加固无效果时 可采用 1 8 孔口管打钻对止浆垫进行注浆加固 2 孔口管的安装 孔口管采用 108 无缝钢管 每根长度为 2 950m 外焊螺旋筋 采用 131 钻头 打眼 砂浆封实 按图 1 及图 2 位置 深度预埋孔口管 8 根 孔口管上焊法兰盘 法兰盘上连接高压球阀 钻具通过高压球阀钻进 3 钻机的布置 钻机选用 sgz ia 型 安装在工作盘上 工作盘下面用 6 根 100mm 长 2 4m 钢管等距离布置作支撑 另外为防止钻眼时工作盘晃动 用手拉葫芦配钢丝绳 索固定于孔口管上 工作盘距迎头以 2 4m 为宜 吊盘松至距工作面 8m 左右 利用吊盘悬挂滑轮 提升钻杆 钻机固定 钻机底盘与工作盘用 m12 螺丝连接固定 用手拉葫芦配绳索 固 定于孔口管上 钻机固定前应校对位置 保证悬吊点与钻杆中心及孔口管中心 保持一致 表 1 sgz ia 型钻机技术参数 钻进能力 开孔 110mm 终孔 75 mm 钻深 150 m 卷扬能力 10 kn 立轴行程 400 mm 立轴内径 46 mm 机身回程 300 mm 重量 840 kg 4 注浆设备 注浆使用一台日本 hfv c 型液压驱动注浆泵 流量为 0 200l min 最大压力 21mpa 水泥浆搅拌机采用 js 1000 型搅拌机拌浆 表 2hfv c 型注浆泵技术参数 工作压力 30 130 kg cm2 吸入口径 65 mm 流量0 200 l min吐出口径 40 mm 缸径 100 mm 电动机 22 4 kw p 行程 300 mm 5 注浆 排水 供水管路 注浆管采用 50 钻杆作为注浆管 由地面大抓稳车悬吊 输浆管露出地面 1m 左右 用垫叉固定于封口盘上 排水管路采用 108 钢管 由地面两台稳车悬吊 供水管采用 57 钢管随压风管悬吊 四 注浆施工工艺四 注浆施工工艺 1 注浆钻孔的施工 按孔号 1 5 3 7 2 6 4 8 顺序施工 最后施工中心检查孔 每进尺 15 20m 测斜一次 如发现孔斜过大 则封孔 重新钻进 如果相邻两 个注浆孔偏斜方位相反 落平点间距超过浆液有效半径控制范围 则必须补孔 施工完一个孔后则注浆 待注浆完毕方可施工第二孔 2 造浆站布置与注浆站布置 浆液搅拌采用 js 1000 型搅拌机搅拌 制造浆液时 水泥必须过筛 浆液必须 搅拌均匀 方可输入贮浆桶内 贮浆桶内浆液用风动搅拌器搅拌 防止沉淀 注浆泵放置在井口搅拌站附近 浆液通过 50 钻杆与井下混合器及高压球阀连 接 进行注浆 每孔注浆要连续不断 达到结束标准后方可停注 3 注浆泵与阀门的操作程序 1 注浆前先把吸浆管笼头放入清水桶内 关闭孔口进浆阀 打开混合器泄浆 阀 检查注浆泵的工作情况及管路是否畅通 2 打开孔口进浆阀 关闭混合器泄浆阀 然后慢慢减少孔口量 用清水作耐 压试验 超过终压 0 5 1mpa 即合乎要求 3 注入 10 分钟至 20 分钟清水 一切正常后方可正式注浆 注双液浆时 先把 吸水玻璃笼头放入玻璃浆桶内 注 30 秒后 再把吸水泥浆笼头放入水泥浆桶内 开始正式注浆 结束注浆后 先把吸水玻璃笼头放入清水桶中 后把水泥浆笼头 放入清水桶中 先关闭孔口管进浆阀再打开泄浆阀后 用清水冲洗注浆泵及管路 球阀 混合器等 4 注浆施工顺序 先注清水 水玻璃 冲开裂隙通道 润滑裂隙 先稀后浓注单液浆 水泥浆 最后注双液浆封孔 5 浆液流程 js 1000 型搅拌机拌料 泥浆桶 hfv c 型液压驱动注浆泵 50 钻杆作浆液管与 井下混合器及高压球阀连接 孔口管 基岩段 五 质量标准五 质量标准 1 注浆材料外加剂的质量性能等必须符合设计要求和规范规定 要严格检查出 厂合格证 化验单和试验报告 2 注浆前对注浆材料进行试验 按配比测定凝固时间 3 孔口管 止浆垫均进行清水抗压试验 试验压力应大于注浆终压 4 发现问题立即汇报 及时采取措施处理 5 认真填写各种原始记录 六 注浆孔钻进及注浆施工安全技术措施六 注浆孔钻进及注浆施工安全技术措施 一 注浆孔钻进安全技术措施 1 在正常钻进中 应经常检查钻机稳定性 准确丈量孔内钻具及机上余尺 及 时填入班报内并妥善保管 2 下钻时应认真检查钻具 有弯曲 磨损严重不得使用 接钻杆前应对钻杆吹 孔 接钻杆时要缠麻 更换冲击器时不准更换钻头 如需更换钻头必须在钻孔开 孔前进行更换 3 下钻要稳 避免冲撞 遇阻时应及时提钻 排除障碍 钻具距孔底 1 0m 时 进行先冲孔后钻进 4 加钻杆前 应尽量把孔内岩粉冲净 并提钻杆 使钻头离孔底 0 5m 以上方 可加钻杆 5 钻进过程中 如遇涌水时应准确记录起止深度 测量涌水量 提钻杆 准备 注浆 6 钻机钻进时 若遇松软岩层 要慢速适当加压法钻进 遇石灰岩等岩层比较 硬时 要轻压 快速法钻进 7 钻进结束后 应及时冲洗钻孔 当孔口冒清水无岩粉时即可拨钻杆 测静水 压力注清水试压并详细记录 注入量 压力等数据 为注浆提供依据 8 钻进过程中如发现钻孔内水压 水量突然增大以及顶钻等异状时 必须停止 钻进 但不得拔出钻杆 及时汇报项目部进行处理 9 在井筒工作面打钻 注浆人员应严格遵守立井施工 煤矿安全规程 钻 探操作规程 及一切安全管理制度 二 注浆施工安全技术措施 1 施工前应对参加施工人员进行安全技术教育 传达措施做到人人心中有数 定岗 定位责任明确 2 注浆前试验站应按单液浆及双液浆各种设计配比测定凝胶时间 当更换水泥 等注浆材料品种时 应重新测定凝胶时间 3 注浆司泵工必须按操作规程认真操作 并随时注意注浆压力 吸浆量的变化 情况 对高压系统各部件认真检查 发现问题及时修复更换 确保注浆安全 每次注浆前应对供电 供风 搅拌 注浆设备认真检查 发现问题及时处理 4 井下与地面联系的信号 通讯必须畅通无阻 井下注浆人员与地面开注浆泵 人员经常保持联系 以确保注浆安全 5 注浆人员配戴防护眼睛 胶质手套 造浆人员戴防尘口罩 6 拌浆人员严格掌握浆液配比 按设计配比拌浆 为防止水泥纸 纸屑 石子 及其它杂物进入泥浆池 放浆口应设过滤网 泥浆桶内设置风动搅拌器搅拌 以防泥浆沉淀 7 吊盘 工作盘必须固定牢固可靠 在吊盘上作业人员必须佩戴安全带并做到 生根牢固 高挂低用 8 井下信号 把钩工应定人定岗 按章操作 9 注浆期间要设专人注意观察止浆垫及井壁是否有变形 跑浆 漏浆等现象 发现问题及时处理 处理方法 可采用缩短凝胶时间 间歇注浆 打入铁楔 棉纱等方法处理 10 注浆泵及电气设备设专人检查维护 保证正常运转 11 泄压管路出水口应避开人员并用铁丝固定于孔口管上 接头绑扎牢固 三 机电运输安全管理措施 1 上下钻机及注浆机时应通知绞车司机慢速行驶 通过吊盘时要有专人看护 2 吊运钻机或注浆机时必须使用钩头配 5 分钢丝绳索并保证绑扎牢固 安全可 靠 3 施工现场所有用电设备严格按照井下用电设备要求选用 并安装保护装置 4 每天安排专人检查井壁发现有结冰等安全隐患时及时处理 保证安全施工 5 下吊盘至工作盘之间需安设软梯一路 以便工作人员上 下及避灾 6 井口到吊盘之间应安装安全梯一个 由专用稳车悬吊 以便井下出现故障或 灾害时 人员能够顺利升井 四 钻孔防突水措施 1 钻孔施工前井筒内应安装 80dg 75 10 型吊泵 杨泵 750m 流量 54 7m3 l 及 108 排水管路 并保证在钻孔突水时能正常运转及时排水 当钻进注浆孔 时 如井筒涌水量接近吊泵额定排水能力 必须停止钻进 提取钻具 关闭高 压阀门 及时注浆 2 对正常打钻排水采用电泵排至吊盘水箱 放入吊桶排至地面 3 孔口管必须按设计孔位埋设牢固 并安设高压球阀 不小于 15mpa 注浆 前 必须对止浆垫和孔口管进行耐压试验 试验压力必