老挝万象钾盐矿主、副井井筒上部井壁壁后注浆施工方案.doc

云南中寮矿业公司老挝万象钾盐矿主、副井井筒上段井壁壁后注浆施 工 方 案 编 制：审 核： 项目经理：温州建设集团公司驻老挝万象钾盐矿项目部2009年7月27日目 录1、工程概况21.1主、副井工程概况21.2 工程施工概况22、地质及水文地质概况32.1地质概况32.2 水文地质概况32.2.1主井漏（涌）水情况42.2.2 副井井筒上部井壁漏（涌）水情况43、注浆原始条件54、注浆方案及预期效果54.1 注浆方案54.2 预期效果75、注浆技术参数确定75.1 注浆材料75.2 注浆浆液配合比75.3 注浆管规格及材质要求85.4布孔85.5 注浆压力95.5 井壁安全度效核106、注浆施工工艺106.1 注浆准备工作106.2注浆材料116.3浆液的配制116.4注浆压力选择116.5注浆工艺流程及注浆作业116.5.1注浆顺序116.5.2注浆工艺流程（见下图）136.6注浆过程控制136.7注浆结束标准146.7.1单孔注浆结束标准146.7.2结束注浆标准147、劳动组织148、安全技术措施159、注浆工期1710、材料消耗1711、注浆设备及需用材料1912、注浆质量控制程序19老挝万象钾盐矿主、副井井筒上段井壁壁后注浆施工方案1、工程概况1.1主、副井工程概况老挝万象钾盐矿主井井筒深412m，净直径5.0m，其中06.8m永久锁口段，采用多（双）层井壁钢筋砼支护；风化基岩、基岩段6.8m236m为双层钢筋砼井壁结构，236m412m段为单层钢筋砼，砼强度等级为C30（锁口）、C25（井筒）；壁厚：井深2.2m6.8m锁口为2000mm，风化基岩、基岩段壁厚为800 mm。副井井筒深432m，净直径5.5m，其中06.0m永久锁口段，采用多（双）层井壁钢筋砼支护；风化基岩、基岩段6.0m236m为双层钢筋砼井壁结构，236m412m段为单层钢筋砼，其中4个马头门加强段为双层钢筋砼，砼强度等级为C25；壁厚：井深1.6m6.0m段锁口为2000mm，风化基岩、基岩段壁厚为850 mm。1.2 工程施工概况主井工程于2009年6月25日开挖，竖井锁口段于7月5掘砌施工结束（2.26.8m）。截止2009年7月底，主井井筒掘砌施工至上层壁座位置，垂深21.2m位置。副井工程于2009年5月28日开挖，6月12日永久锁口掘砌施工完毕（1.66.0m段）。截止2009年7月底，副井井筒掘砌施工至垂深52.15m位置。主、副井工程在挖掘前均进行过地面预注浆，预注浆深度30米。2、地质及水文地质概况2.1地质概况根据主、副井井筒揭露的地层情况，主要为第四系（Q）表土层，为土黄色含砂砾粘土质粉土、砖红色-灰紫色含铁锰质结核砂砾的泥砾岩（厚4.8m）；砾石层厚度在0.31.5m（主井锁口的主要含水层）。古近系（E）的风化基岩层，主要为紫红色、砖红色的含粉砂泥岩，节理、裂隙发育，岩石较为破碎。其详见主、副井井筒实测地质柱状图见附图2-1、2-2。2.2 水文地质概况主、副井的030m段在开挖前已经完成地面预注浆，其将大部分的裂隙水已被封堵（主、副井井筒在开挖过程中围岩裂隙中可见到大量被充填的水泥充填物）；地面注浆后，主、副井030m段的钻孔抽水试验结果：主井钻孔涌水量还有0.93m3/h、副井钻孔涌水量还有2.28m3/h。因此表明，虽然竖井进行过地面预注浆工作，但井筒还有少部份裂隙水存在，特别是在井筒的掘砌过程中，由于井筒暴露面积增大，开掘后的井壁围岩仍然存在局部小范围的渗水及涌水现象。副井在实际施工过程中，证实了这一现象的发生。但其主要的漏水点均出现在27m以下的未地面注浆段。现场经施工、监理、建设单位三方对主、副井的漏水情况观察分析统计如下：2.2.1主井漏（涌）水情况主井井筒测水统计表序 号测水日期测水标高涌水量出水位置岩性12009.6.27+168.2m5.2m3/h围岩的北帮砾石层22009.7.21+156.46.1m3/h第2模接茬，北侧粉砂质泥岩岩结论：通过测水可以判断，主井的锁口（垂深4.85.8m）出现含水砂砾石层（厚1.0m），在井筒开挖、井壁浇灌，集中导水处理后，其涌水量出现了增大，说明其出水通道逐步增大。为防止出现更大的壁后空洞，对该段井壁的壁后注浆应立即进行。2.2.2 副井井筒上部井壁漏（涌）水情况 副井在地面注浆同时，专门设置抽水孔对3090m段的岩层进行了的抽水试验，其成果见下表：副井抽水孔抽水统计表序 号抽水日期抽水段高钻孔涌水量岩性备注12009.5.24030m2.28m3/h泥砾岩、含粉砂泥岩等地面注浆后22009.5.243060m6.2m3/h含粉砂泥岩未地面注浆32009.7.216090m4.8m3/h含粉砂泥岩未地面注浆结论：抽水试验表明，其岩层含水并非只存在于第四系（Q）地表10m以上。而在上部的粉砂质泥岩、含粉砂泥岩、含砂砾泥岩中由于其节理、裂隙发育，导致其岩层也含有一定的裂隙、孔隙水。截止7月底，副井施工至垂深52m，其井筒漏（涌）水量逐步增大，详见下表：副井测水统计表序 号测水日期测水标高涌水量出水位置岩性12009.7.16+141.1m7.2m3/h井帮漏水及围岩的裂隙水泥砾岩、含粉砂泥岩等22009.8.4+121.8510.86m3/h各模接茬漏水粉砂质泥岩、含砂砾泥岩等备注：因主、副、风、充填井井筒均采取的“短掘短砌，混合作业”的施工方法，其壁后含水层的涌水被揭开后为寻找出口，必然从各段接茬的收缩缝涌出，从而形成接茬漏水。按验收规范（GBJ 213-90）要求，在井筒移交使用时，其单个漏水点不大于0.5 m3/h。具体接茬漏水点详见附图2-3：副井050m井壁出水点分布图。3、注浆原始条件3.1、井筒围岩已经揭露，岩性、产状特征清楚。3.2、主、副井各段漏（涌）水量已知，出水形式明确。3.3、上部井筒壁座已经施工完毕，井壁基本生根在稳定的岩层中。3.4、注浆设备、材料、注浆施工人员已准备到位。4、注浆方案及预期效果4.1 注浆方案主井：先对主井的上部出水点（垂深10.4m）立即进行封水注浆，待井筒往下掘砌至100m（绝对标高+74m）位置的马头门后，根据井壁的实际情况，采取由下往上的上行式注浆。附图2-3副井：副井目前（垂深50m）的总淋水为10.86m3/h。先在52m位置设置一截水槽，将上部的井壁淋水集中该段的临时水仓。待井筒完全揭露了上部较为破碎的含粉砂泥岩、含砂砾泥岩后（至绝对标高+74m）再对上段井壁（0100m段，主要是27m以下）进行壁后注浆堵水。4.2 预期效果主井：垂深10.4m段的注浆要求封度水达到90%，井帮围岩裂隙封堵率为80%。副井：单个井壁漏水点最大出水量0.5m3/h, 井帮围岩裂隙封堵率为80%。5、注浆技术参数确定5.1 注浆材料采用水泥-水玻璃（C-S）双液浆方法进行注浆封水。5.2 注浆浆液配合比浆液材料采用水泥-水玻璃双液浆。水泥选用P.032.5水泥，水灰比为1：1，双液浆C：S=1：10.8。水玻璃选用液体硅酸钠型、浓度为3840玻美度、模数为2.8的水玻璃。水泥浆配比由稀至浓，其参数见下表：水泥浆配置表水灰比水泥用量（kg/袋）水浆液比重浆液体积（m3）高度体积（升）2：1200/440cm4001.290.411.5：1200/430cm3001.370.311.25：1250/530cm 3001.420.311：1300/630cm3001.50.32备注注浆先稀后浓，逐步加大水泥的用量。搅拌机采用JS350，其搅拌机面积为1.0m2，每上升10cm为0.1m3。浆液起始浓度选择表 单位钻孔吸水量（L/min）水 泥 浆 浓 度（水：灰）3.33:15.021.5:17.08.01.51.25:19.01:111.130.75:1150.6:1每次注浆的初始浓度，根据压水试验测定的单位钻孔吸水量选择。5.3 注浆管规格及材质要求注浆管采用42mm*5mm无缝钢管制作，单根长10001500mm。一端车丝，丝长30mm；一端车成马牙扣，详见下图：5.4布孔各种情况的出水点可参考表5-4进行布孔。 壁后注浆布孔原则及排列表 表5-4注浆带渗、漏水特征布孔原则注浆孔排列片状渗水应当密布孔、尽量多贯通细小裂隙采用三花眼或五花眼条状裂缝沿缝挖补布孔，孔间距可稍大集中出水点尽量利用现有出水点顶水对点布孔大股漏水裂 隙水流方向与裂隙平行在裂隙两侧按等距离布置泄水孔，可兼作注浆孔封堵裂隙水、注浆孔要与裂隙相交水流方向与裂隙垂直在其来水方向的一侧布泄水孔壁后空洞连通性好布孔间距适当加大孔间距取24m连通性差布孔间距适当缩小 注浆后的余水追踪水流布孔混凝土接茬缝漏水一般采用均匀布孔三花眼或五花眼，孔间距为0.71.5m针对本次注浆的目的分析认为：为了保证注浆效果，减少注浆量及结合竖井实际掘砌段高相符合，井筒每周圈平均布置5个孔。即主井间距3.14m，副井间距3.45m，其层距为7.2m（2个段高），根据造孔时出水情况可根据情况适当调整布孔层、间距。详见附图5-4-主：主井过渡段壁后注浆孔布置图，附图5-4-副：副井井筒壁后注浆孔布置图。5.5 注浆压力注浆压力大小取决于受注点至静水位的水柱高度，水柱高度愈大水压愈大，要求的注浆压力也愈大。注浆时首先测定含水层钻孔静水压力，注浆压力比静水压力大0.51.5Mpa，在岩石裂隙中取上限，同时以不引起围岩与井壁开裂凸起为原则。如井壁漏水量较大，应打泄水孔进行卸压。注浆刚开始的几个孔，注浆压力要控制低一些，一次注浆达不到终压时，由于注入量较大而浆液扩散过远，可在较低压力下结束注浆，然后再复注，直到达到本孔段的终压。后期几个孔，因地层大部分裂隙已被充塞，初期压力较高，因而注浆终压往往根据实际情况略有增加。本次注浆的注浆压力为1.52.0Mpa。5.5 井壁安全度效核本次壁后注浆的井壁安全度校核如下： 式中：C25混凝土允许抗压强度，MPa； 井壁混凝土7天极限抗压强度，=17.5MPa； 安全系数，=23 MPa =2 MPa 故井壁是安全的。6、注浆施工工艺6.1 注浆准备工作6.1.1利用现有主、副井的凿井二层吊盘的上层盘作为工作盘。施工前，将上层盘和下层盘清理干净，将主提下层吊盘喇叭口用50mm厚木板或钢管加钢筋网封严，副提上层吊盘喇叭口拆除并用50mm厚木板封严，木板之间、木板（钢管）与钢筋网之间、木板（钢管）与吊盘之间必须用扒钉及铁丝相互固定牢靠。6.1.2形成迎头潜水泵地面一级排水，控制井下水位。6.1.3准备好注浆管、注浆机、麻丝、铅油、水泥、水玻璃、球阀、风钻等打眼注浆设备材料。6.1.4注浆机设在上层吊盘中间，拌浆桶及储浆桶、清水桶设在吸浆管路一侧，风钻使用后在工作盘上放平。清水从地面由2寸供水钢管下放至工作盘储水桶。6.1.5 水玻璃用主提升钩头从地面下放，并放置在靠近储浆桶侧。6.2注浆材料浆液材料采用单液水泥浆和水泥-水玻璃双液浆。水泥选用P.052.5水泥，水灰比为1：1，双液浆C：S=1：10.8。水玻璃选用液体硅酸钠型、浓度为3840玻美度、模数为2.8的水玻璃。6.3浆液的配制水泥浆配制方法是先向水泥浆搅拌桶（JS350）内加入定量的清水，按设计配比加入定量的水泥，搅拌均匀后通过过滤筛倒入储浆桶内供注浆泵吸浆。采购的水玻璃若模数、浓度偏高，则需加水稀释成需要的浓度。6.4注浆压力选择首先测定含水层钻孔静水压力，注浆压力比静水压力大0.51.5Mpa，终压取上限，本次壁后注浆的终压设计为1.52.0Mpa；同时以不引起围岩与井壁开裂凸起为原则。6.5注浆工艺流程及注浆作业6.5.1注浆顺序根据目前出水点出水情况及井壁砼的养护龄期，先从壁座（下口垂深20m）以上开始布孔，从下往上进行壁后注浆，并观察与各处出水点及壁座底口接茬沟通漏浆情况，落盘时根据封堵情况进行复注，待下段井壁砼养护龄期满7天后，而后再进行下部井壁壁后及接茬封水，布孔方式及布孔数量根据现场情况确定。钻孔布设：待井壁砼养护龄期均够7天后，在壁座水平接茬上下0.8m交错布孔，主要封堵壁座上部处出水点及封严接茬，下部的接茬也采用的同样方法造孔注浆。每排孔呈交错布置，孔间距34m，每排布置46个孔为宜，应采用深孔及注浆花管，采用三花或五花眼布置。孔口管外露长度为50100 mm，孔口管全长为10001500 mm。从垂深100m向上40m范围内每7.2m（两模）布一排孔。以上钻孔视现场情况选择钻注，并适当加减孔。若造孔后孔内不管有无水均需埋管，最后用双液封孔。注浆管埋设：开孔后，将预先加工好的注浆孔口管马牙扣端缠上麻丝，抹上铅油，丝扣端上好管套，用大锤将注浆管砸入孔内，下放孔内不小于800 mm，管套拧下，将高压球阀安装到注浆孔口管的丝头上。注浆前，先压水试验，球阀与高压混合器接好后，开动注浆泵用清水冲孔，并作耐压试验。注浆作业：将吸浆管和吸水玻璃管拧紧上牢并分别放在水泥浆及水玻璃储浆桶内，按照设计好的浆液配比，利用供液阀门调整好流量，可进行注浆工作。注浆过程中，视压力情况，随时调整水泥浆浓度。如井壁跑浆量较大，可采用间歇式注浆，但间歇的时间不宜过长。每个孔注浆结束后，必须用清水冲洗净注浆管路，吸水管和吸水玻璃管做好标记，以防混用。注浆记录：注浆过程中，司泵人员及技术人员应做好详细记录，记录内容包括：注浆日期、开孔数量、孔位、测量水压、注浆压力、浆液浓度、水泥用量、水玻璃用量等。6.5.2注浆工艺流程（见下图）水水泥 搅拌 储浆桶 储浆桶 水玻璃吸浆管 吸浆管 注浆泵 输浆管 输浆管 孔口混合器 注浆孔6.6注浆过程控制在注浆过程中，不可避免地会出现跑浆、串浆等异常情况：跑浆。若出现跑浆现象时，可在跑浆的裂缝中用木楔、棉纱、棉丝等物嵌塞或配合糊堵水泥水玻璃速凝胶泥，并作间歇式注浆，但间歇注浆时间不宜过长，不能超过凝胶时间；当跑浆严重时，可改变浆液配比、缩短凝胶时间来加以控制；如采用上述方法均不见效时，可重新补孔，进行补注。窜浆。当发生窜浆时，应当及时关闭窜浆孔的孔口阀门，注浆孔的注浆量在可能的情况下，应加倍注入。长时间不上压。产生这种现象的原因，一般是超扩散，应必须首先查明有无浆液流失、泵的吸浆是否正常，根据地质条件资料，钻孔附近是否有断层、大裂隙等。然后，根据不同情况，采取相应的措施。如有浆液的流失，应及时采用封堵，调浓浆液、缩短凝固时间、间歇注浆等措施加以控制；如因注浆不正常，则应采取措施加以排除；如有断层或大裂隙，则应调浓浆液、缩短凝胶时间，加大浆液注入量。上压很快。如是流出的泥少堵死了注浆管，需打开阀门清除泥少；如是水压较大，属于小裂隙，则应在其附近布设泄压注浆孔。6.7注浆结束标准6.7.1单孔注浆结束标准单孔注浆结束标准：为防止周围钻孔大量跑浆，要将其它注浆孔阀门打开一半，待出现浓浆时，将其阀门拧紧封死，注浆孔达到终压，欲堵的出水点不再漏水，10分钟后打开注浆孔口放浆阀不漏水，可结束本孔注浆。6.7.2结束注浆标准注浆结束后集中出水点不大于0.2m3/h.。注浆段井筒残余水量3m3/h。注浆结束后，注浆孔口管的外露部分要割除。7、劳动组织注浆作业采用“三八”制作业。人员配备见下表：注浆作业人员配备表工种小班人数（人）圆班人数（人）备注值班队长13全面指挥班长13电工13技术员13负责技术、记录机修工13负责维修注浆工26注浆掘进工26打眼、埋管倒灰工412配浆、搅拌把钩工26信号工26负责井上、下信号合计17 51不包括其他辅助人员。8、安全技术措施注浆期间所以工作人员除必须严格遵守立井施工的应该安全措施外，还必须执行以下措施。1）所有工作人员都必须严格执行现场交接班制度，有关注浆操作人员（包括钻工、司泵工、倒灰工、搅拌工、注浆工、检修工等）必须经过短期安全技术培训后方能上岗。2）立井下放或提升设备时，必须捆绑牢固，并事先与绞车房联系好，确认无误后方可开车。3）吊盘上与注浆无关的器具及杂物一律升井。4）作为工作盘的上层盘和下层盘所有孔口必须用50 mm厚木板封严并与吊盘连接牢固。5）打眼时，必须把吊盘固定好，防止吊盘晃动引起断钎伤人。6）工作盘上所有工作人员必须系好保险带。7）升降吊盘时，信号工密切注意吊盘运行情况，并提醒盘上工作人员，看好各种管路及电缆，特别是井底的排水管一定要有专人看护，以防碰动。 8）搅拌水泥浆时，严禁有结块水泥，拌制好的水泥浆一定要通过过滤筛过滤后方可使用，以防堵塞吸浆笼头。9）注浆泵等设备下井前必须进行检修、试运转，确无问题后方能下井。10）注浆前要对整个管路系统做压水试验，检查管路上的所有接头、阀门及管件的耐压能力，如有不符合要求的及时更换或调整，直到符合要求时方能开始注浆。11）注浆泵及输浆管各接头要绑紧接牢，注浆过程中，盘上工作人员应观察接头情况，并应避免开孔口管位置，避免跑管伤人。12）井下电器设备一定要采用防漏电装置，并保护好盘上所以电缆。13）注浆人员严格执行注浆泵操作规程，佩戴防护眼镜、乳胶手套，注浆管路要牢靠，以防脱出伤人，放浆时，要注意安全，人员避开放浆阀门，防止浆液溅入眼内。14）由于井壁砼未到养护标准龄期（28天），注浆压力不能超过1.5Mpa，井壁砼的养护龄期达7天以上的方可造孔注浆，且时刻注意压力表变化情况，发现异常情况及时处理。15）注浆前要检查泵完好情况，周围是否有障碍，人员是否站在安全地点。16）技术人员跟班作业，并做好注浆原始记录及签证工作，井下所有工作人员时刻观察井壁情况，发现问题应立即停止注浆，并向技术人员汇报。17）注浆结束后，应立即用清水冲洗管路和注浆泵。18）严禁酒后上岗，严禁班中打闹。19）吸水泥浆管及吸水玻璃管做好标记，不能混用，用完后冲洗干净，以防堵塞。20）注浆时指派专人观察井壁，发现井壁有掉皮、开裂、凸起等异常现象应立即通知打开卸压阀、关闭孔口阀门及注浆泵，冲洗注浆管路，待卸压后，双液封孔。21）上下物料时，井上下把钩工必须做到目送目接，绞车司机一定要做到提升的物料慢速通过三盘。22）井下加强通风，并做好地面雷雨防水工作。23）其他未尽事项严格按有色矿山安全规程、立井防坠等有关规定执行。9、注浆工期针对整个上段井筒的出水情况，预计主井过渡段（021.2m）井筒注浆工期为3天（含注浆准备工作）。副井井筒（0100m段）的注浆工期为20天。10、材料消耗因岩石节理、裂隙发育不同，难以估计注浆量。根据经验公式分析如下：每3.6m段高注浆量： 式中：每3.6m段高注浆量，m3。 注浆液损失系数，=1.21.5，取1.5。 浆液扩散形成的大圆半径，主=6m、副=6.75m，。r井筒半径，r=2.5m、2.75m。 1注浆高度，1=3.6m。岩石裂隙率：破碎带取=3%=0.03。充填系数：80%90%，取90%。浆液结石率，取0.8。 m3 m32、注浆量预计： Q =NQ 式中：N注浆段高数，主井过渡段（021.2m段）注浆量：N主=1+（21.2-6.8）/3.6=5 段高，另加锁口 Q主=514.3=71.5 m3由于主井暂未揭露下层岩层，是否壁后注浆待定！副井0100m段注浆量（主要集中在27m以下）N主=1+（100-27）/3.6=20 段高，另加锁口 Q主=2118.5=388.5