注浆技术课件

注浆法是将具有充填、胶结性能的材料配制成浆液，用注浆设备注到地层的孔隙、裂隙或空洞之中凝结硬化后、达到封水或加固地层的目的，从而改善受注地层的水文地质或工程地质条件。,注浆法施工,验收规范第3.1.2条立井井筒施工，当通过涌水量大于10m3/h的含水岩层时，应采取注浆堵水等治水措施。立井井筒涌水量的大小直接影响到凿井工期、成本、工程质量、施工安全和机械效率的发挥。我国70年代施工的井筒表明，涌水量每增加10m3/h，平均月进度下降20，成本提高27.5。我国自1955年在新汉矿区张庄立井施工采用工作面预注浆取得成功后，到1994年底止，应用注浆技术施工的井筒约有150多个。其中地面预注浆约70多个，工作面预注浆约80个（次），我国井筒注浆的最大深度已达1105m。此外，应用注浆技术在处理开滦范各庄矿特大透水事故中，堵住了2053m3/h的特大涌水，使矿井很快恢复了生产。,注浆法施工,规程第三十一条立井井筒穿过含水岩层或破碎带，采用地面或工作面预注浆法进行堵水或加固时，应遵守下列规定：（一）注浆施工前，必须编制注浆工程设计。（二）注浆段长度必须大于注浆的含水岩层的厚度，并深入不透水岩层或硬岩层510m。井底的设计位置在注浆的含水岩层内时，注浆深度必须大于井深10m。（三）地面预注浆的钻孔，每钻进40m必须测斜1次，钻孔偏斜率不得超过0.5。（四）注浆前，必须进行注浆泵和输送管路系统的耐压试验。试验压力必须达到最大注浆压力的1.5倍，试验时间不得小于15min，无异常情况后，方可使用。（五）注浆过程中，注浆压力突然上升时，必须停止注浆泵运转，卸压后方可处理。（六）每次注浆后，应至少停歇30min，方可提拔止浆塞，以防高压浆顶出钻杆。（七）冬季注浆施工时，注浆站和地面输浆管路，必须采取防冻措施。,（八）井筒工作面预注浆前，在注浆的含水岩层上方，必须按设计要求设置止浆岩帽或混凝土止浆垫。含水岩层厚度大，需采用分段注浆和掘砌时，对每一注浆段，必须按设计要求设置止浆岩帽或混凝土止浆垫。岩帽和混凝土止浆垫的结构形式和厚度应根据最大注浆压力、岩石性质和工作条件确定。混凝土止浆垫由井壁支承时，应对井壁强度进行验算。（九）孔口管必须按设计孔位埋设牢固，并安设高压阀门。注浆前，必须对止浆垫和孔口管进行耐压试验，试验压力必须大于注浆压力1MPa。（十）钻注浆孔时，钻机必须安设牢固。取芯钻进时，应使用能够防止顶出钻具的钻头；无芯钻进时，可使用三翼钻头，以防承压水顶出钻具。（十一）井内应设吊泵，及时排除井底积水。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。（十二）注浆站设在地面时，井上、下必须有可靠的通信联系。（十三）制浆和注浆的工作人员，应佩戴防护眼镜和口罩，水泥搅拌房内应采取防尘措施。（十四）注浆结束后，必须检查注浆效果，合格后，方可开凿井筒。,注浆材料的主要性能,粘度:粘度是表示浆液流动时，因分子间相互作用而产生的阻碍运动的内摩擦力。粘度的大小影响着浆液的可注性及扩散距离（Pas)凝胶时间:凝胶时间是指从浆液各组合成分混合时起，直至浆液凝胶不再流动的时时间间隔渗透能力:指浆液注入地层的难易程度渗透系数:浆液固化后结石体透水性高低或抗渗性强弱(m/d或cm/s)抗压强度:注浆材料自身的抗压强度和浆液结石体的抗压强度。,注浆材料及选择,注浆材料应满足以下要求：粘度低流动性利可注性好，能进入细小裂隙或粉细砂层内；浆液凝固时间可调并能准确控制，凝胶固化过程在瞬间完成；浆液固化时不收缩，结石率高，结石抗渗性能好；拉压、抗拉强度高，与砂石间粘结力大；浆液稳定性好便于保存运输；浆液无毒、无臭，对环境不污染，对人体无害，不易燃易爆，对设备、管路无腐蚀性；结石体抗地下水侵蚀的能力强，能长期耐酸、碱、盐、生物细菌等侵蚀，耐老化性能好。,常用的几种注浆材料,(1)单液水泥类浆液以水泥为主剂加一定量的外加利，用水调成浆液，采取单液方法注入。优点：资广价廉。结石强度高，抗渗性能好，注浆工艺简单易于操作、无话染缺点：水泥颗粒较粗可注性差，在细裂隙坟粗砂以下地层中很难注入通常只能注入列隙宽度大于0.150.3mm的岩层或粒径大于1.1mm的砂砾层；凝胶时间长且难以准确控制，初期强度低，浆液易沉淀析水，易被水稀释，稳定性差，地下水流速皮要小于80200m/d。,几种常用的注浆材料,(2)水泥水玻璃浆液(c-s浆液)优点：凝胶时间可以以从几钞至数十分钟任意调节，结石率可达100，早期强度比水泥浆有较大的提高，可注性好，材料来源丰富，价格低廉。在地面预注浆、在工作面预注浆、处理淹井事故等方面得到了广泛的应用，效果较好作业方式：双液注浆系统,几种常用的注浆材料,(2)水泥水玻璃浆液(c-s浆液)模数和浓度是水玻璃的两个重要参数：模数越小，SiO2含量越低，浆液的凝胶时间越长，结石体强度低；模数大，则结石体强度高，但粘度大且难以溶解。注浆时水玻璃的模数一般为2.63.0水玻璃浓度通常用波美度(Be)表示；注浆用的水玻璃浓度以30一40Be为宜，浓度太小，结石体强度低；过浓。则粘度大，影响浆液的流动性和可注性。,几种常用的注浆材料,(3)水玻璃类浆液化学注浆中最早使用的一种材料，其性能良好，来源丰富，价格低廉，对环境无污染，可注性好。固砂强度一般为0.23.0MPa，适用于松软地层加固或细裂隙岩层堵水常用：水玻璃铝酸钠浆液水玻璃氯化钙浆液水玻璃磷酸浆液丙烯酰胺类浆液（MG646，丙凝）聚氨酯类浆液（PM型和WPU型）,几种常用的注浆材料,(4)其他浆液,木质素类浆液,脲醛树脂类浆液,注浆材料的选择,(1)在基岩裂隙含水层中注浆，裂隙度较大时，可选择水泥浆或水泥水玻璃浆液；当裂隙开度较小时，可采用水泥一水玻璃浆液或水玻璃类浆液；当裂隙开度0.1mm时，可采用MG646或木质素类浆液(2)在含水砂砾层中，粗砂以上可以采用水泥水玻璃浆液，中砂以下可采用化学浆液。如丙烯酰胺类、聚氨酯类、水玻璃类等(3)对于持殊地质条件，应先注惰性材料（砾石、砂子、岩粉和炉渣）然后注单液水泥浆或cs浆液,注浆材料的选择,(4)壁内注浆，对采用MG646、聚氨酯类、铬木素类浆液。裂隙较大时，也可用cs浆液(5)壁后注浆可采用单液水泥浆或cs浆液(6)应优先选择水泥、水玻璃等资广价廉的材料，化学浆液是松散含水层注浆不可缺少的浆材，但价情较贵，有的还有毒性，因此只有在必须用化学浆材的情况下才用。,注浆参数,通常所说的注浆参数主要包括：注浆压力、注浆时间、浆液有效扩散半径、浆液流量和浆液注入量、,注浆参数的选择是注浆设计的主要组成部分，其合理与否，直接关系到注浆的效果和造价。当注浆介质条件、浆液条件、设备条件等确定以后。影响注浆效果的主要参数是注浆压力和浆液注入量,注浆压力,通常所说的注浆参数主要包括：注浆压力、注浆时间、浆液有效扩散半径、浆液流量和浆液注入量、,注浆参数的选择是注浆设计的主要组成部分，其合理与否，直接关系到注浆的效果和造价。当注浆介质条件、浆液条件、设备条件等确定以后。影响注浆效果的主要参数是注浆压力和浆液注入量,注浆压力,通常指注浆终了时受注点的压力Pz或注浆泵的表压Pb。地面预注浆时，主要观察和控制表压Pb；工作面预注浆时，观察和检查工作面上孔口(受注点)的表压Pz注浆压力主要以深度加深而增大为计算原则,浆液注入量,一个注浆孔的受注段注入的浆液量。以浆液扩散范围为计算依据。含水砂层中的注入量：,浆液注入量,含水岩层中的注入量：,注浆设备,1、混和器：混合器是两种浆液开始相遇而混合的装置，混合时浆液就开始发生物理、化学反应。2、止浆塞：实现分段注浆，合理使用注浆压力和有效控制浆液分布范围，保证注浆质量。原理：止浆塞在实现止浆时是靠机械压力使胶塞产生横向膨胀，与孔壁挤紧，将注浆孔分为上下两段，把浆液压入注浆段含水层裂隙中，保证分段注浆的正常进行。位置：止浆塞在注浆孔中的安设位置，应选择在孔壁围岩稳定，岩芯完整，无纵向(7090)裂隙和孔形规整的地方。,1.地面预注浆：40m3/h,施工工艺：注浆孔施工安装注浆设备压水试验、测定岩层的吸水率配制浆液注浆施工及效果检查井筒掘砌,地面预注浆工期,条件：含水层浅且集中，深度小于500m注浆孔的布置：圈径(大23m），数目（69），孔径（89108),压水试验：注浆前必须做压水试验目的：1、检查止桨塞的止浆效果；2、把岩层裂隙中的充填物推到注浆范围以外，以保证浆液充塞的密实性和肢结强度；3、测定钻孔的吸水量，进一步核实岩层的透水性，为注浆选用泵量、泵压和确定浆液的配比提供参考数据压水的方法：是利用注浆泵压注清水，经注浆系统进入受注裂层裂隙。一般是先用一台注浆泵压水，其流量由小逐渐增大。当钻孔耗水量大，泵的流量虽已全量，而压力仍然很低时，则可采用两台泵压水，尽量使压力控制在比注浆终压高0.5MPa左右；压水时间为1020分钟。,注浆施工注浆方式：分段下行分段上行一次注全深,在岩层松软破碎或涌水星大的厚含水层(厚度大于40m）,含水层距地表较近，裂隙比较均匀的地层内,含水层之间有良好的隔水层或垂直裂隙不发育,注浆结束标准：,达到设计终压值时，注浆终量：单液注浆为5060Lmin，双液注浆为100120Lmin，稳定2030min；即可结束注浆,1、最终吸浆量；2、注浆终压并有一定的持续时间。,达到注浆结束标准后，需压入一定量的清水把管路中的浆液全部压入裂隙中。然后关闭注浆阀，停2030min使浆液凝结后，将注浆管和止浆塞上提一段，压水冲洗管路至孔口返回清水为止。最后提出注浆器，拆除管路和设备,注浆结束后的工作：,2.工作面预注浆当井巷工程(并简、巷道)掘进到含水岩层以前停止掘进工作，利用上部不透水岩层作为防护“岩帽”，或者在工作面砌筑混凝土止浆垫(或混凝土止浆墙)，然后在工作面打钻、注浆封结合水层裂隙，再继续进行井巷掘砌的施工方法条件：含水层深且分散，40m3/h，深度大于500m需23个月左右占用井筒工期,施工工艺：工作面构筑混凝土止水垫钻孔注浆封堵注浆孔,止浆岩帽：为保证浆液态压力下沿裂隙有效扩散，并防止从工作面跑浆可采用工作面预留止浆岩帽的方法。这种方法不需工料简易可行，应优先考虑,岩帽厚度：一般26m,止浆垫：当不具备预留止浆岩帽条件时，则需砌筑人工止浆垫。止浆垫应采用强度高、封水止浆效果好并便于快速施工的材料。应尽量采用等级为C30以上的速凝混凝土。止浆垫的砌筑与养护，一般需要37天。施工条件差时，要预先处理好井帮淋水和工作面涌水，保证止浆垫质量,止浆垫类型：,单级平底型；单级球面型,注浆施工,注浆孔布置：一般为812个。宜布置在井筒荒断面的周边上，应尽量与岩层的节理、层理、裂隙等方向相交。,注浆作业：工作面预注浆与地面预注浆相似，管路安装完毕，需进行压水试验，测定吸水率及配置浆液。准备工作就绪，转入注浆工作。,3.后注浆当井筒进行永久支护后，如果出现井壁渗水、漏水、漏水带砂、壁后空洞时，采取后注浆的方法进行堵水加固条件：井筒完工后，渗水量6m3/h或有集中出水孔，出水量6m3/h施工钻孔注浆封堵注浆孔,后注浆类型及适用条件,注浆方式：分段下行式（各分段内采取由下而上的顺序）钻孔：呈菱形布置，孔距1.53.0m,孔深超出井壁100200mm。在冲积层，只作壁内注浆，严禁穿透井壁,壁后注浆施工,注浆管路：采用逐孔单进方式。同水平的其他孔口必须将注浆管紧闭，以免漏浆、跑浆；上面排列的注浆管或泄水管，应开启，用于排水、排气，防止注浆压力过大，损坏井壁。,规程第三十二条立井井筒漏水量每小时超过6m3或漏水中含砂，采用井壁注浆堵水时，必须编制施工组织设计并遵守下列规