泰源煤矿主井井筒工作面及壁后注浆施工措施

1、泰源煤矿主井井筒工作面及壁后注浆施工措施一、 工程施工概况泰源主井井筒全深516米，其中表土段23米，采用钢筋混凝土结构，支护厚度550mm，强度C25。基岩段493米，浇注C25素混凝土，支护厚度350mm。现井筒已施工至230m，232m处打眼时出现多处冒水现象。二、 地质与水文地质1、 地层根据甲方提供的ZK101号钻孔显示资料，井筒检查钻孔穿过的地层自上而下有：第四系、三叠系、二叠系上统石千峰组、石盒子组，二叠系下统山西组、石炭系上统太原组、下统本溪组、奥陶组。2、 矿区主要地层及其含水性（1） 第四系透水不含水层矿区基本被第四系覆盖，岩性为第四系风积沙下覆沙砾石层，根据钻孔揭露，厚度

2、在10.98-20.10m之间，受地形地貌的影响，并经调查实地挖沙采坑及附近竖井施工资料，矿区内分布的第四系沉积物不含水，但接受大气降水入渗补给下覆含水层，为透水不含水层。（2） 三叠系、二叠系上统石千峰组、石盒子组含水层岩性主要以砾岩、砂砾岩、粗砂岩及砂岩为主，根据钻孔资料，含水层主要位置在编号底板深度（m）厚度（m）岩性1223.1616.39砂岩：灰白色，中粒状，为含水层2238.5215.36泥岩：红褐色、灰白色、有竖向孔隙3246.788.26砂岩：灰白，中粒，为含水层4248.371.59泥岩：灰白色、泥质结构5276.3127.94砂岩：灰白色、中-粗砂粒状，为含水层6277.1

3、20.81泥岩：灰蓝色，泥质结构7309.6232.50砂岩：灰白色、中-粗粒砂状，为含水层8312.803.18泥岩：灰蓝色，泥质结构，裂隙有漏水9326.9214.12砂岩：灰白色，中-粗砂粒状，为含水层10333.977.05泥岩：灰蓝色，泥质结构11364.1330.16粉砂岩：灰白色，粗状，为含水层12366.892.76泥岩：灰黑色，泥质结构，有裂隙13377.4910.60粉砂岩：灰白色，粗状，为含水层14385.187.69泥岩：灰色、深灰色，泥质结构15385.740.56碳质泥岩：黑色、裂隙面上具有钙质及菱铁矿薄膜（3）奥陶系主要为灰色石灰岩，青灰色生物碎屑岩夹灰白色石英砂

4、岩，石灰岩结晶程度好、致密，含水甚微。3、 施工涌水情况2009年3月20日9时掘进到225m229m段。9点10分打眼时涌水量增大，12点15分施工方测得涌水量为65m³/h，3月22日15点测水，涌水量65.94 m³/h。3月23日18点对主井涌水量又进行再次检测，此时水位已到达223m处测水量64.27 m³/h。三、 钻注方案的确定1、 注浆方案的选择根据地质条件及水文情况与已揭露的含水层的情况，对已挂井壁的含水层进行壁后注浆。对已揭露的含水层采用打止浆垫进行工作面注浆。（1） 止浆垫厚度计算B=PO×r/+0.3r=11×2.9/1

5、6+0.3×2.9=2.86m式中：B 止浆垫厚度mPO注浆终压MPR井筒半径 m砼抗压强度MP，取28天强度2/3经计算，B=2.86m，取2.9m。（2） 注浆孔的布置从钻机性能和架设方面考虑，决定布置为径向斜孔，倾角86°30，孔口圈径=5m，在净径上均匀布置10个孔。埋设73mm×3.5m空口管。井筒中心布置1检验钻孔。见钻孔剖面图。钻孔剖面图 5000 350 80000 86°307500 7500（3） 注浆参数1）注浆压力：注浆压力通过人为控制，工作面注浆终压为静水压力的2倍；壁后注浆终压为静水压力+1.5Mp。2）注浆泵量：控制泵量的原

6、则是由大到小，直到注浆泵本身的最小泵量，初始泵量开至初始期压力位，由此时的泵量逐渐减到终量，压力升到终压。3）泵液注入量：根据公式：Q=VaBn/m其中：V为注浆加固体积，按扩散半径5米计算n为岩石孔裂隙，根据情况取3%B为浆液充填系数，取0.93A为浆液消耗系数，取1.3m为浆液结石率，为0.85则Q=26720(工作面)+2520 (壁后) ×3%×0.93×1.3/0.85=1248m2.(4)注浆结束标准主要由两个标准来确定，第一，一孔中的注浆结束标准，第二，注浆结束标准。第一，一孔中的一次注浆结束标准是指达到量标准，即注浆终压终泵量和预计注入量，其中的终

7、压和终泵量要严格明确控制，对注入量要按实际情况，凭经验和前两量的变化来判断。第二，全段注浆结束标准以本段所有孔全部注浆结束。注浆结束后，总涌水量不大于5m3/h，如超出则采取壁后注浆。2、 注浆材料（1） 浆液组成：采用以水泥单液浆为主，水泥水玻璃双液浆为辅，水泥采用42.5R普通硅酸盐水泥，浆液水灰比为0.75：11.25：1。水玻璃采用液体硅酸钠水玻璃，浓度为40BE，模数2.42.8。（2） 浆液配置1）先把水玻璃调到要求的浓度成为S液。2）按水灰比0.75:11.25:1调好水泥浆放入搅拌桶内成为C液。3）采用双液泵，选择S、C液配比，两液的配比为0.3:10.6:1。3、注浆设备及机

8、具（1）钻机：采用SGZLID煤矿用坑道钻机，钻孔注浆用89mm钻头。（2）注浆泵：采用2TGZ60/210型双液注浆泵。（3）拌制水泥浆采用搅拌桶，容积150升。（4）机具1）空口管，选用73mm×3.5m无缝钢管，一端焊有与2.5寸高压球阀相连的法兰盘。2）注浆器，用于连接孔管与输浆管的器具，由高压球阀、法兰盘和抗震压力表等组成。高压球阀采用10MPa压力球阀。3）混合器，用于混合C、S两种浆液，注入岩层。附：注浆设备、机具材料一览表注浆设备、机具、材料一览表序号名称规格型号单位数量备注1坑道钻机SGZLID台42注浆泵2TGZ60/210台43搅拌桶150升台44高压球阀1寸5

9、MPa个405高压球阀2.5寸2.5MPa个56高压胶管1寸米157混合器孔口个108钻杆42mm×2m根1209钻杆22mm×2.5m根3010钻头89 mm个1011钻头56 mm个8012注浆管1寸根1013滤水管500mm带法兰盘根414红砖块2100015砼C25方9016空口管73mm×3.5m根2017空口管1.2寸0.5m根60018麻千克4019法兰盘160×20个2220大锤2磅把421水泥普硅42.5吨80022水玻璃40BE吨13523防尘口罩副36024乳胶手套副180其他均用井筒施工时的设备四、 钻注施工前的准备工作1、 排水

10、利用现有的排水系统排水2、 压风、供水、供电、照明、信号、通风、提升利用井筒掘进用压风、供水、供电、照明、信号、通风、提升等设施。4352 5000615000 10987止浆垫平面图 预埋孔口管砼止浆垫滤水管滤水管 2900滤水层塑料布 1200止浆垫剖面图3、 止浆垫施工施工止浆垫时必须先将井底的浮矸清净。然后将孔口管、滤水管、滤水层充填注浆管按设计位置固定好后充填红砖施工滤水层。滤水层厚度1.2m，滤水层施工完后铺一层塑料布，然后浇注砼，砼强度为C25，浇注砼时用两台潜水泵从滤水管向外排水，浇注期间要保持水位不超过滤水层。详见止浆垫平面图及剖面图。4、 止浆垫加固止浆垫养护7天后，先对滤

11、水层进行注浆充填，注浆充填采用水泥水玻璃双液浆，滤水层充填完后对滤水管注浆充填。然后对止浆垫进行加固，以止浆垫不漏水为准。五、 钻注施工将钻机安设好后，经检验钻机无误后，对孔口管进行耐压试验，试验时间不少于30分钟，以孔口管不松动、不漏水为合格，然后安装2.5寸高压球阀，即可从孔口管进行钻注施工。严格按钻机操作规程进行操作。钻进过程中时刻注意观察钻孔内岩粉的排出情况，掌握钻进深度，钻井过程中如有水，且水量大于20方每小时，则停止钻进，进行注浆；如果水量不大则钻到设计深度再注浆，注浆压力达到终压后持续20分钟关上球阀钻另一孔。钻完一个孔后，如果没水，则封孔后钻另一孔。钻孔顺序为1#6#2#7#3

12、#8#4#9#5#10#11#3、 注浆施工（1） 工艺流程水泥浆液按配比要求，经一次搅拌，二次搅拌后放入浆液筒。水玻璃浆液按配比要求，调成需要的浓度，放入另一浆液筒，开动注浆泵风别吸入水泥浆和水玻璃压入混合器成为混合液，经高压胶管、阀门、注浆管进入注浆孔，扩散到含水裂隙，充填并固化行程隔水帷幕。（2） 注浆压力的控制根据三个阶段的变化，要人为控制压力，初期压力维持时间较长，中期压力维持时间较短，当达到终压时，维持20-30分钟即可。（3） 注浆量的控制注浆量是按压力的要求而控制调节的，压力升高时，泵量要调小，压力降低泵量要调大。（4）浆液注入量的控制控制浆液的注入量比较困难，一般由经验来分析

13、判断。如果一个孔段注入浆液量大于70方，则采取间歇注浆或加大浆液浓度的方法来达到三量要求。（5）注浆结束标准按“三量”要求的结束标准结束注浆（6）注浆过程中注意事项A、当注浆泵压力突然增加，而注浆管口压力无明显变化，说明注浆管路堵塞，应立即处理，使其畅通。B、注浆初压，若孔口压力表突然增大，并非注浆已达终压，而是注浆孔阻塞此时应立即停注，待浆液初凝后重新扫孔，再继续注浆。C、若注浆表压力骤然下降为零，钻孔表压已也小于注浆静压，表明注浆泵排浆阀发生故障，应立即停注进行处理。（7）扫孔和复注如果一个孔注入浆液量大于70方，则采取间歇注浆或加大浆液浓度的方法来达到三量要求。而且待浆液凝固后进行扫孔和

14、复注。六、 壁后注浆根据井壁结构和地质条件及涌水量情况决定对210226m井壁渗水段采取壁厚注浆全面封堵。采用深孔与浅孔相结合，注浆孔呈三花形布孔，孔深度进入井壁11.5m，注浆孔数根据注浆情况而定。1、 施工顺序先注含水层的两端，再取上行式注浆，下行式复注。2、 钻孔注浆孔采用三花形布孔，孔间距1500*2000mm3、 孔口管安装钻好孔后，将注浆管用麻线缠好，用锤打入500mm长，安装高压球阀，即可从注浆管注浆。4、 注浆施工水泥浆液按配比要求，经一次搅拌、二次搅拌后放入液筒。水玻璃浆液按配比要求，调成需要的浓度，放入另一浆液筒，开动注浆泵分别吸入水泥浆和水玻璃压入混合器成为混合液，经高压

15、胶管、阀门、注浆管进入注浆孔，扩散到含水裂隙，充填并固化，形成隔水帷幕。七、 劳动组织与施工工期1、 劳动组织钻注施工以注浆技术工种为主掘进队配备足够的劳动力，形成三个班组，采用“三·八”制作业方式，详见劳动力配备表。劳动力配备表班组工种每班班组备注钻注班组注浆技术工39验收员13推车工412推水泥绞车工412把钩工412信号工412机电工26拌料工39注浆泵司机26钻注工39跟班队长13队长1合计31942、 施工工期钻注施工工期自准备开始，到注浆结束拆除止浆垫为止。各工序的工期分别为准备2天，孔口管安装和止浆垫施工4天，壁后注浆3天，止浆垫充填加固2天，正常钻注施工30天，收尾2

16、天，止浆垫拆除1天，合计44天。八、 安全技术措施1、严格贯彻执行原井筒施工的有关提升，通风，防坠等方面的安全技术措施。2、严格贯彻执行安全生产管理的各项规章制度和岗位责任制，以确保钻注施工的安全、快速、优质。3、提前检修排水设备，保证处于完好状态，各岗位工种必须坚守岗位。4、严格按各设备机具的操作规程进行操作。5、安装钻杆注意事项：1） 钻杆应不堵塞、不弯曲、丝扣未磨损，不合格的不得使用。2） 接钻杆时要对准丝扣，避免歪斜和漏水。3） 装钻杆时必须一根接一根依次安装。6、钻探操作注意事项1）钻孔孔深度必须达到设计要求，钻进过程中要时刻准确掌握钻进深度盒钻孔内涌水情况。2）钻探人员穿戴要整齐、利落、衣襟、袖口、裤脚必须束紧。3）启闭开关时，注意力要集中，做到手不离按钮，眼不离钻机。4）禁止用手脚直接制动机械运转部分，禁止将工具和其它物品放在钻机、水泵、电机保护罩上。5）采用清水钻进时，要确保有足够的水量不准打干钻。6）钻进过程中，一旦发现“见软”、“见空”、“见水”和“变层”应立即停钻，丈量残尺并记录其深度。7） 若发现孔内涌水，应测定水压、水量。7、 注浆操作注意事项1）注浆前，首先用水冲洗管路及钻孔，耐压试验压入水量为钻孔体积与管路体积的35倍，检查注浆孔是否畅通，有无堵塞现象。2）压水结束后，如水情况符合要求，可根据单位吸