壁后壁间注浆方案与方法

矿业公司田兴铁矿1#主井井筒壁后壁间注浆施工安全技术措施中煤二十九工程处田兴项目部

二◦一二年七月二十日矿业公司田兴铁矿1#主井井筒壁后壁间注浆施工安全技术措施一、 工程概况司家营田兴铁矿位于省滦县响瞠镇境，距唐钢55km,北距京山铁路滦县车站约14km，西距迁（安）（妃甸）铁路约6.0km,迁铁路的菱角山站位于南区西北方向约8.5km处；平-青-大公路从矿区北侧、东侧通过，交通运输十分便利。1#主井设计井深670m,井筒坐标：X=4391203.0,Y=40394396,Z=+20m，井筒直径5.6m,净断面24.62朮表土段为冻结法施工，冻结深度210m,井壁设计为双层井壁外壁均采用钢筋砼支护， 外壁支护厚度分别400mm、350mm砼标号C40;井筒从202.7m-401.8m井壁设计为单层素砼支护，支护厚度为400mm,素砼的标号为C40;井筒从401.8m-505m支护厚度变为600mm素砼，标号为C40。原1#主井由建设施工，据移交井筒资料显示，现1#主井掘进井深304.5m,砌筑成井深度299.5m剩余掘进工程量365.5m（304.5m-670m）。测定井筒涌水量90m3/h，其中，井筒井壁涌水量约50.m3/h，工作面涌水量约40m3/h。目前1#主井正在进行井筒装备改造。根据1#主井井筒施工组织设计要求，井筒装备改造完成后，对井壁进行注浆堵水及壁后充填加固注浆施工， 以改善井筒施工作业环境，确保后期井筒掘进施工安全、质量、速度。根据上述情况， ，经建设单位、监理单位、施工单位研究决定对 1#主井进行井壁堵水及壁后、壁间充填加固注浆。为保证注浆期间施工安全，依据《田兴铁矿 1#主井井筒施工组织设计》，特编制井筒壁后、壁间施工安全安全技术措施。二、 工程地质及水文地质条件（一） 、地形地貌矿区位于滦河侵蚀堆积洪冲积平原区， 亚区属于滦河河漫滩阶地，主要分布于现代河床两侧，沿河流走向多成条带状分布，西北高东南低，地势较平坦，地面坡降小于2%o,地面标高18〜22m左右，阶地前缘高出现代河床2.0m左右，地表岩性以粉细砂、粉土为主，下部砾卵石，局部有湖沼相淤泥沉积。（二） 、水文地质本区河流基本为由北向南注入渤海。由于受地形地貌的严格控制，各河流的流量及水位变化及悬殊。矿区附近河流均属滦河水系，主要有滦河、新河、溯河等，根据矿区含水层的富水性、含水介质的结构特征以及地下水的赋存、 运移条件，矿区地下水划分为第四系松散岩类孔隙含水组和基岩裂隙含水层（带） 。1第四系松散岩类孔隙含水组⑴、第I含水组：本组地层以上迭阶地型式假整合于上更新统之上， 构成滦河漫滩阶地和滦河一级阶地。主要以砂、圆砾、卵石组成，一般卵石粒径在 3〜5cm,最大可达15cm以上，分选中等，磨圆度较好，底板标高-15.98〜10.96m,平均-2.48m,厚度5.0〜15.99m,平均14.39m,其上覆有3〜6m的粉土或粘性土。1979年孔群抽水试验时，中心孔水位降低4.86m时出水量为1732ni/d,水位降低7.03m时出水量为21251nVd。⑵、第U含水组：本组多隐伏于I组之下，部分出露地表，构成滦河二级阶地，岩性主要以粉细砂为主，单井出水量1.948.95m3/d，底板标高-2.12〜14.39m,平均10.95m,厚度6.85-22.3m,平均厚度15.6m=⑶、第川含水层组：本组水文地质特征既有平面上分区性又有垂向上分带性，上段（川1）主要含水岩性为中细砂、圆砾、卵石、含砾石粗砂，受原始地形控制，含水层起伏较大底板标高-42.61〜-134.79m平均-73.12m,厚度0〜37.68m,平均10.77m。群孔抽水试验时中心孔水位降低1.9m时，出水6855m/d,K=144m/d,矿区中部孔群抽水时，水位降低15.4m,出水量10660（〜15500t/d,K=47.7m/d。由于近年来当地工农业、小型矿业的发展，矿区及附近区域对第四系含水层的开采越来越大，尤其是当I、U含水组水量不满足时，更加大对川含水层地下水的开采，使原来有隔水层分隔的含水层互相沟通。2007年12月地矿建设工程集团隧道工程公司对矿区水文地质调查时，就明显的显示出三个含水层的水位基本一致，在进行的2个第四系含水层的单位涌水量较三十年前发生了较大变化渗透系数为K=17.87〜57.58m/d。当然这与大量开采地下水以近年来大气降水的减少有直接关系。矿区地下水水化学类型为HCO—Ca+Mg水，矿化度为0.59g/L,PH值8.41。2、基岩裂隙含水层（带）矿区基岩为一套变质程度较浅并经受不同程度混合岩化的古老变质岩系，经过长期的地质作用，形成统一的裂隙承压含水层。依据其成因、裂隙发育程度以及岩体的埋深条件不同，将岩裂隙含水岩系划分为古老风化壳裂隙含水带与深部构造裂隙含水带两部分。（1）古风化壳裂隙含水带全风化带：分布于古风化壳的顶部， 直接与第四系地层接触。岩石结构松散大部分变质变色，多呈黄白色和浅黄色，风化岩芯多呈块状，可见原岩结构，局部为残积土。单位涌水量q=0.0056L/s.m，渗透系数K=0.05m/d。富水性、透水性均较差，但持水性强。半风化带：岩石风化变质程度较浅，组织结构完整，岩芯呈块状、短柱状。在此带中，风化裂隙与构造裂隙往往以迭加的形式出现，附之以地下水的溶蚀淋滤用，致使基岩裂隙开度增大。前期抽水试验结果表明：单位涌水量q=0.003〜0.08L/s.m渗透系K=0.013〜0.362m/d，水化学类型为HCO+CI-—Ca+Na型水，矿化度0.52g/L，PH值7.02。⑵深部构造裂隙含水带本带由古风化壳以下的断裂破碎带组成，包括断层带和断层影响带。平面上集中分布在S9至S18线间，垂向上赋存-120（或者-180m）之间，厚度变化较大，由15〜200m不等，一般50〜100m根据前期抽水试验资料，单位涌水量仅0.011卅巾-m，渗透系数K=0.049m/d,在断层影响带单位涌水量为0.175m/h•m,渗透系数K=0.55m/d。岩性根据1号-2号主井间孔及2号-3号主井间孔钻孔资料，1#主井井筒穿过岩层为黑云变粒岩，主要为坚硬岩石，硬度9<f<13。、井筒涌水情况分析原1#主井由建设施工，据移交井筒资料显示，现1#主井掘进井深304.5m,砌筑成井深度299.5m测定井筒涌水量90m3/h，下段井壁质量较差，大部分水为下段井壁的水。目前1#主井正在进行井筒装备改造。根据1#主井井筒施工组织设计要求，井筒装备改造完成后，先进行壁后注浆，然后再进行工作面预注浆施工。其中，井筒冻结段解冻后，井壁在地应力等作用下，易形成环形裂缝 .井筒浇筑砼时，模板接茬处及井壁薄弱处都容易产生裂隙，井筒 210m以上段井筒涌水主要是冻结法施工解冻后遗存的冻结水及井筒壁后含水层水通过岩石裂隙导通进入井壁后，然后通过井壁裂隙涌入井筒 ，造成井壁涌水量增大，恶化工作面作业施工环境。基岩井筒段涌水，主要是基岩含水层水，通过井壁裂缝及工作面岩石裂隙涌出。根据井筒检查孔资料显示，1#井筒剩余365.5(304.5m^670m)段未发现大的断裂构造，但岩体的主要构造结构为节理裂隙密集的破碎带，破碎带岩质松散、W、V类岩体。破碎带在应力状态下受到改变及地下水的作用，可能会出现瞬间涌水现象。四、注浆施工方案待井筒装备改造结束后，进行井筒排水，随着井筒水位不断下降，在排水的同时，利用吊盘进行井筒壁后壁间堵水加固注浆施工五、注浆施工及参数设计(一)井筒壁后注浆施工1、施工前的准备工作形成排水系统井筒安设一路①133X5mm无缝钢管作为排水管，一路①159X5mm无缝钢管作为压风管，并作为备用排水管。吊盘二、三层各安设一台MD85-80X9的卧泵。注浆泵站设置在地面1#井口房西侧水泥库旁设置注浆站，在地面挖一个二次搅拌池，搅拌池长1.5m宽1.2m深1m池红砖砌筑，用灰浆抹面。池旁边布置2TGZ-70/210及ZBY-50/70型双液注浆泵各两台(其中一台备用)，1m3电动搅拌罐1个，水玻璃桶1个，清水桶2个。输浆、打眼管路的敷设利用悬吊动力电缆绳捆扎2路①25mm高压胶管，从地面输送浆液到工作面作为输浆管路，先将高压胶管放到吊盘上，从井口自上而下敷设，管路吊挂采用10#铁丝双根捆扎，捆扎点间距6m。所有管线与吊盘的安全间隙不小于300mm高压胶管连接必须使用合格的U型卡正规插接。施工时，两人一组，一人盘放胶管，一人上卡缆固定。注浆管路的耐压强度不少于25MP&打眼时，其中一路高压胶管作为压风管使用.在二层吊盘上进行打眼注浆工作。供电、照明、信号、通讯要求电源包括：380V电源一趟电缆，用于地面电焊机供电。 220V电源一趟，用于井口照明。井下照明采用个人佩戴矿灯。井口房至主井绞车房采用井筒施工信号。注浆通讯采用声光信号、无线对讲机，(对讲机一套使用，一套备用)，为确保井筒通讯安全，手锤敲击吊桶作为应急备用信号。防坠落在井筒吊盘上施工时，为防止器具掉落，要求打眼设备及所有工器具设有留绳，留绳必须生根可靠。2、注浆施工(1)注浆方式本次米用下行式注浆，由上而下逐步推进注浆。设计注浆段高299.5m,按4m间距，共布置74层注浆孔，注浆孔间距为2m,每层布设注浆孔8个，共计布孔592个。为提高注浆效果，设计相邻两排孔应菱形交叉布置，施工上、下两排孔时尽量避免在同一垂直线上施工时，可根据井壁出水情况，适当调整注浆孔布置层数及每层布置注浆孔的数量。针对井筒明显出水点，可在集中出水周围 300-500mm围增打2-3个孔，对出水点进行封堵。（2）注浆孔结构及埋设采用YT-28风钻，①42mm“一“字型合金钻头，①22X1000mm中空六角钢钎打眼造孔，先施工0.5打深的孔口管孔，在将麻丝缠绕在孔口管上并浸上水玻璃后在孔口管丝口端安设废旧高压球阀，用大锤将孔口管撞入孔，外露长度 50mm,再采用①28mm钻头钻进至表土段为450mm进行壁间注浆，基岩段设计钻孔深1.5m,在孔口安装高压球阀，连接注浆装置注浆。如钻透井壁后，孔出水较大时，应立即抽出钎子，及时在孔口安装高压球阀进行止水。为控制孔深，施工前可在钎子上焊接①6mm的钢筋用作限位标记。孔口管设