煤矿人工破浆施工方案

煤矿人工破浆施工专项方案一、施工准备（一）技术准备地质条件核查施工前需完成隐蔽致灾因素普查，重点查明施工区域断层、陷落柱、地下含水体及老空区分布，编制《地质说明书》并由矿总工程师审批。对普氏硬度系数3-5的煤矸石层，需通过超前探测确定破浆范围，确保与周边巷道间距不小于5m。依据NBT51030-2015规范要求，验算止浆垫厚度及强度，采用C30混凝土浇筑，厚度不低于1.2m，内置双层钢筋网（Φ12mm@200mm），并预留观测孔。方案编制与审批明确破浆参数：孔径Φ90-110mm，孔深按浆体扩散半径1.5倍设计，孔距2-3m呈梅花形布置。注浆终压设定为8-12MPa，稳压时间≥30min，单孔注浆量根据体积法计算（Q=πr²hβ，β为孔隙率修正系数1.2-1.5）。编制《应急处置预案》，包含突水、瓦斯超限等7类工况的响应流程，报煤矿安全管理部门备案。（二）设备与材料准备破浆设备配置破碎系统：采用颚式破碎机（处理能力15-20m³/h）与反击式破碎机联合作业，确保骨料粒径≤30mm；配套立式磨机（功率55kW），研磨细度控制为80%通过200目筛。注浆设备：选用UB8A双液注浆机（工作压力8MPa，流量8m³/h），配备液压活塞式充填泵（压力6-12MPa），管道采用Φ108mm×8mm无缝钢管，每200m设置压力传感器（精度0.5级）。辅助工具：风动凿岩机（工作风压0.5-0.7MPa）、注浆记录仪（数据存储容量≥16GB）、便携式瓦斯检测仪（量程0-4%CH₄）。材料验收标准胶凝材料：P.O42.5水泥进场需抽检初凝时间（≥45min）、抗压强度（28d≥42.5MPa），每批次取样3组；粉煤灰需满足细度（45μm筛余≤12%）、烧失量≤5%。外加剂：减水剂掺量0.3%-0.5%，实测减水率≥18%；速凝剂初凝时间≤5min，终凝时间≤12min，严禁使用氯盐类外加剂。孔口管：采用Φ127mm×10mm无缝钢管，丝扣精度±0.2mm，接箍与管体焊接强度≥200MPa，每批次抽检10%进行压力试验（试验压力为注浆终压1.2倍）。（三）现场准备作业面布置清理施工区域5m范围内杂物，设置警示标识（含“必须佩戴安全帽”“禁止烟火”等），安装防爆照明（照度≥50lux）及局部通风机（风量≥250m³/min）。搭建临时注浆站，面积不小于20m²，设置材料堆放区（水泥、粉煤灰离地高度≥30cm，覆盖防雨布）及废水回收池（容积≥10m³）。安全设施检查按2025版《煤矿安全规程》要求，配备自救器（有效期≥3年）、隔绝式压缩氧呼吸器（备用量2台），安装甲烷传感器（报警值≥0.5%CH₄，断电值≥1.0%CH₄）。对孔口管进行水压试验，试验压力10MPa，稳压30min无渗漏，记录压降值≤0.5MPa为合格。二、施工操作流程（一）钻孔施工定位与开孔使用激光指向仪校准孔位，误差≤50mm。采用风动凿岩机开孔，钻进至1.5m深度后退出钻杆，清理孔内岩粉，安装孔口管并采用锚固剂固定，外露长度300mm。钻孔过程中每5m测斜一次，孔斜偏差≤1°/100m，遇岩芯破碎段需降低钻进速度（≤0.5m/min），并注入清水护壁。终孔验收钻孔达到设计深度后，采用Φ89mm探孔器检查孔径，确保全孔段通畅。使用压水试验测定吸水率（q≤5L/min·m），不合格孔需重新扫孔或封堵。（二）浆体制备配比控制采用双轴强制式搅拌机（功率11kW，转速30r/min），按以下顺序投料：水（20%-25%）→煤矸石骨料（60%-75%）→胶凝材料（8%-15%）→外加剂（0.3%-0.8%），搅拌时间≥90s。实测浆体性能：坍落度18-22cm，表观黏度50-80Pa·s，2h泌水率≤3%，初凝时间4-6h（可通过速凝剂掺量调节）。过滤与存储浆体经10mm滤网过滤后进入储浆桶（容积5m³），桶内设置低速搅拌器（转速10r/min）防止离析。每小时检测一次浓度（误差±0.5%），低于设计值时补加胶凝材料。（三）人工破浆作业注浆操作初注阶段：启动注浆泵，采用“低压力、小流量”（2MPa，1m³/h）缓慢进浆，观察孔口管有无渗漏，5min无异常后逐步升压至设计终压。稳压阶段：当注浆压力达到12MPa时，保持流量稳定（3-5m³/h），记录压力-流量曲线，出现压力骤升15%或流量骤降30%时，立即启动反冲洗程序。终止标准：满足以下任一条件即可停泵：①注浆量达到设计值的120%；②终压稳定30min且流量≤0.5m³/h；③周边孔出现串浆现象。孔口封闭停泵后关闭孔口闸阀，10min内拆除注浆管路，采用速凝水泥砂浆（水灰比0.4）封孔，深度不小于1m，表面抹平并标识孔号、注浆日期。（四）作业面恢复设备清理注浆结束后，用高压水（压力≥3MPa）冲洗搅拌机、管路及储浆桶，确保无残留浆体。破碎设备需拆解检查颚板磨损量，超过10mm时及时更换。废弃浆体经沉淀池处理（上清液回用，含水率≤30%的沉渣运至指定堆场），不得直接排入井下排水系统。现场验收清理施工垃圾，恢复巷道支护（喷射混凝土厚度≥50mm），整理《施工记录表》（含钻孔参数、注浆压力、流量等），报质量监督部门核验。三、安全保障措施（一）顶板与瓦斯管理顶板控制施工前执行“敲帮问顶”，采用液压支柱（初撑力≥90kN）支护作业面，支柱间距1.0m×1.0m，迎山角3°-5°。破碎带区域增设木背板（厚度≥50mm），每循环进尺不超过1.5m。配备顶板离层仪（量程0-300mm），每2h观测一次，当位移量≥5mm/d时立即停止作业，采取注浆加固措施。瓦斯防治作业面风流中瓦斯浓度≥0.5%时，必须加强通风；达到1.0%时立即断电撤人，启用局部通风机（备用电源连续运行时间≥4h）。破浆作业采用防爆工具，严禁产生火花。电气设备需经防爆检验（ExdI级），电缆悬挂高度≥1.8m，避免挤压破损。（二）防排水与防火水害防控施工区域设置临时水沟（断面0.3m×0.3m），配备潜水泵（流量50m³/h，扬程30m），排水能力满足最大涌水量1.5倍。发现突水征兆（如挂红、涌砂），立即启动预案并撤离人员。止浆垫施工后需进行清水试压，试验压力10MPa，稳压30min压降≤0.5MPa，否则重新浇筑。消防管理注浆站配备4kg干粉灭火器（不少于4具）及消防沙（2m³），距离易燃材料堆放区≤10m。胶凝材料存储量不超过3d用量，与火源保持5m以上安全距离。电气焊作业需办理《动火许可证》，清理周边20m可燃物，设专人监护并配备灭火器材，作业后留观1h确认无复燃风险。（三）人员安全防护个体防护入井人员必须佩戴安全帽、反光工作服、自救器及矿灯，穿防砸安全鞋（抗冲击≥200J）。接触浆体作业人员需佩戴耐酸碱手套（材质丁腈橡胶，厚度≥0.8mm）及护目镜。每班作业前进行安全交底，内容包括当日施工内容、风险点（如高空坠落、物体打击）及应急避险路线，签字确认后方可开工。应急处置瓦斯超限：立即切断作业面电源，人员沿上风侧撤离至新鲜风流处，启用备用风机，待瓦斯浓度降至0.5%以下方可复工。浆体泄漏：关闭注浆泵紧急泄压阀，采用木楔封堵漏点，泄漏量较大时使用沙袋筑堤拦截，防止流入电气设备区域。四、质量控制标准（一）过程控制要点注浆参数监测采用注浆记录仪实时采集压力（精度±0.1MPa）、流量（误差≤1%）及密度（在线监测±0.01g/cm³），每孔生成《注浆过程曲线》，异常数据需标注原因并附处理记录。单孔注浆量与设计偏差不得超过±10%，否则需分析地质条件并调整后续孔参数。材料检验频次水泥、粉煤灰每200t抽检一次，抗压强度、细度等指标需符合设计要求；减水剂每50t取样检测减水率，不合格批次严禁使用。孔口管安装后逐孔检查丝扣连接，用扭矩扳手测定拧紧力矩（≥300N·m），确保无松动。（二）验收标准主控项目止浆垫混凝土强度：每组试块（150mm³）抗压强度≥30MPa，合格率100%；表面平整度偏差≤5mm/m。注浆效果：采用声波检测仪（主频20-200kHz）检测岩体完整性，波速提升率≥30%；取芯样观察浆体充填率≥90%，结石体抗压强度≥8MPa。一般项目钻孔偏斜率≤1°/100m，孔口管外露长度偏差±20mm；注浆管路无变形、腐蚀，法兰连接密封垫完好（压缩量30%-50%）。施工记录完整率100%，包含《钻孔验收单》《注浆参数记录表》《材料合格证》等，归档保存期≥5年。五、施工组织管理（一）人员配置管理人员：项目经理（持注册安全工程师证）、技术负责人（中级以上职称）、安全员（持证上岗）各1名，实行24h领导带班制度。作业班组：钻孔组（4人）、注浆组（5人）、设备维护组（2人），每班配备瓦斯检查员1名，特种作业人员持证上岗率100%。（二）进度计划采用网络图控制进度：地质核查3d→止浆垫施工5d→钻孔施工（按2孔/d）→注浆作业（按3孔/d）→验收2d，总工期根据孔数动态调整，关键线路为“钻孔→注浆”。（三）环保要求施工废水经三级沉淀（投加PAC混凝剂，投加量50mg/L）后回用，SS去除率≥80%；噪声控制：破碎机设置隔音罩（降噪量≥25dB），作业面昼间噪声≤85dB。废弃浆体采用固化处理（掺入10%水泥），固化后含水率≤20%，运至煤矿指定矸石堆场，严禁随意丢弃。六、应急预案（一）突水事故处置预警响应：当钻孔突水流量≥10m³/h，立即启动一级响应，切断电源并向调度室报告（汇报内容：地点、水量、水压、水质）。抢险措施：采用“先堵后排”方案，投放棉絮、木楔等临时封堵，同时启动主排水系统，降低水位至安全线以下。（二）瓦斯爆炸应急初期控制：发生瓦斯爆炸时，幸存者立即佩戴自救器，沿避灾路线撤离至井底车场，途中关闭沿途风门，防止风流紊乱