辅助运输巷工作面探水预注浆设计方案.docx
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辅助运输巷工作面探水预注浆设计方案
山西介休鑫峪沟德隆煤业有限公司
辅助运输巷探放灰岩水、预注浆设计
2018年5月
会审单位及人员签字
编制人：
时波、郝锋军年 月 日
施工单位：
年 月 日
机电部：
年 月 日
技术部：
年 月 日
安全部：
年 月 日
通防部：
年 月 日
生产部：
年 月 日
机电副总经理：
年月日
通防副总经理：
年月日
生产副总经理：
年月日
安全副总经理：
年月日
总工程师：
年月日
总经理：
年月日
第一章、工程简况
根据《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》及山西省有关防治水文件为确保辅助运输巷安全施工在距距7#煤顶板K4灰岩进行了超前探水施工。
1、）辅助回风巷断面设计为半圆拱形，现工作面标高为：
+729.324m，倾角为-19°净宽<）m，净高<）m，断面积<）㎡，掘进断面积<）㎡，现为锚网支护。
2）、水文地质分析：
辅助运输巷施工要穿K4灰岩而该层涌水量较大，根据5月5日早实测，工作面单孔涌水量超过7.5m³/h，主要出水点位K4位于石灰岩，该矿<现施工）主立井在该含水层打钻时单孔φ108出水89m³/h。
并根据此层位含水层分析：
该水层为K4石灰岩含水层，为保证辅助回风巷顺利通过此段含水层。
特此编制本探水注浆设计及安全技术措施指导施工。
3、）主要设备：
钻机型号：
ZLJ-200A型
注浆机：
ZTGZ-105\120、KYB-80/120SK各一台
第二章、施工前准备
1、在施工前，要求施工单位将打钻所需的材料。
工具和设备提前准备到位，不能因为准备不充分而影响施工。
施工单位要组织施工人员认真学习探防水、及注浆安全技术措施，并熟悉掌握钻机的性能、使用和维修知识。
2、在运输钻机和设备时，运输人员要轻拿轻放，避免设备因受力碰撞而受损。
3、钻机及其附属设施及各部件间的连接要牢固可靠，并在每次使用前进行仔细检查，确保施工的安全经试运转合格后，方可开钻。
。
4、每次开钻前，检查钻杆接头的牢固情况，严防脱事故的发生；钻杆要达到不堵塞、不弯曲、丝口不磨损。
5、钻探地点安排一名瓦斯检查员现场顶班，随时检查有害气体含量，当发现瓦斯浓度达到或超过1%时，必须停止钻探。
6、工作人员进入钻场必须首先检查钻场及其周围的安全状况，如有不安全因素，必须处理后，方可进行钻探。
7、在打钻的地点附近安设专用电话或报警装置，并保证随时能与调度室联系。
8、保证钻场有足够的空间，便于施工。
9、技术人员和探防水人员必须亲临现场，依据探防水设计，确定主要探水孔德位置、方位、深度以及钻孔的数目。
10、备足堵水材料。
如：
坑木、木塞、木楔、锯、斧等，以便出水或来压时用。
11、供电
钻探施工中，电源来自井下区变电所，供电经DW80-350开关接至D200开关，再用不同平方电缆，经过综合保护开关，供各机械设备使用，电缆要吊挂平直，电缆钩每3M一个，电缆的垂度不大于50mm。
配电点设置在距施工地点100m以外的安全地点，必须采用风电闭锁检漏继电器等设备。
12、铺设排水管路、完善排水设备必须具备200m3/h排水功能，防止出水淹井。
2、）工作面准备
1、施工前，工作面耙净活矸，撤除与本施工无关机械及器具，为施工创造空间。
2、清除工作面向后二十M范围内浮矸，因为本次注浆需在底板布置钻孔，浮矸必需清净至硬底。
3、工作面右手帮施工深的泵窝，放入潜水泵。
并保证工作面有足够的备用水泵。
4、选好料场准备好足量硅酸盐P42.5水泥与水玻璃。
5、钻机、注浆泵等钻孔注浆设备在地面检修完好，并试运行正常后，入井。
6、工作面选定场地，设注浆站。
注浆站处设两个水泥搅拌池，一个水玻璃池。
水泥搅拌池可采用两个0.8t的V型矿车，利用斜井坡度，在第一个矿车底部设一阀门，第一个矿车内浆液搅拌完成后，将浆液放入第二个矿车内继续搅拌。
注浆笼头放入第二个矿车吸浆。
第三章注浆设计
在施工中若工作面正面墙壁及帮上出水或有溢水现象可采用下述<一）进行壁后封堵：
一、壁后注浆
1、钻孔尺寸：
风锤钻孔，钻孔直径φ42mm。
钻孔深度1.8m。
2、花管<注浆管）：
花管选用1寸2无缝钢管，即外径为φ38mm无缝钢管。
注浆管长度为1.5m。
注浆管埋入深度1.4m，在注浆管其前段1m段内，每5cm均匀布置三个φ10mm的孔，以利于浆液扩散。
花管外端连接1寸半高压球阀，再加工一变节，将球阀再与高压注浆管相连。
高压球阀，用以注浆完成后封闭注浆管。
3、注浆压力：
设计注浆终孔压力4MP。
注浆时视跑浆情况，可适当调整注浆压力。
4、壁后注浆完成后，若壁后注浆导致出水点集中在一个较大裂隙出水口时，且大裂隙出水较大时，必要时使用马丽散进行堵水。
5、浆液的选择：
采用42.5R普通硅酸盐水泥、40波美度的商品水玻璃双液浆，水泥浆水灰比0.8：
1，水泥浆与水玻璃体积比为1：
1。
2、工作面预注浆
1、布孔方式：
根据巷道掘进方向与K4石灰岩斜交，裂隙分布不均匀，因而采用放射状巷道孔布置。
相关钻孔方位<）终孔位置超出巷道荒断面轮廓线13~15M左右。
2、钻孔数量：
根据矿方施工需求，首先在工作面布孔3个，扫孔后根据情况补打2个。
钻机与注浆泵的选用：
钻孔选用ZLJ-200A?
钻机，配Φ42mm×1000mm钻杆钻进。
钻头选用φ75mm与φ130mm两种，分别用以注浆钻孔与孔口段钻孔的钻进，注浆机：
ZTGZ-105\120双液四档型。
3、孔口管的选择：
孔口管采用Ф108×4m无缝钢管加工，加工长度4.0m。
钢管中部电焊麻点。
防止钢管在孔内滑动，钢管上部焊高压法兰盘。
其中埋设3.8m，外露200mm。
4、浆液选择与造浆
水泥浆浆液浓度为2：
1、1.5：
1、1：
1和0.8：
1，根据压水实验选择浆液初注浓度。
选用40波美度的商品水玻璃。
水泥造浆先在搅拌池内加入定量清水，再按照配合比掺入水泥，进行搅拌，将初步搅拌好的水泥浆放入二次搅拌池内进行搅拌。
初注为单液水泥浆，每个孔注浆水泥浆的浓度先稀后浓度。
设专人详细记录注浆泵压力、工作面压力、流量等数据，正常吸浆量为吸水量的80%为正常，根据实测注浆压力和吸浆量调整浆液浓度。
复注时添加30～45%的水玻璃，吸浆量过大或跑浆时，增大浆液浓度的同时，可注入水泥、水玻璃双浆液，浓度为1：
0.6～1：
1。
5、注浆终压
取P=2.0Pz=2.0×3=6Mpa
P-结束注浆时受注点最大压力，Mpa
Pz-静水压力，取静水压力为3Mpa
7、浆液扩散半径
依据矿资料所述，7#煤层上覆石灰岩理极发育，呈破碎与极破碎状。
因而浆液扩散半径取10m。
7、扩散半径验算:
R=（2～3>L,式中：
L=（120～150>r
R式中取2L，L式取120r
L=120×18=2160mm
R=4320mm
R-浆液有效扩散半径mm
L-爆破裂隙长度mm
R-药包半径
在注浆完成后的掘进施工中，实际扩散半径能够满足爆破施工的要求。
8、注浆量
单个预注浆钻孔注浆量<初注单液浆，复注双液浆）
Q钻=aπR2Hηβ/m
=（1.2×3.14×102×70×0.03×0.85>/0.67
=1004m3
a--损失系数1.2
R--扩散半径10m
H--注浆段长度70m
η--岩石裂隙率3%
Β--注浆有效充填系数0.85
m--结石率0.67
Q总=nQ钻=6×1004=6024m3
单个壁后注浆孔注浆量<双液浆）
Q钻=aπR2Hηβ/m
=（1.2×3.14×22×3×0.03×0.85>/0.67
=3.87m3
a--损失系数1.2
R--扩散半径3m
H--注浆段长度70m
η--岩石裂隙率3%
Β--注浆有效充填系数0.85
m--结石率0.67
Q总=nQ钻=110×3.87=425.7m3
在实际施工中，注浆量受地质情况影响较大，注浆量按现场实际使用量为准。
第四章、工作面预注浆
一、钻孔施工
1、孔口管的加工
孔口管采用Ф108×4mm无缝钢管加工，加工长度4.0m。
钢管中部电焊麻点。
防止钢管在孔内滑动，钢管上部焊高压法兰盘。
2、搭设钻机平台~
首先在工作面将ZJL-400型钻机组装完毕，并试运转，运转正常后,根据钻孔位置，用宽×高×长=120×120×1200mm的道木打“井”字架将钻机底座垫实，将上钎卡孔对准探孔口位置。
然后在迎头面适当位置打4根Ф18×2000mm高强树脂锚杆并卡上短钢丝绳套挂上3个手拉葫芦与钻机底盘四角拉紧固定牢固。
最后根据钻孔方位及角度调整钻机导向架。
3、孔口管的埋设
开孔前根据钻孔位置先将钻机安装牢固并将钻机角度按探孔角度调整好后方可钻进。
钻进深度3.0m，直径113mm。
停钻用水将孔内岩粉冲洗干净，退出钻具。
插入孔口管并在距法兰盘500-800mm处缠上厚10-20mm的麻丝，然后用大锤垫上木板将孔口管打紧，孔口管埋设深度2.8m，外露0.2m。
然后用四根Ф18×2000mm高强树脂锚杆和四股8#铁丝将孔口管拉紧固定牢固。
最后向孔口管埋设孔内注水泥水玻璃双液浆。
注至孔口均匀冒浆、无气泡后停止注浆。
注浆机采用ZTGZ-105\120型双液注浆机，注浆液配比，水泥浆配比为水泥：
水=1：
0.8。
双液浆配合比为水泥浆：
水玻璃=1：
1。
孔口管注浆结束8h后方可用Ф75mm钻头扫孔，扫孔深度4.0m。
扫孔完毕后对孔口管打清水作耐压实验。
实验压力为预终孔压力6Mpa，并稳定30in，孔口管周围不跑水为合格，否则重新补注。
4、注浆孔钻进
1）钻机选型选用一台ZLJ-200A?
钻机，配Φ42mm钻杆钻进，选用φ75mm与φ130mm合金钢钻头两种。
2）钻进前准备
检修钻机完好情况，发现故障立即处理；接好钻机供水管路，准备好排水系统，检查工作面附近的井筒支护情况，孔口管装好高压阀门，确保施工安全；钻机下至钻机平台，按设计的位置和角度把钻机固定好，采用地锚滑轮固定牢固。
3）钻进顺序
注浆孔施工按照对角度施工，钻注单行作业，钻机施工钻孔完毕，注浆泵立即向孔内注浆。
注浆顺序根据打钻固管顺序，注浆时必须时观察钻孔情况，一旦发现钻孔跑浆，必须立即停止注浆，及时处理。
二、注浆施工
1、注浆准备工作
注浆前的准备工作有：
注浆材料到场、机电设备检修、管路安装及安全检验。
1）备足水泥和水玻璃。
2）注浆设备试运转：
注浆泵放置于工作面。
注浆机选用ZTGZ-105\120?
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液压双液型注浆泵，注浆机及管路系统满足设计的最大注浆压力和流量的要求，经试运转及耐压实验，设备无异常响声，管路不漏水。
3）注浆泵的使用方法：
①、电源和吸排管接通后，变速器置于空档，启动电动机试运转，达到正常后，打开高压管路上的卸压阀，检查泵的运转和吸、排浆管路的畅通情况。
②、把变速手柄扳回到需要的档位上，若挂不上档，用手转动电机和变速器的联轴器，即可顺利挂好
③、每次注浆结束，用清水冲洗10分钟左右，把输浆管和泵体清洗干净
4）冲洗：
钻孔施工完毕，加大水量上下拉动钻杆冲净钻孔内岩粉，冲孔时间不得小于30Min。
5）钻孔水量、水压测定：
冲洗完毕，在孔口注浆管上装接压力表和阀门，测定钻孔最大流量和静水压力值，要求测定水量压力稳定，数据可靠。
6）压水实验：
连接注浆管路，采用注浆泵压注清水，冲洗岩石裂隙中的岩浆和填充物，以提高浆液结石体和岩石裂隙面黏结强度及抗渗能力，压力时间为20～30Min，并测定注浆段高、压水流量。
7）注浆机工作油温10~65℃，如低于10℃，应预热；超过45℃，应接冷水。
油温超过70℃，应停止工作。
外露运动部位加少量机油。
8）工作时整机应放置水平，放置在坚硬的地面平台，工作过程中不应下陷。
9）其他按照注浆机使用说明书内容使用。
2、注浆
1）浆液选择与造浆
水泥浆浆液浓度为2：
1、1.5：
1、1：
1和0.8：
1，根据压水实验选择浆液初注浓度。
选用40波美度的商品水玻璃。
水泥造浆先在搅拌池内加入定量清水，再按照配合比掺入水泥，进行搅拌，将初步搅拌好的水泥浆放入二次搅拌池内进行搅拌。
水泥浆现场配制表
2）注浆浓度的变换
采用先稀浆、后浓浆逐级加浓的原则进行浆液浓度的变换。
3）压注浆液
初注为单液水泥浆，每个孔注浆水泥浆的浓度先稀后浓。
设专人详细记录注浆泵压力、工作面压力、流量等数据，正常吸浆量为吸水量的80%为正常，根据实测注浆压力和吸浆量调整浆液浓度。
复注时添加30～45%的水玻璃，吸浆量过大或跑浆时，增大浆液浓度的同时，可注入水泥、水玻璃双浆液，浓度为1：
0.6～1：
1。
注浆时如注浆表压直线上升不下降，溢流阀自动卸压时<溢流阀压力为注浆终孔压力，根据每个钻孔实测的静水压力，取2.0倍。
），关闭注浆阀，将管子内浆液放入井筒内，以免堵塞管路，注浆时如其它孔冒灰应立即关闭球阀，待表压持续不下后，可打清水强行注入，如果表压还是持续不下，则停止注该孔，转入其它钻孔。
单孔注浆注浆压力达到设计压力，注浆孔吸浆量小于30L/min,稳定20～30min即可结束注浆。
4）定量压注清水：
每次每孔结束均压入定量清水，将注浆泵均压入定量清水，将注浆泵及输浆管中的浆液压入孔内，清水注入量为注浆通道体积的1.5倍。
3、养护、复钻、扫孔与复注
关闭孔口养护5～6h，测定水量、静水压力。
检查注浆效果，重复上述注浆步骤，每段隔眼扫孔检查前一个注浆孔的注浆效果，测定单孔涌水量小于1.5m3/h时，可结束注浆，否则扫孔复注。
直至终孔深度，后一个孔可作为前一个孔的检查孔。
4、注浆效果检查
1）施工情况和资料的分析
根据注浆中实测记录的数据检查钻孔深度、浆液浓度、注浆的连续性、注浆流量、注浆终压和总注入量检查是否符合规定；
2）位置巷道中心的钻孔最后施工，兼做本次注浆的检查孔，如钻孔内涌水量大于1.5m3/h，其它钻孔需进行扫孔复注，或增加注浆孔重新注浆。
第五章、辅助系统
（1）、供电系统
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DW80-350?
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D200?
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3M?
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50mm?
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100m?
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（2）、排水系统
探水地点---临时水仓---主井水仓---地面
<三）、供水系统
使用原有供水系统确保注浆供水。
第六章、劳动组织及人员、设备配备
1、人员配备
本次施工主要由防止治水领导小组组织施工，并成立专业注浆施工队。
，采用“三八”制作业。
主要人员配备如下：
工种
人数
一班
二班
三班
注浆队长
3
2
2
技术员
1
1
1
跟班队长
1
1
1
班长
1
1
1
钻工
3
3
3
机电维护
1
1
1
装卸工
4
4
4
注浆司机
1
1
1
注浆手
1
1
1
拌浆手
4
4
4
清理工
2
2
2
检身工
1
1
1
水泵工
3
3
3
瓦检工
1
1
1
安检员
1
1
1
合计
2、工期安排
首先进行工作面注浆准备工作，进行壁后注浆，计划1.5-2天完成。
辅助运输巷工作面打钻、注浆可根据实际情况平行作业。
3、注浆辅助工器具及材料消耗
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序号
事项
规格型号
数量
备注
1
打钻导向管
Φ108加厚无缝
4根
L=4000mm4根
2
法兰
4寸
4个
3
麻
5kg
4
棉丝
7kg
5
打钻三通
4寸
2个
6
注浆三通
2个
封口固管
7
防水漏气盘根密封盒
2个
8
压盖
4个
防止出水用
9
方木
1×1m20根
铺垫钻机
10
树脂锚杆
Φ202000mm
16根
固定钻机
11
树脂药卷
中速
30根
固定钻机
12
钻头Φ130
2个
13
钻头Φ90
4个
14
压力表
16MPa
4个
15
管钳
24寸
2把
16
大锤
8磅
1把
17
风锤
YT-28
1台
18
套管、钳子
各2套
19
钎头
Φ28一字型
6个
20
钎杆
2m
2根
21
压力表
1.6MPa
4个
22
水玻璃
600kg
23
水泥
50t
硅酸盐p42.5
24
快速接头
10
25
倒链
3t
3个
26
扣头
1寸
20个
26
铁丝
8#
一捆
27
海带
5Kg
28
阀门
4个
28
钢编管
1寸
5m×6根
带插头
29
高压阀门
1寸
20个
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