工作面注浆措施.docx
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工作面注浆措施
神华杭锦能源有限责任公司
塔然高勒煤矿
井筒工作面注浆施工安全技术措施
施工单位：
中煤三建二十九工程处
单位负责人：
陈志文
技术负责人：
韩旺海
编制人：
孙斌
编制日期：
2007年09月25日
审批记录
主持人：
编审单位
签字
日期
编制单位
编制人
单位负责人
会
审
技术股
安调站
机运队
生产技术经理
机电安全经理
注浆公司
批准人
项目经理
一、工程概况：
神华集团塔然高勒煤矿主井井筒全深643.53m，井口绝对标高+1492.0m，（钢筋）砼支护，素混凝土段井筒荒径φ9.4mm，净径φ8200mm，掘进断面69.4m2，净断面52.8m2，支护厚度600mm，混凝土强度C50。
截止到2007年9月22日井筒累深246.75m，该段为粉细砂层其中夹有砾石。
根据地质勘探资料提供及风井井筒实际揭露层位地质情况；在井筒累深251.3m处，揭露一层细砂层，灰绿色，松散极易风化坍塌，251.3m~253.8m处底板工作面发现有涌水、涌砂现象，其涌水量20m3/h。
危及井筒质量安全施工，因此我单位根据这一实际地质情况，经建设单位、监理单位会议一致决定，对井筒进行工作面注浆，以使井底工作面、壁后形成水泥-水玻璃胶结圈，使流砂固结，形成与上部岩层的隔水层，给以后井筒掘砌创造有利条件。
二、注浆方案
根据井筒地质资料及风井井筒实际揭露情况分析，涌水及涌砂层在井筒累深248m~249m以下，其注浆方案具体如下：
本次工作面注浆是以封堵流砂及流砂层水为目的，采用人工浇筑砼止浆垫，预埋Φ108mm*6mm钢管,上焊高压法兰，做打钻注浆孔口管。
三、注浆工程设计
本措施针对实际揭露的井筒流砂层，所穿通的流砂层含水层的相应位置，进行的工作面注浆。
注浆起止深度及注浆方式
根据封井井筒已揭露地质条件，确定探流砂水注浆起始深度（见下表），注浆方式为压入式注浆。
名称
注浆段起止深度（m）
注浆段高（m）
注浆孔
248~256
8
探水孔
248~296
48
附：
注浆起、止深度表
（1）注浆孔的布置
根据实际揭露水文地质条件、井筒特征、类似工程的施工经验计算出注浆孔数为12个，钻孔距井壁为500mm，钻孔面向井壁的径向倾角为5O~70。
（2）注浆孔施工顺序
注浆孔12个，按顺时针布置，1#孔布置井筒西正北方向，钻注顺序为对称开孔注浆，探水孔4个兼做注浆孔,分别在布置在东南西北方向距井中2000mm。
孔间距均匀布置，在井中布置一个滤水桶，钻孔编号见钻孔平面布置图。
（3）注浆压力
注浆压力是驱动浆液在裂隙中流动、扩散、充塞压实的能量，是控制浆液距离的重要因素之一。
注浆压力定为4.0~5.0Mpa，前期封堵水及软砂注浆取低值，后期针对流砂注浆取高值，注浆终压取5.0Mpa。
（4）注浆材料及浆液注入量
A、注浆材料
本次注浆选用单液及双液注浆，水泥采用新鲜的P.O42.5R硅酸盐水泥，水玻璃选用Be′=30~40，模数2-3的新鲜水玻璃，水灰比由1:
1来调配（水泥浆液配制如下表）；浆液使用原则为先稀后浓，先单液后双液，水泥浆与水玻璃浆比C:
S=1：
0.6，由单液变双液注浆标准为单孔注浆压力接近或等于注浆终压，泵量<30升/分，稳定20～30分钟，即可结束注浆。
水泥浆液现场配制表
水灰比
水泥（袋）
水（升）
约制成浆量（m3）
1：
1
15
750
1
B、注入量
利用公式粗略计算如下：
Q=λπR2Hηβ/m
=1.3×3.14×9×8×0.03×0.8/0.67
=10.5m3;
式中：
Q--注入量m3;
R--浆液扩散半径R=3m
H--注浆段高H=8m
η--岩层裂隙率%η=3%
β--注浆有效充填系数β=80%
m--结石率m=0.67
λ--注液损失系数λ=1.3
平均按水灰比1：
1折算，本次注浆段水泥用量约为95吨。
（5）复合型止浆垫
砼止浆垫为单级平底型，砼设计标号为C50。
配合比为水泥：
水：
砂子：
石子：
外加剂1：
外加剂2=1：
0.38：
1.53：
2.20：
0.25：
0.10（水泥选用P.O42.5R普通硅酸盐水泥）。
止浆垫厚度2.0m,碎石垫层厚度为0.5m，养护期3天。
为防止止浆垫与井壁间漏水漏浆，要求止浆垫层与井壁重叠500mm，且在重叠段将井壁周圈用风镐刷出一道槽，槽深300mm，槽高350mm。
砼浇筑，采用井筒施工的地面砼配制，经底卸式吊桶下料浇注。
浇注要连续施工，加强震捣。
四、注浆孔施工
注浆钻孔采用1台SGZ-ⅢA型液压钻机，配Ф50mm钻杆，钻头采用Ф73mm、Ф65mmPDC复合片系列钻头施工，用清水作循环液。
在打钻前，要在Ф108mm孔口管上安设Ф108mm高压闸阀，以防钻进时含水层突水造成突水事故。
打钻施工是在工作面上进行的，钻进过程中，钻孔涌水量超过10m3/h，或因岩石破碎塌孔难以钻进时，停钻注浆，正常情况下钻进至设计深度。
终孔时要核实钻具长度，确保钻孔深度符合设计要求。
五、孔口管埋设
先施工砼止浆垫而后埋设16个孔口管，将钻机按设计的方位、孔径固定在打钻平台上，预埋孔口管时，钻孔的方位角要由专业技术人员进行操作，预埋过程中要及时准确校对。
六、注浆作业
1、注浆站及输浆管路
地面配制单液水泥浆利用简易搅拌机作为一级搅拌池，采用输浆管路到工作面，上料利用人工上料。
2、注浆设备试运转
注浆设备及管路安装完毕后，必须进行试运转，注浆系统要满足最大注浆压力和流量的要求。
经试运转及耐压试验，设备应无异常响声。
具体作业程序如下：
（1）全面检查注浆、搅拌系统及管路联接处等。
（2）注浆系统进行无负荷试运转。
（3）全系统联合试运转。
（4）处理存在问题，并再次进行试运转，直至符合要求。
3、注浆作业
（1）注浆作业流程：
浆液经搅拌系统搅拌后经注浆泵、注浆管进入受注岩层。
（2）作业程序：
当注浆孔钻进到即定深度后，用清水冲孔（破碎带及流砂层不冲），直到返清水，注浆作业程序如下：
接通输浆管路→压水试验→注浆→封孔→定量压清水→冲冼输浆管路→拆洗注浆泵→扫孔或钻进。
（3）注浆压力的调整：
在注浆过程中，注浆压力可分为初期、正常及终压三个阶段变化，当初始浓度确定后，根据注浆压力变化情况要及时地控制泵量，调整浆液浓度及凝胶时间等，使注浆压力平缓地升高，避免出现较大波动，直至达到注浆终压、终量，并稳定20~30分钟。
当浆液在裂隙沉析、充填阶段时，若压力不升，进浆量不减时，应逐级加大浓度；反之，若压力上升快，减量也快，此时为了保证足够的注入量，应加入少量的速凝剂。
每更换一次浆液浓度，一般持续30min。
当浆液注入量接近预计注入量的40%～50%，其压力不升，进浆量不减时，可采用低压，间歇注浆的方法达到注浆终压。
（4）开始注浆
1）关闭水泥浆管路的泄压阀门。
2）打开孔口（及混合器）前的注浆阀。
3）打开水泥浆泵的回浆阀及进浆阀。
4）启动水泥浆泵，调节流量，或用进浆阀门调节流量。
5）打开水泥浆管路输出阀，关闭回浆阀，向岩层裂隙注浆。
6）当流量、压力、不符合要求时，应于调节，调节进浆阀使压力、流量达到正常注浆的要求。
7）为防止因注浆时间长而堵塞回路，一般每隔20min左右开关一次回浆阀，以流出少量浆液并达到畅通回路为准。
8）设专人看管吸浆笼头及时清理笼头上的糊堵物。
9）注浆时机电维修人员不能离开注浆站，要精心维护注浆设备，发现问题及时处理。
（5）注浆结束标准
1）各注浆孔的注浆压力达到设计终压值，注入量小于30L/min，稳定20～30min。
2）岩芯裂隙被浆液充填饱满，具有一定强度，并达到设计的有效扩散半径。
3）浆液的注入量基本达到或超过设计注入量。
七、打钻注浆技术要求及注意事项
1、打钻注意事项
（1）开钻前要认真检查钻机安装的牢固性、平稳性、各部件连接是否可靠，操作手柄是否灵活，并进行钻机的试运转，确认无误后可进行钻进。
（2）检查风压系统各管路接头是否拧紧。
（3）钻具要拧紧，各工具及其它物品严防掉进孔内，下放和提拔钻具时，要有专人指挥，确保安全。
（4）钻杆丝扣连接时要缠白松胶带。
2、注浆技术要求
（1）注浆前对注浆材料进行试验，材料的质量应符合现行国家标准及技术条件。
（2）注浆时必须注意注浆压力和吸浆量的变化情况，及时进行相应的调整，并认真记录，每注1m3或5min记录一次泵压和泵量。
发现异常情况，及时采取措施进行处理。
（3）各工种操作人员要坚岗位，服从统一指挥，发现异常情况及时汇报，以便采取措施。
（4）灰浆搅拌先加水后加灰。
必须保证连续供浆、不得间断。
（5）浆液配比及浓度必须符合设计要求。
（6）止浆垫或岩帽厚度，强度符合设计要求，经清水试压达到设计终压，无跑水现象。
（7）孔口管结构、加工、埋设符合设计要求，固结牢靠，实验压力不大于注浆终压1.2倍，孔口不跑浆。
（8）灰浆池内要不断搅动，确保浆液不离析沉淀。
（9）每次注浆结束后，灰浆搅拌池要清洗干净，无残浆、灰渣，注浆泵打开清洗、检修、试运转，待下次注浆使用，值班技术员整理好资料，填写注浆报告单。
（10）两台锚固钻机同时作业时，要布置在对称位置上，终孔后按顺时针移钻。
（11）当注浆孔大量喷水，水压顶钻或出现塌孔喷渣无法钻进时，应立即停钻注浆。
八、突水预防及处理
本次封水注浆预计突水淹井可能性不大，但是为万无一失，施工人员必须注意：
（1）在吊盘上安设一台扬程300m、流量100m3/h污水泵和临时水箱，管、电路连接好，一旦发生涌水能及时排出。
（2）吊盘位置距工作面以10m左右为宜，必须下放安全梯至工作面。
（3）孔口管上必须安设高压阀门，钻具可通过阀体钻进，遇有突水征兆时，应停止钻进，拔出钻具，迅速关闭阀门进行注浆工序。
（4）井下施工由班长及跟班队长现场指挥，遇有突水，要冷静处理。
一边要提出钻具，关闭阀门，如果突水较大，无法抽压和关闭阀门不果，则速撤人至吊盘，提盘避险。
九、主要安全措施
1、严禁酒后下井，严禁违章作业，认真做好防坠工作。
2、打钻过程中随时观测工作面水位，若水量增加较快，应立即拔出钻杆，关闭阀门，测量水压、水量，通知地面注浆。
3、本次注浆属高压注浆，阀门及各管路要固定牢固，各接头要拧紧，连接牢靠。
4、放浆放水时要先打开放水三通缓慢放出。
将浆液放入罐中，提到地面。
5、井下工作人员必须按井下工种佩戴劳动保护用品和矿灯，其它按井下有关规定执行。
6、井下一台钻机施工，起拔钻杆时，要通所有工作人员，以防碰撞。
7、打钻注浆期间排水泵始终处于完好状态，并有专人值班。
8、注浆过程中，要设专人观察注浆压力和吸浆量的变化情况，发现异常现象即时采取措施处理。
9、注浆过程中，施工人员要佩戴安全防护手套、眼镜。
10、注浆期间，设专人观察上部井壁是否有漏水漏浆现象，发现异常，立即停注。
1１、要严格执行岗位工种责任制，目标责任明确，协调好关系，做到安全、优质、高效地完成施工任务。
1２、施工时项目部要成立专门班子，有经理现场值班，统一指挥，班队长每天向项目部调度室汇报施工情况。
1３、本措施与《主井井筒基岩段掘砌作业规程》一并贯彻执行。
未尽事宜严格按《煤矿安全规程》执行。
十、劳动组织和工期
1、劳动组织
三八制作业，每班30人（地面15人，井下15人）。
技术员3人，材料员3人，调度及安检3人，跟班队长3人，项目经理4人。
共计106人。
2、施工工期
三班作业，预计需要时间10天完成。
附：
主要设备材料表
附：
主要设备材料表
名称
型号
单位
数量
注浆泵
2ZBYSB-200～50/5
台
1
高压胶管
Φ25mm
米
20
钻头
Φ65mm、Φ73mm
个
5
吸浆管
米
20
孔口管
Φ108mm
米
60
混合器
套
1
压力表
10Mpa
块
10
高压球阀
Φ108mm
个
10
浆液桶
个
2
清水桶
个
2
水泥
PO42.5R
吨
100
水玻璃
Be′=30～40
吨
30
防护眼镜
副
60
橡胶手套
副
60
保险带
条
60
升级会员 