五沟煤矿副井探水预注浆施工设计Word格式文档下载.docx

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程

师

矿建

通防

机电

地测

总工程师：

目录

一、概况

（一）井筒设计和井筒施工概况

（二）地质和水文地质概况

（三）设计编制依据

二、探水注浆设计

（一）探水注浆段高划分

（二）注浆终压确定

（三）井壁强度验算

（四）探水注浆孔数

（五）注浆孔布置

（六）止浆垫设计

（七）孔口管设计及埋设

（八）探水钻进顺序和注浆方式

（九）注浆工程量估算

（十）注浆设备选型

三、钻进、注浆施工

（一）施工准备

（二）止浆垫施工

（三）搭设钻机平台

（四）孔口管、止浆垫注浆加固

（五）钻进工艺

（六）注浆工艺

1注浆施工工艺流程

2水泥浆配制

3注浆

4注浆结束标准

5注浆效果检查

6管路清洗

7注浆记录

（七）注浆结束后井筒掘砌

四、劳动组织及工期预计

五、设备材料计划表

六、钻孔防突水措施

七、技术安全措施

八、附表及附图

（一）井筒设计和施工概况

五沟矿井隶属于皖北煤电集团，设计生产能力0.6mta，立井开拓，共设计主、副、风三个井筒；

三个井筒均布置在工业广场内。

其中副井井筒净直径6.0m，井筒全深504m；

井筒穿过冲积层厚度272.2m，穿过基岩厚度231.8m；

井筒冲积层和风化基岩采用冻结法施工，冻结段井壁304m，其底部15m为壁座，钢筋混凝土结构，壁座段井壁厚1300mm,其下为2m的支撑圈，壁厚700mm；

壁座以上为双层井壁，钢筋混凝土结构，外壁厚400mm～600mm，内壁厚700mm。

井筒基岩段采用普通法施工；

其井壁结构为素混凝土井壁，壁厚为400mm，混凝土标号为C30。

现已施工完壁座，壁座底板位置设计标高为-272.80m，即井深301.5m，也是止浆垫的上口标高，止浆垫设计厚度为3.5米。

在壁座下方再掘进3.5m（井深306.0m），开始架设定位圈，按设计角度绑扎、固定8个孔口管，均匀布置，再进行浇筑止浆垫。

止浆垫浇筑好后，进行壁座和套壁施工。

最后安装风水管路和注浆管路，架设钻机平台，对工作面预注浆。

副井井筒于2005年12月6日完成冻结段外壁掘砌，开始套内壁施工，预计到2006年1月20日套壁结束，转入基岩段探水注浆施工。

副井井筒基岩段在井深304m之下主要穿过F3断层、31煤层及K3砂岩等地层层位，揭露的含水层主要有：

一是F3断层下盘砂岩含水层，二是31煤顶、底板砂岩含水层，三是K3砂岩组合含水层。

（1）地质

根据主井检查孔及实际揭露地层推算（见柱状图），预计副井揭露的基岩地层简述如下：

1、副井井筒预计272.49m见基岩。

2、强风氧化带为272.49~282.11m，岩石强烈破碎，灰黄色，微绿，细粒结构，块状，含少量紫斑，含少量粉砂质。

3、弱风氧化带为282.11~292.37m，浅灰色微绿，块状，含少量铝质及菱铁鲕粒，岩石裂隙发育，岩石破碎。

4、断层破碎带为280.50~295.50m，已考虑井筒直径和断层倾角，灰色、微绿，岩石有受挤压现象，中部夹0.3m灰绿色砂岩，岩石松软。

5、煤线为357.07~357.47m；

373.03~373.33m；

378.53~378.83m。

6、31煤为383.03~385.53m，黑色，碎块状，含少量粉末状，暗煤为主，少量亮煤，弱玻璃光泽，半暗型煤。

7、K3砂岩为405.58~411.03m，灰白色、中细粒结构，石英为主，硅质胶结，裂隙较发育，见擦痕，岩石较破碎。

8、煤线为475.23~476.07m。

9、地层倾角12°

。

（2）水文地质

据主井检查孔流量测井成果资料及副井检查孔和副井水文地质资料推测，副井井筒含水层可分三段：

第一段为F3断层及下盘砂岩含水层；

第二段为31煤顶板砂岩含水层；

第三段为K3组合砂岩含水层。

1、F3断层及F3断层下盘砂岩裂隙含水层：

埋深320.50~334.50m，F3断层在320.50~324.55m过该井筒，由于F3断层与矿井边界五沟断层相交，且该断层落差较大，倾角较大，断层附近可能发育较多裂隙，从而由井筒放炮开挖时，导通上下含水层。

据《五沟煤矿勘探报告》26-5孔抽水试验预算五沟断层涌水量为1.9m3≈P0·

r[σ]（m）

Bn:

单级球面形止浆垫厚度（m）

P0：

注浆终压第一段9.0，第二段11.0（MPa）

r：

井筒荒半径3.4（m）

[σ]:

R3-7kR3-7为混凝土C30、C403~7天的极限抗压强度，通常取28天抗压强度的23，K为安全系数，取K=2，第一段为20Mpa，第二段为26.67Mpa。

通过计算，第一段止浆垫厚度为3.06m，取3.5m；

第二段止浆垫厚度设计为2.8m，取3m，为防止从止浆垫和井壁结合部位跑浆，止浆垫浇注时向上和井壁重合0.5m，总厚度3.5m。

考虑到工作面有水，为保证止浆垫早期强度，应适当的添加早强减水剂。

（七）孔口管设计

孔口管设计要确保探水工作的安全，并对排放水能做到有效控制，保障注浆终压的完成。

孔口管采用1086mm无缝钢管加工而成，外焊与4寸16MPa高压闸阀配套的法兰盘，全长4.2m，埋固3.6m，外露0.6m，以便高压闸阀和注浆三通盘的安装。

孔口管管身焊接数个钢筋倒刺，以增加孔口管管身与周围围岩的磨擦力。

1、探水钻进顺序

根据《煤矿安全规程》的要求，工作面探水孔的个数不应少于3个。

F3断层倾向北东，倾角65°

，首先在F3断层面倾斜方向的上方施工2个探水孔，即5#和7#孔，然后再在F3断层面倾斜方向的下方施工一个探水孔，即2#钻孔。

对于第二段高，则首先在岩层倾斜方向的上方打2个探水孔，即5#和7#孔，然后再在岩层倾斜方向的下方打一个探水孔，即2#钻孔。

当3个探水孔的每个单孔涌水量均小于0.3m3，一次推进行程1.0m，额定钻距120m，最大进尺速度可达0.4mmin，最大推进力18KN，最大起拔力30KN。

钻杆直径Φ60mm，1m根；

主风管为Φ50高压管，20m根。

2、注浆泵选型

选用DBGB-30-8080电动注浆泵，该注浆泵的传动系统为齿轮传动，结构简单，性能稳定，经久耐用；

操作简单；

浆缸、浆缸盖、吸、排浆阀为单体结构，安装检修、排除故障便利；

配置电机功率30KW，浆缸内的缸套、活塞直径Φ80，注浆压力最高达32Mpa，排浆量最大325升分，四级调速，可满足各种条件注浆的需要。

（一）施工准备

1、第一段高

（1）施工准备：

考虑到先浇注止浆垫再浇注壁座、支撑圈，因此设计上将支撑圈部分井壁改为1.3m的壁厚，配筋按照原设计不变。

同时井筒冻结深度为309m，止浆垫下口深度为307.5m，冻结的保护距离过小，施工中在掘进到支撑圈下口后，止浆垫掘进打眼时要利用伞钻施工3个超前探水孔，眼深不小于6m。

若探水眼出水，可将1寸注浆管打入孔中封堵出水然后浇注止浆垫进行工作面预注浆。

（2）止浆垫浇筑及孔口管埋设：

先将工作面按止浆垫设计尺寸刷大，利用风锤在井壁的同一水平打眼4个，砸进道轨橛子，用U型卡子将其与8600mm长的I20工字钢连接，在钢梁上方放置16#槽钢井定位圈，采用螺栓连接。

将孔口管上口与定位圈用U型卡固定好，下口用孔口管管卡和锚杆固定，防止浇注止浆垫时，孔口管变动。

然后浇筑砼止浆垫。

（见止浆垫设计图）施工时将另行编制止浆垫施工措施。

孔口管采用预埋方式，即先在工作面按设计圈径和角度安装并固定好，然后浇筑混凝土止浆垫。

钻孔设计径向角4.0°

，预埋深度3.6m，管口中心至井壁500mm，孔间距2000mm。

待孔口管预埋好之后，开始浇筑止浆垫，在浇注时，所用砼由地面搅拌机严格按照砼配合比（C30、C40）进行搅拌配制，拌好后的砼经2m3底卸式吊桶下放至工作面，风动振捣器分层振捣，分层厚度400m。

为缩短砼养护时间，在砼中加入三乙醇胺与氯化钠复合早强剂。

孔口管埋设顺序如下：

1）为加快安装速度，根据注浆孔的设计孔位，孔距和角度等，先在井口地面试组装和校正工作。

2）架设上部生根圈，应按设计及生根圈上标注的方向编号架设，上部生根圈通过两根钢梁固定在井帮上，架设生根圈要用井筒中心线十字线找正，

3）安设孔口管，按上下圈上的分组编号，将孔口管对号卡在生根圈上。

4）孔口管下口要用短钢筋打眼固定在迎头底板岩石上。

8个孔口管按照设计好角度稳固好后，浇筑止浆垫。

（3）、止浆垫浇注好后，继续进行壁座及支撑圈的浇注，然后进行套内壁工作。

2、第二段高

（1）、施工准备：

首先将永久支护至工作面，止浆垫以上5m范围井壁厚度为0.6m，砼标号为C40；

（2）淋水处理：

然后处理井壁淋水；

如果淋水不大，采取截导措施将淋水引入吊盘水箱；

如果井壁淋水较大，则采取井壁注浆措施堵水，注浆后的剩余水再采取截导措施。

（3）清底成型：

将工作面矸石出净，根据止浆垫设计尺寸，刷帮卧底使符合设计形状。

（4）井壁凿毛：

施工混凝土止浆垫前，将井壁与混凝土止浆垫的接触面凿毛，以便两者严密结合，避免跑浆。

（5）、止浆垫浇注及孔口管埋设：

止浆垫设计砼标号为C40，为缩短砼养护时间，在砼中加入早强剂。

如果工作面有出水，仅为个别裂隙出水，且不大，可采取埋管、糊缝、导水措施，即可安装孔口管和浇注砼止浆垫；

如果工作面涌水较大，无法保证止浆垫的防水性，则采取止浆垫下铺设滤水层的方法施工止浆垫，并采取排水措施，滤水层用碎石铺设，厚度一般0.6~1m，具体厚度根据工作面涌水量的大小决定，滤水层上方铺设塑料布，中间设集水小井排水，集水小井中埋设无底滤水箱，水箱中放潜水电泵排水，止浆垫浇注在塑料布上。

孔口管安装见第一段止浆垫浇注及孔口管安装。

（二）、主要施工辅助系统

（1）排水系统

为了确保井筒施工安全，副井内吊盘上布置一台DC50—80×

7型卧泵、4m3水箱一个，扬程511m时，排量50m3。

由风泵排至吊盘水箱，再由吊盘上的卧泵排至地面。

地面准备一台完好的DC50－80×

7型卧泵，随时能够安装使用。

井筒内敷设一趟φ108×

4mm排水管，利用稳车采用钢丝绳悬吊。

同时将井内吊挂的一趟φ159×

4.5mm的压风管作为排水的备用管路。

（2）通风

副井井筒布置一趟φ800mm高强度胶质风筒，采用钢丝绳悬吊。

地面分别选用一台BKJ66-11N05.6型风机压入式通风。

（3）敷设注浆管路

注浆管路为高压胶管，外径φ32mm，钢丝铠装，每根20m，P=25Mpa，利用模板绳采用钢丝绳悬吊。

高压胶管压好接头，利用U型卡子连接。

（4）根据工作需要将下述几个系统完善好：

①井下工作面供水：

由吊盘上水箱及井筒内原有供水管路供给。

②井口和注浆站加设一路直通电话和声光信号。

③其他辅助系统利用凿井期间的辅助系统。

钻机平台采用钢木结构，平台底口距离工作面迎头高2m，平台梁上设置两圈槽钢，以方便钻机安装及移动，槽钢外圈圈径以不影响钻机安装为准。

详见钻机平台示意图。