施工作业措施Word文档格式.docx

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由图1可知，副斜井的出水点接近于西沟向斜（S3）的轴部，该向斜是控制黑龙井田构造形态的主要构造，分布于井田的中部，惯穿井田南北，轴长5.5km，属紧密型褶曲，两翼大致对称，倾角6～20°

，近轴部岩层倾角明显变大。

根据矿井地质报告及钻孔柱状等综合资料，太原组灰岩含水层岩溶裂隙发育不均，构造控水作用明显：

在褶曲轴部附近、转折端、断层的上盘等部位，岩溶裂隙较为发育，钻孔漏水情况严重（表1），表明西沟向斜（S3）的轴部是黑龙井田内的主要富水带。

图111煤煤层底板等高线

表1钻孔灰岩漏水情况

孔号

简易水文

漏水层位及岩溶发育情况

钻孔位置

203

131.75m漏水

K4下部较破碎，钻孔漏水不返水

西沟向斜轴部附近

304

135.38m漏水

K4以上砂岩漏水不返水直到终孔

403

245.10m漏水

K3开始漏水不返水

604

K2漏水

803

477.65～484.61m

511.58～516.02m漏

K4、K3漏水能堵住，K2漏水堵不住，钻孔不返水

西沟向斜轴部

1103

381～385.2m漏水

K2漏水，岩心破碎

201

186.30m漏水

11号煤层以下漏水

综合以上情况分析，西沟向斜轴部不但因灰岩含水层岩溶裂隙发育而成为构造富水带，而且也因构造裂隙发育而使向斜轴部成为汇水区。

实际上，副斜井临近轴部所揭露岩层结构情况也反映出，脆性岩层裂隙发育，完整性差。

在这种情况下，爆破扰动极易诱发原有构造节理、裂隙的扩展，并与下伏的灰岩水相沟通（图2），由此导致了斜井出水。

另从副斜井出水过程的水量变化特点看，初期水量大、压力水头高，经过一段时间的连续疏排后，水量较长时间稳定在目前的70m3/h左右，且水头也基本稳定在目前的水平，反映出充水水源具有良好的补给条件。

图2副斜井出水点及未掘段岩层结构示意图

三、注浆治理方案要点

根据如图3所示情况，副斜井目前出水点接近于西沟向斜轴部，目前出水部位与K4灰岩的间隔厚度约为67m。

按副斜井的设计方案，井筒落底之前的剩余掘进段基本在向斜轴部，且根据Z404孔柱状，在揭露K4灰岩之前，井筒主要在粉细砂岩中延伸。

鉴于该层粉细砂岩性脆、坚硬的特点，井筒在剩余延伸段岩层的裂隙发育程度可能会愈加严重。

因此，副斜井向下延伸掘进过程中，随着与下伏灰岩含水层的间距逐渐缩短，压力水头的不断加大，岩层裂隙带的导水性也

图3副斜井工程地质剖面图

会逐步增强，由此不能排除会出现由目前井下单一底板出水转化为井筒围岩周边出水的复杂情况，如此将会导致掘井施工过程的防治水难度大幅增加。

1、基本思路

注浆是井下封堵基岩裂隙水的最常用，也是最有效的技术手段。

根据黑龙矿井副斜井目前井下出水部位及出水特点，同时考虑到对斜井后续延伸段水文地质资料缺乏，水文地质条件不明的实际情况，建议对斜井水害的注浆治理采取分阶段实施的技术方案：

第一阶段，对副斜井目前窝头出水点进行封堵后，沿底板布孔进行超前探水、预注浆；

第二阶段，根据副斜井超前探水及预注浆情况，结合井筒延伸段岩层水文地质条件具体规划后续工作。

2、技术要点

第一阶段工作首先对副斜井目前窝头出水点进行封堵，然后沿底板超前探水、注浆，超前注浆段初步确定为40m段长，主要封堵底板导水裂隙。

根据副斜井目前揭露的集中出水情况分析，粉细砂岩层裂隙与下伏灰岩水呈带状连通。

根据迄今的工程经验，对于出水点的治理，最宜行的措施是在迎头进行注浆，通过高压注浆对岩层导水裂隙带实施有效充填，隔断下部含水层水上涌的裂隙通道。

从技术角度分析，迎头段超前预注浆采取长段注浆方法，采用钻机成孔，布控密度根据裂隙的发育情况合理确定。

由于斜井可能的出水主要来自下伏的灰岩水，而导水通道是粉砂岩的裂隙。

由于缺少粉砂岩裂隙发育情况的具体资料，所以迎头预注浆布孔可结合超前探水分步进行，即采取间隔式布孔方式，即按一定密度布孔注浆，然后，插孔检查并根据浆液扩散情况进行补充注浆，以确保注浆在斜井底板岩层中形成封水帷幕；

为取得预期的注浆效果，所有注浆孔均采用分段注浆的方式。

四、注浆方案设计（第一阶段）

（一）出水点封堵注浆

1、注浆孔布置

在副斜井窝头出水点周围约1.5-2.0m处对称布设4个引水孔，孔深控制在3~4m。

然后向出水点正下方布设一个孔深约5-6m的注浆孔，要求该注浆孔揭露出水通道。

注浆孔可采用风锤凿孔，利用Φ28钢钎成孔；

引水注浆孔顺巷道方向偏斜，钻孔轴向与底板夹角控制在50~70°

为宜。

2、孔口管结构

注浆孔结构为“孔口管（Φ42×

2000/3000）+裸孔（Φ28）”，考虑到裸壁受力强度较低，为使壁后岩层辅助受力，可适当加长孔口管长度。

孔口管采用无缝钢管制备，管壁厚度不低于5mm。

3、注浆工艺

先施工引水孔，把出水点的水从四引水孔中引出，以减小出水点的水量、降低水头压力；

然后再施工注浆孔，注浆孔与出水点水源直接沟通后，在原出水点楔入木棒进行临时封堵，然后对注浆孔进行注浆，至四个引水注浆孔返浆时停止注浆，并用双液浆进行封孔。

如注浆孔注浆后取得预期封水效果（图4），则对四个引水孔进行注浆封孔即可；

如注浆孔封孔后残留有分散水点，则可利用引水孔进行套孔注浆，直至将目前出水完全封堵为止。

图4出水点预期封堵效果示意图

（二）超前预注浆

1、注浆段长

根据矿方的要求，副斜井超前注浆段确定为40m，预期注浆效果以施工揭露注浆段时不出现较大集中涌水点为基本要求。

为实现含水段整体封水效果，拟定进行分段套孔预注浆。

另一方面，考虑到深段粉砂岩的透水性、含水性及裂隙发育可能存在的差异，注浆布孔、注浆压力控制须灵活掌握。

2、注浆孔布设

在目前迎头断面处沿底板按图5所示方式布设6个注浆孔，孔深根据钻孔角度控制在42m~45m，具体布孔参数如表2所列。

具体施工中，孔深及布孔位置可根据注浆量、泵压及串浆情况适当进行调整。

（a）正视图

（b）侧视图

（c）俯视图

图5超前注浆孔布置示意图

表2注浆孔布孔参数一览表

钻孔编号

布孔参数

①

②

③

④

⑤

⑥

倾角/°

-18**

-25

-18

-22

水平夹角*/°

6

1

-1

-6

3

-3

孔深/m

45

42

43

注*）：

水平夹角为斜巷垂直轴面与钻孔轴向之夹角，左撇为正，右撇为负；

注**）：

-15“-”为俯角，

3、注浆孔结构

采用Φ108mm开孔，下Φ89mm孔口管，并固结做耐压试验，孔口套管以下采用Φ75mm钻头无芯掘进。

孔口管用材要求采用外径φ2.5＃的无缝钢管，长度不小于6m。

4、注浆工艺控制

注浆全部采用套孔注浆方式，套孔深度控制为15m：

即钻孔至15m深度后提钻，安装孔口管后进行注浆，达到停注压力后，套孔钻进至30m深度再进行第二段注浆………直至达到设计注浆深度为止，并达到停注标准后封孔。

5、注浆过程控制

（1）注浆顺序

采用插孔注浆方式，即按①→③→②→④→⑤→⑥顺序进行钻孔、注浆。

（2）停注压力

结合以往工程经验，确定本次注浆的终孔压力按套孔深度分段控制：

15m以浅、15~30m注浆段、30~45m注浆段的终孔压力分别控制为8MPa、10Mpa和12Mpa（孔口压力），注浆过程的瞬间冲击压力可控制在12～15MPa范围。

（3）浆液扩散半径的估算

根据以往注浆经验，在裂隙连通程度较差情况下，10Mpa泵压下水泥单液浆的扩散半径一般在3-5m范围；

如裂隙连通性比较好，水泥单液浆的串浆距离可达到10m以上。

（4）注浆结束标准

以注浆压力达到终压水平的稳定时间超过2min，或注浆压力持续升高超过终孔压力20%作为停注标准。

如单孔注入浆液（水泥单液浆）超过15m3，孔口压力仍处于低压状态，可及时换注水泥双液浆，待升压后及时换注单液水泥浆，直至注浆终压达到设计要求。

（5）封孔

单个注浆孔注浆终结后，用水泥、水玻璃双液浆封孔。

五、注浆材料及配制

注浆材料选择普通硅酸盐水泥（建议采用325＃水泥），水玻璃模数2.8～3.4，浓度38-40Be′。

浆液类型为单液水泥浆和双液浆，根据施工时的需要选择单液浆及双液浆（表3～表5）。

每个钻孔注浆时，初注用浓浆，复注时逐渐降低浆液浓度。

但每次注浆时一般先稀后浓，当浆液在裂隙沉析、充填阶段时，若压力不升进浆量也不减时，应逐渐加大浓度。

反之，若压力上升过快，减量也快，应依次降低浆液浓度。

每更换一次浆液浓度，一般持续20分钟。

表3单液水泥浆配制表

水灰比

水泥用量（kg/袋）

水（升）

浆液体积（m3）

0.6:

1100/22

660

1.026

0.75:

950/19

712

1.029

1:

750/15

750

1.000

1.25:

650/13

812

1.5:

550/11

825

1.008

2:

450/9

900

1.050

表4双液浆配制表

水泥用量

（kg/代）

40波美度的水玻璃（升）

630

30

682

727

22.5

790

810

15

885

每次注浆的初始浓度，根据压水试验测定的单位钻孔吸水量选择。

表5浆液起始浓度选择表

单位钻孔吸水量（L/min·

m）

水泥浆浓度（水：

灰）

3.3

3:

5.0

2~1.5:

7.0~8.0

1.5~1.25:

9.0

11.13

>

六、钻进成孔施工设计

采用ZLJ－350钻机打眼，在副斜井工作面搭平台。

在距开孔处2米位置利用枕木、木板铺设工作台，对工作台地点加强维护，确保安全施工。

利用巷道内供水管路向钻机供水。

1、设备调试

（1）工作面标定出钻孔位置；

（2）调整钻机，使主轴内的钻杆与中线平行；

（3）用半圆仪调整主轴倾角，使之符合钻孔倾角。

2、探水钻进

（1）按照钻孔布置图和钻孔角度，固定钻机，要求误差不大于30′；

（2）空车运转，各部位正常后，给水开钻；

（3）在打钻中，为防止偏角或打坏钻头，开钻后不要给压太大，压力逐渐递增；

使用导向钻杆防偏斜。

（4）为防止钻孔突水，必须在钻孔安装孔口管和防水高压阀门。

选用Φ89×

5mm无缝钢管制作孔口管，在孔口管上安装高压球阀。

（5）及时记录钻孔深度，作为判定含水层相关参数的依据。

（6）如成孔时发现出水，应仔细观测注浆孔的水量、水压、及携带物质，详细地记录数据，以便分析水源。

3、孔口管止水效果检验

按设计方案完成预埋孔口管后，扫开孔口管内水泥砂浆，并钻进超过孔底0.5m，然后对孔口管进行耐压试验，试验压力不低于注浆终压。

七、注浆工艺流程

开孔采用Φ108mm钻头无芯掘进，安装孔口管→安设高压球阀→用Φ75mm无芯钻头钻进预定深度→拔出钻杆、关闭球阀、连接三通与注浆管路→打开球阀→开启注浆机进行压水→注入浆液→调整浆液参数直至本次注浆结束→关闭球阀→换孔或复注。

1、注浆孔口管的埋设

将孔口管推进开好的钻孔内，采用双液注浆固定孔口管，扫开孔内水泥浆进行耐压试验，试验时逐渐加压，试验压力不低于设计最大注浆压力。

2、压水试验

注浆前进行压水试验，冲洗岩石裂隙中的充填物，提高浆液结石体与岩石裂隙面的粘结强度及抗渗能力，并根据泵压及注入量，进行钻孔吸水量的测定，吸水量的计算公式为：

q=Q/H

式中：

q——单位钻孔吸水量，1/min·

m

Q——压水最大压力时的流量，l/min

H——试验段的高度，m

压水试验时，尽可能采用大泵量，压力值控制在本段注浆终压，一般压水时间为20分钟，精确测量、记录压水段高、流量和压力，主要用来检查泵和吸排管路的畅通情况，同时加压，用清水冲洗岩石裂隙的泥质充填物和孔内岩粉，提高浆液与裂隙面的粘结程度及抗渗透性，使注浆达到很好的效果。

再者根据压注清水，了解岩石的吸水率，以便确定浆液的类型和初始浓度。

在破碎带压水时间缩短或不压水。

根据压水试验测定的单位钻孔吸水量，确定注浆时浆液的起始浓度，并作为鉴定注浆效果的依据之一。

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。

注浆初始，如吸浆量大于吸水量的80%，可调浓一级配比，反之则调稀一级配比。

如注浆压力持续30分钟不变可调浓一级配比。

（浆液的配比见表3、4）

4、结束注浆

5、管路清洗

每次结束注浆时，应先将孔口阀关闭，待注浆泵泵压归零后再打开三通放浆，然后压清水冲洗管路，保证管路全部出清水为止。

6、注浆过程控制

（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，并找出在给定条件下浆液的最佳配比和浓度。

（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，发现异常情况，及时采取措施进行处理。

（3）各工程操作人员要坚守岗位，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）每次注浆结束后，灰浆搅拌池要洗干净，无残浆、灰碴。

注浆泵打开清洗、检修、试运转，待下次注浆使用。

值班技术人员整理好资料，填写注浆报告单。

7、注浆过程中的质量检查

注浆施工是隐蔽性工程，施工过程中的技术资料以及出现的与注浆相关的现象，都是评价注浆质量的重要依据。

对各孔的注浆参数，注入浆量和材料等必须进行及时整理、统计和分析，以便了解各孔间参数的变化，从而采取相应的措施。

对于返浆和窜浆情况都要做好记录，查出原因，避免再次发生。

八、注浆质量控制要求

（1）保证浆液对底板空隙的密实充填，阻断底板粉砂岩层与下伏灰岩含水层的水力联系通道；

（2）相邻注浆孔浆液扩散范围要形成交圈，浆液帷幕层厚度不低于2m；

（3）注浆段掘进揭露后，底板不能出现超过1.0m3/h的集中出水点，注浆段全部揭露后的底板残余水量低于5m3/h；

（4）注浆段掘进过程中，如两帮或顶板出现明显渗漏，且随掘进渗水量有逐渐加大的迹象，要及时与方案设计方联系，以及时修改注浆设计。

九、施工组织设计

施工前必须充分地做好注浆施工的准备和组织工作。

1、钻注设备及施工材料

（1）钻机

选用 

ZLJ-350型坑道钻机进行钻孔，备足钻杆及易损备件。

（2）注浆泵

选用QB50/18型气动双液注浆泵或2TG2-60/200型双液电动注浆泵，均为双液无极变比可调。

（3）搅拌机

选用JS-1000型搅拌机，搅拌筒容量不低于0.5m3。

此外，配置一容量不低于1.0m3的搅拌箱配合输浆。

（4）为使注浆施工顺利进行，要求备足钻孔、注浆所用主要器材及耗材（表6）。

2、井下注浆系统

由于注浆施工在副斜井掘进迎头进行，钻孔、注浆场地及井下料场设置在迎头40m范围内。

图6井下注浆系统设置示意图

表6钻孔注浆主要材料

一

打钻

序号

设备名称

规格型号

单位

数量

备注

钻机

ZLJ-350

台

含钻机底座

2

钻头

Φ75mm取芯钻头

Φ108mm取芯钻头

Φ75mm破碎钻头

个

20

公锥一个

母锥一个

钻杆

Φ42L=150m

根

200

4

孔口管高压球阀

4寸

20MPa打钻防突水

5

套管

Φ89×

6mm×

1m

36

上端焊接法兰盘，管身绕焊φ6圆钢

手拉葫芦

3T

7

大锤

5kg

把

二

注浆

注浆泵

QB50/18或2TG2-60/200

抗震压力表

0-30MPa

块

0-10MPa

注浆三通

4″180kg/cm2

高压，与φ108孔口管法兰盘及注浆软管联接

拌浆筒

只

麻皮

kg

50

铁丝

8#

8

筛网

0.8×

0.8mm

m2

9

注浆管

无缝加厚

φ38mm鱼鳞扣

10

三通盘

一端与孔口管法兰盘，靠螺杆连接

11

高压球阀

1寸

三

辅助设施

压风

路

通风

照明

提升

排水

用以安装好的4寸管当排水

通讯

通讯电话

四

主要材料

水泥

PO42.5R

T

150

水玻璃

40Be′

五

劳动保护

防护眼镜

付

防尘口罩

乳胶手套

棉纱

Kg

黄油

若干

（1）场地防护

为确保安全施工，钻孔、注浆施工前，要在近搅拌场地选择干燥场地作为井下临时料场；

须清除钻机、注浆泵位置杂物。

（2）水、电管路

施工用水、电从巷道最近的接头接至施工现场。

（3）井口料场

建立井口注浆材料专用料场，主要用于贮存水泥、水玻璃等材料，料场要求无淋水、无积水，无其他杂物堆积，且尽量临近井口，以便于向井下输送。

3、施工人员配备

施工共配备人员14人，其中项目经理1名，技术负责1名，注浆施工人员按三班制配备，每班人员配备见（表7）。

施工人员要明确责任，注浆前要进行岗前安全培训和操作指导，使施工人员熟悉施工流程和施工要求。

4、工期

因本工程为灰岩含水层预注浆，钻孔进度是影响工期的主要环节。

按预计工程量，如单班（8小时）钻探进尺能达到20m，全部完成本工程的工期大约在15～20天左右（不包括施工前期准备）。

表7注浆施工人员配备组织表

工种

人数/每小班

备注

注浆工

可兼职

钻进工，司泵工

搅拌工、运料工

安检员，信号员

合计

十、安全技术措施

1、钻孔防突水措施

（1）孔口管试压合格后，必须在孔口管安装防水高压闸阀，经压力试验合格方可钻进，确保孔口管的承压控水能力及安全装置的灵活性。

（2）钻孔施工过程中，水流要确保畅道，矿方应建立副斜井迎头临时排水设施，在迎头钻进施工中钻孔出水要及时通过矿方的临时井下排水设施外排，保证井下施工人员的安全及施工的顺利进行。

（3）在钻进过程中要密切注意孔内涌水量变化情况，周围巷道的水文地质变化情况。

孔内出现涌水时要及时准确地做好记录，（深度、层位