一号副斜井井底探水注浆设计Word文档格式.docx
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霍州煤电吕临能化庞庞塔矿1#副斜井井底车场编号：
致：
山西煤炭建设监理咨询公司第八工程监理部
我方已根据施工合同的有关规定完成了一号副斜井井底车场探水注浆设计的的编制，并经我单位上级技术负责人审查批准，请予以审查。
附：
一号副斜井井底车场工程探水注浆设计
承包单位（章）
项目经理
日期
专业监理工程师审查意见：
专业监理工程师
总监理工程师审核意见：
项目监理机构
总监理工程师
霍州煤电集团吕临能化煤电综合项目部
工程师审查意见：
工程师
日期
总工程师审核意见：
总工程师
一号副斜井井底车场探水注浆设计
1、概况
一号副斜井井底车场截止目前已施工完1号交叉点工程，并在1号交叉点起始位置顺利揭露5#煤层顶板，根据矿井水文地质及3号井检孔资料，一号副斜井井底车场在穿过5#煤层向9#煤层施工时依次要揭露L4、L3、L2三层太灰岩溶含水层，预计正常涌水量为60-100m3/h，最大涌水量为150-200m3/h。
本着“有疑必探，先探后掘”的原则，需要对掘进工作面前方进行打探孔探放水，为此特制本探水注浆设计。
2、探放水目的
揭露所有L灰岩含水层组，探明此段岩溶裂隙水的涌水量及导水性，并对L4、L3、L2三层灰岩含水层段进行注浆堵水，确保掘砌施工顺利通过此含水层段。
三、探放水设计
根据地质资料石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水组在深部岩溶裂隙不发育，在浅部岩溶裂隙发育。
因此本次探放水首先应考虑L4灰岩层的涌水。
距离本地最近距离的水文检查孔P63资料显示，太灰岩的静水位标高+1161.41m，而根据距离最近的程家塔回风立井揭露L3灰岩情况本地静水位标高为+1110.72m。
通过对比基本可以判定太灰岩在本矿区沟通性不是很强。
为了减少掘砌工作面因探、放水对掘砌施工进度的影响，争取矿井早日投产，同时依据煤矿综合防治水“探、防、堵、截、排”五项措施，本次井底车场探放水考虑采取“边探边堵”的方案进行设计施工，即按照设计探孔深度打完探眼后，首先进行压力试验，若测得探孔涌水量较大，但水压较小时，则直接对本探孔进行注浆堵水。
注浆完毕后，根据注浆压力计算浆液扩散半径，在浆液扩散半径范围内重新布置下一个新的探孔，即每次布设的新探孔一方面可作为上一个探孔的注浆效果检验孔，另一方面还可以作为新的探水孔，探明工作面前方涌水情况。
若经过检验注浆效果良好，则按照此方案对整个巷道含水层段进行注浆堵水。
最终在巷道轮廓线外形成封闭式的良好的隔水帷幕，为下一步施工创造良好的施工条件。
1探水、注浆区段的划分：
根据目前揭露的煤岩层倾角情况来看，煤、岩层倾角平均在19.5°
，由井检3号孔柱状资料，推测L灰岩含水层组中L4灰岩层顶~L2灰岩层底板的水平距离约为69.0m，垂距约为22.6m，含水层段上覆岩层的抗剪强度为2.37Mpa。
考虑探水作业的安全，在探水作业时需要预留一定距离的安全岩柱，本设计暂定水平方向上预留20m安全岩柱。
根据含水层组的埋藏条件等，本次探水孔在垂置含水层方向上采取一次探明所有L含水层组的涌水情况。
在水平方向上加上安全岩柱，含水层组水平推进距离较长，需要采取分段探水、注浆。
水平方向上暂计划分两段探水。
2、钻孔位置及探孔深度设计：
1）根据井检3号孔柱状图，推测L4泥灰岩层揭露位置在2#交叉点开口位置。
因此探孔位置设计布置在K0+65.0m（K0代表一采区5煤轨道上山下部车场开口位置A点，探水位置为A点水平向前65.0m）处。
附图：
探水孔平面位置示意图
2）根据探水位置确定本次探水钻孔最短探水孔深度为35m。
在平行巷道方向上，由于含水层组水平推进距离较长，需要采取分段探水。
采取分段布
置后，水平方向上探孔深度最长设计为80m，即第一段水平方向上探孔要穿过L3灰岩底板3米以上。
确定含水层涌水情况后，组织进行一次工作面预注浆，而后继续掘砌施工一段距离。
重复执行第一段探水施工工艺，探明下部L2灰岩层涌水情况，并根据涌水情况确定是否需要再一次进行工作面预注浆。
确保掘砌施工最终通过此含水层段。
3、钻机及注浆泵的型号
（1）、钻机型号：
采用TUX-150型钻机，钻杆直径为Φ42mm，钻头直径分别为Φ113mm、Φ65mm。
（2）、注浆泵型号：
ZTGZ-60/210型液压注浆泵
最大吸浆压力：
21.0Mpa吸浆量：
60L/min
功率：
7.5KW重量：
1050kg
4、钻孔设计
探水钻孔设计及布置方式依据目前岩层倾角（平均为19.5°
）与巷道前进方向的夹角而定，探水孔布置详见附图。
钻孔平、剖面图见附图
说明：
1、为了确保施工安全，以上钻孔均需安装孔口管并进行耐压试验；
2、为了尽最短距离探明L4灰岩行水层的赋存水情况，本次探水首先施工1号钻孔，该钻孔与巷道方向夹角55°
，方位角90°
与巷道前进方向平行布置。
预计最短钻孔距离33.0m，可以全部穿透L4、L3灰岩层。
打完此探眼后，若探孔显示涌水量较大，则直接对本探孔进行注浆堵水作业。
1号孔注浆完毕后，按照图示打2号探水孔，检验1号探水孔注浆效果，同时探明巷道前进方向是否存在含水层。
若存在含水层，说明巷道前进方均富含水，则开始对2号孔进行注浆，同时安排人员按照图中所示编号依次对3~9号钻孔进行布孔打钻注浆。
图中9号孔为巷道注浆效果最终检验孔。
3、若在1号探孔没有探出含水层存在，按照图中所示2号、8号孔位置水平方向再分别施工探水孔各一个，探明巷道前方70米（穿过设计L3灰岩层底板）范围内有无含水层存在。
若存在含水层则进行工作面预注浆，若不存在含水层，则对探孔资料进行分析，确定岩层层位，巷道继续向前掘进40米后，停止掘进进行水平方向第二段的探水、注浆施工。
附表：
注浆探孔一览表
孔号
方位角（°
）
倾角（°
设计孔深（m）
孔径（mm）
1
90
55
35
146、65
2
92
68
3
72
4
91
75
5
2°
上山
80
6
89
7
88
8
9
78
5、孔口管安装及耐压试验
（1）、孔口管长5.0m,由φ108mm地质钢管加工成5m长一节,其中一端焊4寸法兰盘,连接4寸闸阀和压力表。
为确保孔口管安装后的固定牢靠，孔口管均用4根φ20×
2500mm树脂锚杆拉住焊在孔口管上的钢板将孔口管固定在岩体上，孔口管外露长度不得超过400mm。
（2）、开口孔径φ113mm，钻至6.0m后将孔内冲洗干净。
（3）、将孔口管插入孔内,注入水泥浆（水泥和水的配比浓度不超过1.5:
1）进行固定，同时在孔口管四周打锚杆四根对其进行加强固定。
待凝固后进行扫孔至6.0m时，使用注浆泵进行耐压试验，如压力超过4MPa时，孔口管周围没有漏水现象，说明合乎要求，否则仍需重新注浆加固。
（4）、耐压试验合格后，使用φ65mm的钻头进行二次钻进，孔深为35-80m。
（5）、在闸阀口处安装防喷装置。
安装好的孔口装置如下图。
（6）、钻孔设计依据：
根据《煤矿安全规程》及《煤矿防治水工作条例》要求。
五、注浆设计
1、注浆压力
注浆压力是给予注浆扩散充填的能量，而影响注浆压力的因素很多，如岩层裂隙的发育程度，静水压力，浆液性能等，而且在注浆过程中诸因素会发生不断变化，所以确定注浆压力的原则依据含水层埋藏深度及静水压力来确定，一般选用静水压力的2~3倍为工作面注浆最终压力。
本次注浆依据下部太灰岩含水层埋藏深度及静水压力（+1110.72m），注浆终压采用静水压力的2.5倍，注浆压力为8.75MPa。
2、浆液的扩散半径
注浆过程中浆液的扩散半径随着岩层渗透系数、裂隙发育程度、注浆压力、注浆时间的增加而增大，随着浆液浓度和粘度的增加而减少，根据有关资料及施工实践，石灰岩扩散半径定为2～3米。
3、注浆浆液浓度的选择是依据不同的注浆堵水的要求来选择，因本次
为工作面预注浆，所以选择单浆水泥浆液为主辅以双浆来控制扩散半径。
水泥采用新鲜PO42.5水泥。
浆液的水灰比浓度选择范围为1：
1～3：
1，当孔内涌水量较小时，选用稀浆2:
1～3:
1,当孔内涌水量较大时，可选取用水灰比1：
1的水泥浆，当孔内涌水量大时，除选用水灰比1：
1的水泥浆外，在浆液中加入3%的水玻璃，可加快注浆速度和保证注浆帷幕的形成，防止围岩岩体裂隙较大，浆液流失量过大。
六、供电设计
1、设备负荷统计及说明：
一号副斜井井底车场工作面探水电源拟设计从现一号副斜井井底车场施工动力电源接出。
一号副斜井井底车场工作面探水主要用电设备有7.5KW注浆泵1台。
该负荷电缆截面及其开关的选择:
2、7.5KW注浆泵负荷电缆截面及开关的选择：
根据公式：
I=KfPn/η√3UcosΦ
其中I------设备长时工作电流，A
Kf----设备负荷系数，取0.9
Pn---设备的额定功率，KW
η-----设备的效率，取0.85
U-----设备的额定电压等级，KV
CosΦ—用电设备的功率因数，取0.85
I=0.9×
7.55/0.85×
√3×
0.66×
0.85=7.7A
根据计算结果选取MY--0.38/0.66--3×
2.5＋1×
2.5橡套电缆，开关选用QBZ-80开关，对应的起动开关整定值10A。
七、排水设计
本次探水注浆采用的时“边探边堵”探水施工作业方式，故不用考虑工作面因疏放水而增加的涌水量。
目前井底车场的总体涌水量在58m3/h,现有的二级排水系统完全能够满足探放水期间的施工排水需求。
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