万福井筒壁间注浆施工安全技术措施最终版Word文档格式.docx
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14.1火灾事故应急措施24
14.2水灾事故应急措施24
14.3停电事故应急措施25
14.4提升事故应急措施26
14.5触电事故应急措施26
15.避灾路线27
16.附件、附图、附表28
万福矿井风井井筒壁间注浆施工安全技术措施
1.施工概况
万福矿井是兖煤菏泽能化有限公司在巨野矿区筹建的一对大型矿井,设计生产能力1.8MT/a,区内主采煤层3(3上)煤层厚度大、煤质好、储量丰富。
矿井采用立井开拓方式,布设一主、一副、一风三个井筒。
万福矿井风井井筒净直径6.0m,井口标高为+45.0m,井筒设计深度为880.015m(相对标高),表土层厚度为752.69m,采用冻结法施工,冻结深度840m,2016年1月底停止对井筒冻结施工。
目前井筒施工至井深827m,为了充填内壁和外壁之间的空隙,封堵外壁接茬缝和内壁施工缝,经矿方研究决定对万福矿井风井-9.585m~-815m段进行壁间注浆,对井筒井壁进行充填加固。
2.施工段水文地质概况
2.1井田水文地质特征及复杂程度
万福井田位于巨野煤田南部,为巨厚新生界松散层覆盖的全隐蔽煤田,新生界地层厚度631.70~780.00m,平均为714.73m。
其北以邢庄断层与龙固井田为界,东界为田桥断层,井田内的煤系含水层与对盘的二叠系地层对口,对盘无强含水层,因此可能是阻水的;
南、西至奥陶系顶界露头,各基岩含水层深埋于巨厚松散层之下,仅接受新生界底部砂砾层水的补给,与大气降水的无关。
井筒检查孔穿越多个含水层,其中基岩风氧化带、太原组三灰、十下灰及奥灰含水层都有一定的静储量及补给来源。
钻孔施工过程中相距较近的风井、副井及风井主要含水层三灰,岩性相差较大,岩芯完整性相差也较大,抽水时单位涌水量也相差较大,由于没有制做地质剖面,不知是否存断层。
按照《煤矿井筒水文地质工作规定(暂行)》的通知,距井筒500m内有落差30m的断层,井筒穿越多个含水层,井筒涌水量30~200m3/h。
水文地质条件分类为较复杂性,根据此规定将该井筒水文地质条件定为中等至复杂型
2.2井筒水文地质
2.2.1井筒水文地质特征
1、含水层的划分、特征及评价
井筒检查钻孔穿过的地层有第四系、上第三系、二叠系下统山西组、二叠系下统太原组、石炭系上统本溪组、奥陶系。
(1)松散层
根据第四系、上第三系地层的岩性、简易水文观测等水文地质资料,将其划分为两个含水层。
①第三系上部含水层段:
该含水层由多层砂层组成,埋深154.25~444.61m,砂层总厚度为65.94m。
砂层以细砂为主,次为粉砂,中粗砂,粘土质含量不均一,富水性较强。
②上第三系底部含水层段:
该含水层由二层砂层组成,埋深725.39~752.69m,砂层总厚度为21.97m。
均为细砂,含粘土质。
与基岩含水层呈面状接触.
第四系以厚层状粘土及砂质粘土为主,总厚度为154.25m,全孔段钻进过程中泥浆不消耗,为一良好的隔水层。
上第三系下部有一层31.46m厚的粘土、砂质粘土,钻进过程中泥浆不消耗,为一良好的隔水层。
由于该隔水层的稳定存在,阻隔了上第三系含水层段与下第三系底部含水层的水力联系。
2、隔水层
自孔深525.32~618.88m,厚93.56m,主要由粘土、砂质粘土组成,隔水性良好,自孔深645.61~725.39m,厚79.78m,主要由粘土、砂质粘土组成,隔水性良好,能有效阻隔第三系上部砂层水补给基岩段。
自孔深786.19~805.00m,厚18.81m,主要由泥岩,粉砂岩组成,致密无裂隙,简易水文观测属正常消耗,为一良好隔水层。
3.注浆段的确定
本次井筒壁间注浆段为-9.585m~-815m之间的井壁,注浆总段高为805.415m,施工段井壁结构参数见下表。
注浆段井筒断面特征表
序号
起止位置(m)
断高(m)
壁厚(㎜)
壁标号
内
外
1
-9.585~-100
90.415
450
C30
2
-100~-160
60
C40
3
-160~-190
30
650
4
-190~-320
130
C60
5
-320~-400
80
850
900
6
-400~-480
C70
7
-480~-630
150
1100
1200
8
-630~-700
70
CF80
9
-700~-758
58
CF90
10
-758~-780
22
11
-780~-815
35
500
12
合计
805.415
4.注浆目的及结束标准
4.1注浆目的
通过壁间注浆,充填壁间空隙,封堵内壁施工缝。
4.2注浆结束标准
各孔注浆压力达到设计终压,或上排观察孔返浆,且返浆量与进浆量基本持平,受注井壁没有集中出水点。
5.注浆方案
5.1注浆方式
套壁结束后温度大于2℃以上进行壁间注浆。
注浆前,先进行打眼测温,壁间温度达到2℃以上时,进行壁间注浆。
如温度低于2℃以下,则不进行注浆施工。
如本排钻孔温度小于2℃时,进行下一排打眼测温,依次类推。
注浆采用四层吊盘结构,一层盘及四层盘同时打眼,一层盘打眼做为一排观察孔,如观察孔返浆则这一排注浆孔结束,如不返浆则提盘继续注。
一层盘打眼时,喇叭口要用架板封闭,防止坠物伤人。
下材料时,再打开喇叭口。
注浆站设计在四层盘上,浆液搅拌按照设计配比搅拌,搅拌完成后由注浆泵通过注浆管路压入井壁。
正常施工时四层盘距离距一层盘为12m。
5.2注浆孔的布置、深度及施工方式
-9.585m~-815m为井筒壁间注浆段,注浆段段高805.415m,设计排距12m,每排均匀布置6个孔(受吊盘设施、井筒内固定的管、线路及井壁拉结钢筋等影响,在实际布孔时,在不影响施工质量的前提下可做适当调整),孔径42mm,孔间距3.14m,预计本次施工402个注浆孔,共计67排。
注浆采用上行式注浆。
壁间注浆孔深度严格按照《煤矿安全规程》规定进行注浆孔设计,规程要求注浆孔深度为穿过内壁进入外壁100mm,严禁穿透外层井壁,注浆过程中必须观察井壁,当井壁破裂必须采用破壁注浆时,必须制定专项措施。
根据万福矿井风井井壁结构图,注浆孔孔深确定为:
-9.585m~-160m,孔深0.55m;
-160m~-320m,孔深0.75m;
-320m~-480m,孔深0.95m;
-480m~-815m,孔深1.2m。
为避免打穿外壁,加工特定长度的钻杆,需要的钻杆长度:
-9.585m~-160m壁间注浆段钻杆长度为0.60m;
-160m~-320m壁间注浆段钻杆长度为0.80m;
-320m~-480m壁间注浆段钻杆长度为1m;
-480m~-815m壁间注浆段钻杆长度为1.25m。
注浆孔布置时上、下排孔要相互错开呈三花布置,保证浆液填充效果。
注浆结束后均要根据实际情况进行复注检验,确保井壁内不出现注浆空白区。
图5-1注浆孔井壁展开布置示意图
图5-2注浆孔井筒平面布置示意图
5.3注浆孔口管长度及埋设
本次壁间注浆孔口管长度设计为500mm。
注浆孔口管埋设时,在孔口管丝扣一端缠上破布,利用大锤将孔口管砸入孔内,保证外露长度不大于50mm,用道钉钉牢固,并用铁丝将注浆管与固定构件连接牢固。
注浆结束后要用气焊把注浆孔口管外露部分割掉,并用环氧树脂将注浆孔抹平抹实。
图5-3注浆孔口管示意图
5.4注浆管路安装
井下注浆施工期间,采用从地面注浆站向井下供浆;
施工之前由项目部负责从地面向下铺设一趟1寸高压胶管,铺设到815m位置。
高压胶管每20m一根逐根连接,根与根之间用高压直通连接,每6m要用12#双股铁丝固定绑牢在模板绳上。
高压胶管为凿眼和注浆泵所用动力压风管路,高压胶管作为输浆管路。
管路安装时要一根一根的实验,检查是否通畅。
6.注浆参数
本次注浆采用以单液水泥浆和双液浆(水泥+水玻璃)相结合,水泥采用42.5普通硅酸盐水泥,水玻璃采用40Be,模数在2.2~3.2之间,灰浆搅拌用水使用地面生活用水或其它比较干净的水源均可,灰浆必须经过滤后方可使用。
6.1浆液配比
单液浆水灰重量比为1:
1(使用比重计进行测量),双液浆水泥浆与水玻璃体积在施工中可根据实际凝结情况进行调配。
6.2注浆压力
6.2.1井壁强度计算
根据《简明建井工程手册》中井壁强度校验计算公式:
式中:
P=注浆对井壁产生的压力(MPa);
e=井壁厚度(m);
Ro=井筒半径(m);
K=井壁材料允许的抗压强度(MPa),K=Pr÷
n;
Pr=井壁材料极限抗压强度(MPa);
n=安全系数,通常取n=2。
1)井筒-9.585m~-100m段混凝土强度为C30,井壁强度为:
1.83MPa;
2)井筒-100m~-160m段混凝土强度为C40,井壁强度为:
2.5MPa;
3)井筒-160m~-190m段混凝土强度为C40,井壁强度为:
3.3MPa;
4)井筒-190m~-320m段混凝土强度为C60,井壁强度为:
4.87MPa;
5)井筒-320m~-400m段混凝土强度为C60,井壁强度为:
5.9MPa;
6)井筒-400m~-480m段混凝土强度为C70,井壁强度为:
6.9MPa;
7)井筒-480m~-630m段混凝土强度为C70,井壁强度为:
8.2MPa。
8)井筒-630m~-700m段混凝土强度为CF80,井壁强度为:
9.3MPa。
9)井筒-700m~-758m段混凝土强度为CF90,井壁强度为:
9.8MPa。
10)井筒-758m~-780m段混凝土强度为CF90,井壁强度为:
11)井筒-780m~-815m段混凝土强度为CF90,井壁强度为:
6.2.2壁间注浆压力
-9.585m~-815m为井筒壁间注浆段,井筒静水压力为0~8.5MPa,根据建井手册,注浆终压应大于静水压力0.5~1.5MPa,如注浆段的静水压力较大时可适当提高压力值,根据井壁强度计算值,本次注浆压力确定为:
1)井筒-9.585m~-100m段注浆终压为1.5MPa;
2)井筒-100m~-160m段注浆终压为2.0MPa;
3)井筒-160m~-190m段注浆终压为2.7MPa;
4)井筒-190m~-320m段注浆终压为3.8MPa;
5)井筒-320m~-400m段注浆终压为4.5MPa;
6)井筒-400m~-480m段注浆终压为5.5MPa;
7)井筒-480m~-630m段注浆终压为6.8MPa。
8)井筒-630m~-700m段注浆终压为9MPa。
9)井筒-700m~-758m段注浆终压为9MPa。
10)井筒-758m~-780m段注浆终压为9MPa。
11)井筒-780m~-815m段注浆终压为9MPa。
注浆重点注意事项:
根据C30混凝土立方体抗压强度报告,养护期3天的抗压强度达设计强度的62%,即19.6MPa;
养护期7天的抗压强度达设计强度的90%,即27.1MPa;
因此,上述设计的注浆终压符合设计要求。
但是在注浆过程中,应以实际测量的静水压力合理选择注浆压力,必须以不损坏井壁为原则,如注浆过程中发现井壁有裂纹等异常情况时,必须立即停止注浆,采取措施处理后方可继续施工。
7.注浆工艺
(1)在吊盘上进行打眼注浆作业,打眼采用YTP-28型风钻,注浆采用2ZBSB1.92~7.2/10.5~3-11型双液调速高压注浆泵,一备一用,压力表选用16MPa抗震压力表。
(2)风管、水管各用一套管路,高压注浆管采用Φ16mm(Φ38mm)。
(3)孔口管采用无缝钢管制作,一头为马牙扣,另一头为丝扣。
(4)每段高注浆孔注完、封好后,开始放浆,放浆时要先把放浆管固定牢靠方可放浆,避免注浆管乱窜伤人。
(5)在注完一个孔再注另一个孔时,尽量缩短换孔管路连接操作时间,以避免注浆管中的浆液凝固。
(6)每次放完浆后,把剩余浆液打到地面进行处理,不得倒入井下。
(7)注浆时浆液的浓度掌握原则是稀-浓-稀,跑浆时可变浓浆或用双液浆进行注浆。
(8)壁间注浆施工工艺:
①准备工作:
注浆泵、水泥浆桶、水玻璃桶、清水桶、风钻、钎子、钻头等设备及工具安放在吊盘的五层盘。
吊盘提至作业位置,调平吊盘,四周用木楔楔紧,吊盘上盘喇叭口采用套壁时用的盖门封闭,盘与盘之间的管线口用硬塑料板密闭。
②注浆系统试运行:
注浆泵接电,连接注浆管路,安装混合三通及高压球阀,检查注浆系统是否连接正确,确认正确后,将两个吸浆笼头放入清水桶,对注浆泵及注浆管路进行试运转,确保注浆系统运转正常。
③打眼:
用YTP-28型风钻、B22中空六棱钻杆和Φ55mm一字型钻头按设计孔位、孔深在井壁首先施工一排眼,兼作泄压孔,再施工一排孔进行注浆,要求所有注浆孔均垂直于井壁,打好后用清水冲洗干净,钻孔时应经常检查孔内涌水量和含砂量,涌水量较大或涌水中含砂时,必须停止钻进,及时注浆,钻孔中无水时必须及时严密封孔。
④安装孔口管:
受注一排的注浆孔均安装孔口管和孔口球阀,孔口管缠绕布条,马牙扣一端朝向井壁,丝扣一端向外,利用大锤打进注浆孔内,外露长度不超过50mm,然后用道钉钉牢固,安装孔口球阀,为防止孔口管受压窜出,用铁丝将孔口管与井筒内临近固定构件连接牢固。
⑤清水试压:
连接带有混合三通及高压球阀的注浆管路与孔口球阀,连接好后,关闭其余注浆孔孔口球阀,向该孔孔内压清水,试压压力达到注浆终压的1.2倍,孔口无漏水为合格。
⑥测定静水压力:
用16MPa抗震压力表测定注浆孔出水压力,根据测定的静水压力确定注浆压力。
⑦注浆:
按比例制作单浆液,浆液制作好后,将一个吸浆笼头放入水泥浆桶,同时另一个吸浆笼头放入水玻璃桶,并对水玻璃桶内的吸浆管做好标记。
开泵,将单液水泥浆压入受注井壁,直至注浆孔不再吸浆或达到设计注浆终压。
⑧封孔:
将水泥浆桶内的吸浆笼头放入清水桶,用清水冲洗注浆泵及管路,然后先打开水玻璃泵,再打开水泥浆泵,同时将清水桶内的吸浆笼头重新放入水泥浆桶,用双液浆封孔,封孔后先停水泥浆泵,再停水玻璃泵,同时打开泄压阀,关闭孔口球阀,单孔注浆结束。
⑨清洗:
单孔注浆结束后,立即将两个吸浆笼头放入清水桶,开泵冲洗注浆泵及注浆管路10min。
⑩换孔注浆:
为使浆液充分扩散,采用对角施工的方式完成其余注浆孔,施工工艺同上。
⑪井壁处理:
如井壁出现跑浆,及时用清水冲洗干净。
单排注浆孔施工结束后,用铲子对井壁灰浆进行清理,且卸下孔口球阀,用气焊把孔口管外露部分割掉,并用环氧树脂将孔口捣实抹平。
8.主要注浆材料预计
注浆量受水文地质及其它外在不确定因素的影响较大,因此,注浆量应以实际发生量为准。
注浆水泥、水玻璃的用量,由筹备处、监理和施工方共同确认,三方签字后,每班一报表,分别报筹备处、监理审查。
9.劳动组织
职别/工种
人数(人)
备注
值班经理、队长
指挥和协调工作,人员调配等
技术管理人员
技术指导和整体技术交底
材料员
负责提前备料
夜班
操作工
注浆人员、搅拌工及打钻工
记录员
每班的注浆参数记录
司泵工
负责操作注浆泵
电、钳工
检修、调试和安装等
绞车工
负责操作绞车
井上、下信号把钩工
信号联系及摘挂钩
运搬工
负责材料运输
井壁检查工
负责观察井壁
早班
中班
63
三八制工作人数
10.施工工期
预计本次井筒-9.585m~-815m段壁间注浆施工工期为22天。
11.注浆预计材料一览表
材料名称
型号
规格
单位
数量
备注
水泥
PO42.5R
t
以实际发生量为主
水玻璃
40Be
钻头
Φ42mm
个
100
无缝钢管
Φ38mm
m
536
高压注浆管
40MPa
1″
过滤筛网
400mm×
400mm
小铁桶
高压球阀
400
压力表
管钳
36″
把
24″
18″
13
活扳
14
15″
15
12″
16
钢卷尺
5m
17
测绳
505m
条
18
手钳
19
手锤
2.5镑
20
破布
Kg
21
道钉
200mm
700
三通
23
乳胶手套
双
自加工
24
眼罩/口罩
个/个
36/36
25
雨衣
套
36
26
机械油
200
27
黄油
28
液压油
29
和灰桶
0.5m×
0.5m
Φ55mm
31
Φ28mm
12.辅助系统
12.1通风
采用压入式通风方式,配两路Φ800mm的带钢骨强力胶质风筒向井下供风,使用FBDNo8/2×
45型(2×
45kw)型风机向井筒吊盘工作面供风。
必须安装2套同等能力的主要通风机装置,其中1套备用,备用通风机必须能在10min内开动。
12.2信号、通讯、照明、监控
12.2.1信号、通讯
注浆期间,利用凿井时设置的独立信号系统,井筒悬吊一趟MVV22-10×
2.5电缆作为井上、下信号联系,电缆附在吊盘绳上。
井上、下联系方式为:
井口信号房、井底和吊盘在信号电缆上单独设打点器互相传送,同时以声光显示。
井底和井口均配KXH-3/127v型声光信号通讯装置,可以同时发送信号和进行通话。
井口信号房与绞车房之间设独立的信号,在提升绞车深度指示器上设行程开关,当吊桶提到距井口60m位置时,信号灯在井口信号房显示,通知井口信号工及时把井盖门打开。
并在绞车房、井口信号房配备监视电视系统,另设一趟直通电话。
12.2.2照明
井筒内设一路照明信号专用电缆和照明信号专用变压器,具有短路、漏电保护功能,各层吊盘上方各设两盏防水防爆灯,五层吊盘下设3盏竖井专用防爆投光灯照亮工作面,井口用碘钨灯照明。
12.2.3监控
监控系统的设置:
在吊盘五层盘下面、井口、翻矸台、绞车房各安设探头,吊盘五层盘探头引入井口信号房、绞车房,井口、翻矸台探头引入绞车房,绞车房探头引入井口信号房。
施工前必须按照《煤矿安全规程》的相关规定,建立瓦斯监测监控系统,在井筒工作面以及回风流中布置瓦斯探头,并设专职瓦检员按照要求监测、监控施工中瓦斯浓度的变化情况。
12.3供水、排水
搅拌水必须用地面生活用水或其它干净水源,采用Ф57×
3.5mm无缝管供水,随压风管到达吊盘上层盘,再由软管从吊盘上层盘到吊盘五层盘工作面供水。
供水管与压风管共用一台2JZ-25/1320凿井稳车。
采用一趟Ф108×
4.5mm无缝管作为排水管路,工作面积水通过水泵排到吊盘水箱中,经吊盘MD50-90×
12型卧泵排至地面,排水能力为50m3/h,一备一用。
12.4供电
利用井筒内已铺设的my3*25+1*16动力电缆,由矿建机电专业人员向吊盘工作面注浆泵接线供电。
12.5压风
按主要用风设备1台伞钻耗风量为100m3/min计算,通过矿方提供的压风接口连接管路向设备供风。
13.安全技术措施
本次壁间注浆施工,钻探公司负责注浆工艺、注浆泵的操作以及注浆质量等注浆方面的工作,其余辅助系统均由项目部负责。
施工开始前,要对每个参加施工的人员进行全面贯彻学习,参加施工人员要认真学习《煤矿安全规程》和本施工安全技术措施,明确施工目的,掌握施工方法和注意事项,考核合格后方可上岗,每班班前会都要进行班前安全预想预控,严把安全关,保证本次壁间注浆安全顺利施工。
13.1注浆安全技术措施
(1)运送各种器具时要有专人统一指挥,确保安全。
(2)工作面照明应充分,通风良好,信号清晰,且有专职信号工。
(3)施工前,严格按照井筒套壁时吊盘加工安装方式,对吊盘喇叭口、管线口及吊盘与井壁间隙封闭,每次吊桶下入吊盘时要轻落轻提防止碰撞吊盘,发生事故。
(4)操作盘上作业人员必须佩戴保险带,并生根牢固,可在吊盘四周围上绳缆,防止在提降吊盘时发生人员掉落事故。
(5)注浆泵要有专职司泵工操作维护,注浆管前严禁站人,