探水注浆措施方案.docx
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探水注浆措施方案
新源矿主井井筒工作面
探水注浆施工技术及安全措施
1、概况：
根据招标书要求和施工组织设计，主井冻结段以下基岩段含水层涌水量超过20m3/h时采用工作面预注浆法施工。
据检查孔资料显示，主井井筒施工穿过三灰、五灰、九灰、十下灰、十二灰等含水层，涌水量分别为44m3、17.1m3、91.88m3、78.13m3、148m3，主井井筒冻结段至-306m，三灰层标高为（-291.3~-299.1m）处在冻结段以，但是由于测温孔钻孔向外偏移过大，致使测温孔的测温资料不足以推断三灰冻结情况。
为此，本着“有疑必探、先探后掘”的原则，主井探水注浆施工方案包括三灰和其他各层含水灰岩。
但是涌水量不超过20m3/h的，将不采取注浆措施。
目前，主井井筒外壁施工至-250m位置，距三灰顶板还有40m，预计本月20日揭露三灰，计划在-280m位置采用潜孔钻机提前探水。
为了探水注浆施工安全、有序有效的进行，特编制本探水注浆施工措施，主井井筒主要技术特征见表1
主井井筒主要技术特征表表1
井
筒
及
峒
室
工程名称
单位
数量
备注
深度
m
406
冻结段深度306m
净直径
m
5.0
井口标高
m
+38.0（±0）
地坪高度+34.3m
表土段厚度
mm
400、外400
表土层厚120.48m
基岩段厚度
mm
600~450
总回风巷
m3/m
箕斗装载峒室
m3/m
马头门
m3/m
/3.5+3.5
2、地质及水文地质概况：
2.1地质概况：
主井-273.1~-413.7m处于石炭系群地层，岩性主要由10层灰岩（三灰~十下灰）、黑~黑灰色泥岩、砂质泥岩、灰~灰白色中砂岩、细砂岩、9层煤组成，主要煤层12下煤、16煤、17煤可采。
灰岩大多含硅质结核；砂岩钙质、铁质胶结，坚硬、完整；泥岩、砂质泥岩松软~半坚硬。
详见组织设计主井地质柱状图：
主井井筒在-273.1m~-277.9m穿过一正断层，此断层落差约5~8m，断层破碎带厚度4.8m，断层破碎带主要由角砾及断层泥组成。
根据区域构造规律分析断层走向困难为SE-NW向，倾向为NE，其它地层均属正常。
地下水流向：
东北西南。
2.2水文地质概况：
第四系表土含水层水文情况不详
基岩段含水层位置及预计井筒涌水量详见表2表2
主井
层位
深度（m）
涌水量（m3）
三灰
295
44
五灰
318
17.1
九灰
363
91.88
十下灰
403
78.13
十二灰
431
148
合计
379.11
3、探水注浆方案：
本次工作面预注浆是以封堵岩溶裂隙水为目的，采用人工砌筑砼及预留岩帽复合型止浆垫，预埋无缝钢管作注浆孔口管，用潜孔钻机在工作面施工注浆孔，地面设注浆站，通过地面注浆泵和井壁吊挂无缝钢管，将地面搅拌好的水泥浆液压入注浆孔含水层裂隙中。
第一注浆段的施工，当井筒掘进至-281m，外壁成井-280m，进行工作面探水、注浆。
三灰注浆期间，井筒维持冻结，三灰注浆结束后，井筒采取积极冻结；第一注浆段注浆结束后，先对-280m以上段套壁，而后恢复井筒正常掘进；若三灰钻探无水的情况下，井筒正常掘进至-304m，而后套壁。
4、注浆起止深度及注浆方案
根据井筒冻结资料分析，三灰地层因地下水运动较强，冻结效果较差，故本次注浆从三灰开始，终止深度为十下灰，起止深度为-281~-417m（包括预留岩帽及超过十下灰各10m），打钻探水注浆总厚度136m。
注浆段划分
根据该段地质水文条件及设备的优选组合，分为两大注浆段及井筒掘砌段，第一段-281~-352m（八灰底板），第二段-352~-417m。
第一段上部于-273.10~-277.90m有一厚度4.8m的破碎带（主检孔），在井筒掘进中应实测破碎带的位置、倾角。
为避免注浆段触及该破碎带，可适当延伸井筒掘砌深度，减少岩帽厚度（在施工中可调整2~3m），但应增加混凝土止浆垫厚度。
八灰顶板的12下、14煤厚度分别为1.2m、0.6m，打钻注浆时易坍塌，影响下段的注浆效果，故第一段井筒掘进深度为-352m，成井-351m。
为减少井筒施工工序的转换，提高注浆效果，每个注浆段分为2个注浆段高，采用下行压入式注浆，将上段已注浆过的裸孔，经扫孔作为下段注浆的导管。
注浆段高的划分见表3表3
注浆段
注浆段高划分
备注
段次
起止深度
段高
277~348
1
-281~-313
32
用4个孔探水，若预计井筒涌水量小于20m3/h，将不进行注浆
2
-313~-352
39
348~413
3
-352~-395
43
4
-395~-417
22
探水注浆各项参数选取表4
序号
名称
数值
备注
1
注浆孔数
8个
每段面平均选取￠4m
2
注浆孔径向倾角
2.0°
终孔径向超出净径2m
3
预留岩帽厚度
10m
承压48kg/cm2
4
砼止浆垫厚度
2m
过7天抗压200kg/cm2
5
孔口管长度
3.6m
4.2m
各段注浆压力选取见下表（表5）
各段注浆压力选取表5
段次
终孔深度
注浆压力（kg/cm3）
1
-313m
62~77
2
-352m
69~87
3
-395m
78~98
4
-417m
83~103
5、探水注浆工序
5.1地面预建注浆站
5.1.1水泥才用散装水泥，现有容积50T水泥仓一个。
5.1.2浆液一级搅拌系统利用现有混凝土搅拌机能满足20m3/h的注浆量。
5.1.3二级搅拌系统池设在井南偏西侧，靠近搅拌机，可用下灰用旧弹簧管从一级搅拌池导浆至二级搅拌池，二级搅拌池可以砖砌，容积为2m3（径可为2m×1m×1m），也可以用相当容积的容器。
池设一路吹风管，用以搅拌，另设1~2m3的清水池一个，1个水玻璃浆液池，可用相当量容器代用。
5.1.4于井口西南部布置2台HFV-C型液压注浆泵。
5.2探注浆前准备工作
4.2.1井筒掘进到距预定注浆的含水层约10m处（即-280m~-352m处）停止掘进。
掘至-280m处钻超前钻孔，测定含水层冻结情况或含水层的准确位置和水量，水压等。
5.2.2打探眼前要在吊盘安置卧泵和悬挂潜水泵，形成50~80m的排水能力，并要试运转，确保能随时投入使用。
5.2.3信号和通讯要于探眼前做好准备，井上、井下吊盘以及工作面要有通畅的信号联系。
5.3止浆垫施工
5.3.1止浆垫施工在距含水层顶面10m位置，砼止浆垫设计施工2m厚，其中与成井井壁重叠1m。
在施工前，首先拆除刃角，提起模板使其高于止浆垫上口。
5.3.2止浆垫施工前，如有淋水务须处理。
工作面矸石出净后，用风镐将井帮，井底按设计尺寸修正，将工作面碎石，泥质杂物用清水冲洗干净。
5.3.3止浆垫施工前，必须制备好孔口管及安装件，孔口管规格取￠108×4.5mm无缝钢管，孔口上部焊接法兰以便联系注浆阀；孔口管中、下部应焊1~2道加固肋，可用￠6mm~￠8mm钢筋呈螺旋状点焊在孔口管中下部。
孔口管长度上段为3.6m，下段为4.2m。
5.3.4固定钻机。
第一注浆段，当井筒掘进到-281m井筒砌壁深度-280m时，按设计潜孔钻机的方位、孔径，按钻架固定螺丝眼位置预埋螺杆，螺杆应打入硬地以下半米，并用膨胀药固定，然后在工作面打好钻架基础，基础的大小尺寸等见钻架现定，
5.3.5在模板底部1.8m高处架设打钻工作平台，平台采用4根￠128mm钢管，东西向架设在模板筋板上，注意避开落罐位置，4根钢管相互有50×100mm木方连接牢固，上铺δ50mm木板。
5.3.6利用工作平台，将两台KQJ-100B型潜孔钻机固定在钻架上，接好风、水管路，做好钻孔准备，用￠130mm冲击钻头钻孔，按1﹟、3﹟、5﹟、7﹟号钻孔顺序施工。
每孔钻进深度3.1m。
5.3.7吹干净钻孔矸石杂物，在钻孔灌满2：
1水泥沙浆，紧接着下3.6m的孔口管，24小时后用钻机扫掉孔口管水泥沙浆。
5.3.8各孔口管用1.5倍静水压力试压，不漏即为合格，否则注双液浆加固孔口管直至合格为止。
当预计井筒涌水量大于20m3/h时待注浆封口后，将在预埋孔口管上方，上接长2m带有法兰盘的￠108×4.5孔口管，孔口有编制袋封死，以免漏灰入。
5.3.9施工止浆垫，止浆垫厚度选2m，砼设计标号为C30，配合比为水泥：
沙子：
石子：
水=1：
1.47：
3.43：
0.44，另加水泥重量4%的早强减水剂。
浇筑前保持工作面无水且干净。
可以用灰罐直接下灰到浇筑工作面，但是一定要加强振捣，可以在工作平台上安置2台插入式振捣棒，来回振捣，人工找平。
5.3.10第二注浆段，井筒掘进至-352m，井筒掘砌壁深度351m，预埋探水注浆孔口管8个，钻孔深度3.7m，下入4.2m长孔口管。
孔口管的埋设及加固方法同上，工作面先施工止浆垫而后施工孔口管。
5.4注浆孔的施工
5.4.1注浆孔钻进前，要安装好地面注浆站和输浆管路系统，并做好设备试运转和管路系统耐压实验。
管路耐压用清水实验，实验压力取用注浆终压的1.2倍，稳定10~15min不漏，即为合格，各项注浆前准备工作完成，确保随时可以进行注浆施工，方可进行注浆孔钻进。
5.4.2第一注浆段设计先打1、3、5、7号探孔，涌水超出20m3/h，关闭孔口管球阀，埋设2、4、6、8孔口管，施工砼止浆垫，然后进行1、3、5、7号孔注浆，同时施工其余4个注浆孔。
第二注浆段同时预埋8个孔口管，分别钻进，出水即注浆，同此注浆与钻进在不同注浆孔位同时进行，并行作业。
5.4.3注浆孔采用固定在模板上的潜孔钻机，分别配￠50mm、￠60mm钻杆与￠90mmDHD3.5冲击器施工，钻头取￠90mm，用清水做循环液，打钻工在工作平台上进行。
5.4.4注浆孔钻进工程中，若遇钻孔涌水量超过5m3/h，或围岩石破碎塌孔打不下去时，停钻注浆，否则一直钻进直至终孔。
终孔时要核实钻具长度，确保钻孔深度符合设计要求。
5.5注浆作业
5.5.1注浆作业程序：
接通输浆管路——压水实验——注浆——定量压清水——冲洗输浆管路——拆洗注浆泵——扫孔或钻进
5.5.2测定注浆孔水压与水量，注浆前，对已打好并冲净后的钻孔进行水压及水量的测定。
在孔口注浆管上连接测水的压力表及阀门装置，测出最大流量及静水压值，测定时要求压力，水量稳定，数据准确。
5.5.2压水实验
（1）先用一台注浆泵压水，其流量由小逐渐增大，当钻孔耗水量大，泵的流量虽已全量，而压力仍然很低时，则可用两台泵压水，尽量使压力控制在比注浆终压高0.5Mpa左右。
（2）每次压水实验，应测定和记录注浆段高，压水流量，测定流量可采用浮标法或用注浆流量计。
（3）在破碎带压水时间缩短或不压水。
根据压水实验测定的单位钻孔吸水量，确定注浆时浆液的起始浓度。
5.5.3注浆压力的调整：
在注浆过程中，注浆压力分为初期、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分钟以上。
5.5.4浆液的配比
（1）单液水泥浆常用的水灰比为：
2：
1、1.5：
1、1.25：
1、
1：
1、0.75：
1、0.6：
1、0.5：
1。
单液水泥浆培植表如下
单液水泥浆配制表表6
水灰比
水泥用量（kg/袋）
水
（kg）
三已醇胺（kg）
氯化纳（kg）
浆液比重
体积（m3）
0.5：
1
1200/24
600
0.6
6
1.8
1.003
0.6：
1
1100/24
6
升级会员 