斜井井筒注浆技术安全措施.docx

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斜井井筒注浆技术安全措施

冶坪矿井

回风斜井井筒开凿工程

井筒过含水层注浆安全技术措施

编制人:

项目经理:

施工单位:

编制时间：

2016年5月6日

目录

第1节工程概况………………………………………………………………………1

第二节工作面预注浆堵水方案……………………………………………5

一、注浆方式………………………………………………………………………5

二注浆设计……………………………………………………………………5

第3节工作面施工设备、器具……………………………………………………8

第4节施工方法………………………………………………………………………10

1、孔口管施工…………………………………………………………………10

2、止浆墙施工…………………………………………………10

三、注浆孔施工………………………………………………11

四、注浆施工……………………………………………………………………11

第五节壁厚注浆……………………………………………………16一、注浆设计………………………………………………………16

二、布孔方式……………………………………………………17

三、注浆施工……………………………………………………18第六节劳动组织……………………………………………………19

第六节安全技术措施…………………………………………………………………20

回风斜井井筒过含水层注浆技术安全措施

第一节工程概况

回风斜井井筒设计长度890.5m，井筒倾角-25°，直墙半圆拱形断面，基岩段净宽5.0m净高4.0m，净断面17.3m2，，掘进断面19.2m2

支护形式采用锚网喷砼。

一、根据《井筒检查工程地质勘查报告》洛河组下段岩性以棕红色中粒砂岩为主，孔隙式泥质胶结，较疏松，易风化，具板状交错层理、斜层理,中夹少量紫红色泥岩、细粒砂岩薄层，根据J5号钻孔物理力学试验结果，此段中粒砂岩抗压强度天然状态14.61MPa，饱和状态7.61MPa。

洛河组下段裂隙含水层为井筒主要充水含水层，富水性中等，静水位埋深大，据冶坪矿井勘探阶段施工的YK3-7号钻孔洛河组全段抽水试验资料显示，仍是潜水。

J4、J5号钻孔均进行了洛河组全段抽水试验，静止水位埋深为204.85~207.77m，标高为1201.82~1202.11m，回风斜井通过洛河组下段含水层静止水位以下剖面斜长为313.62m，水平长度B为284.24m。

井筒穿越洛河组下段含水层疏干状态下正常涌水量预算结果28.16m3/h，本次预算井筒涌水量最大值为55.54m3/h。

2、回风斜井目前已施工至461m，已进入洛河组下段含水层斜长71m,底板标高+1169.17m，自450m向下岩性以棕红色中粒砂岩，层状斜层理泥质胶接,走向NW18°ES,岩层倾向与井筒方向一致。

倾角16°。

工作面据井口垂深193m。

2016年3月11日～12日探水施工，里程371.5m,探孔倾角-23°，探孔深度30m，孔口标高+1208m,孔底标高+1196.3m，孔口无涌水，井筒涌水量6.8m3/h。

2016年3月24日～25日探水施工，里程418m,探孔倾角-23°，探孔深度30m，孔口标高+1188.3m,孔底标高+1176.6m，孔口无涌水，井筒涌水量12.3m3/h。

2016年4月8日～9日探水施工，里程440m,探孔倾角-23°，探孔深度30m，孔口标高+1179.05m,孔底标高+1167.3m，孔口有涌水，无压力，井筒涌水量28m3/h。

2016年4月28日～29日探水施工，里程461m,探孔倾角-23°，探孔深度30m，孔口标高+1171m,孔底标高+1159.3m，钻孔出现涌水，涌水水量大无压力，涌水水量达55.6m3/h，

4月28日～5月5日工作面涌水量连续观察实测，经施工单位、监理单位工作面连续观察实测，涌水量46m3/h。

因掘进施工扰动和地下水的侵蚀，岩石力学强度降低，并产生崩解、砂化等工程地质特点，造成施工安全隐患，根据现场实际情况，我方予采用注浆封堵洛河组下段含水层裂隙水措施，确保井筒施工安全、顺利通过含水层。

第二节工作面预注浆堵水方案

1、注浆方式：

注浆施工采用分段前进式注浆方式，首段注浆段长度：

预设计为30m，施工25m，预留5.0m注浆超前距，根据注浆效果对下段注浆长度予以调整，剩余井筒注浆施工距离213m。

二、注浆设计

1、止浆墙施工

墙体形式采用单级平面型，强度等级C30砼。

止浆墙厚度确定：

B——砼止浆墙K——安全系数，1.4

W——作用在墙上的全荷载W=PF=20*19.2=384KG

b——巷道宽度5.24mh——巷道高度4.22m

[б]——止浆墙砼抗压强度30MP

经计算止浆墙厚度为3.94m，施工止浆墙厚度确定为4m。

2、注浆压力确定：

本含水层静水位埋深204.85～207.77m，据探水孔出水情况，含水层无压力，故注浆压力：

初压选用2Mpa，注浆终压一般取静水压力的2倍，即选用4Mpa。

施工中注浆前应实测钻孔水压，及时调整注浆终压。

实际注浆时在孔口注浆管上安装压力表，和注浆泵表压对应。

3、浆液扩散半径：

浆液有效扩散半径预定为1.5m。

4、钻孔布置：

井筒工作面布置为放射状孔注浆，沿巷道断面内侧500mm一圈均匀布置17个孔，巷道底板向上300mm布置内圈均匀布置5个

孔，巷道中部布置一个观察孔作为检查注浆浆液扩散半径的检查孔。

5、在巷道方向上向外倾角3°埋设Φ75mm，长8m无缝钢管制作的孔口管。

附：

回风斜井注浆孔布置示意图

注浆孔参数表

钻孔序号

钻孔方位角（°）

钻孔倾角（°）

终孔深度（m）

孔径（mm）

1#

20

-30

30

56

2#

20

-25

30

56

3#

20

-25

30

56

4#

30

-25

30

56

5#

27

-20

30

56

6#

24

-20

30

56

7#

21

-20

30

56

8#

18

-20

30

56

9#

15

-20

30

56

10#

12

-20

30

56

11#

9

-20

30

56

12#

6

-20

30

56

13#

3

-20

30

56

14#

0

-25

30

56

15#

357

-25

30

56

16#

354

-25

30

56

17#

15

-30

30

56

18#

15

-30

30

56

19#

15

-30

30

56

20#

25

-30

30

56

21#

25

-30

30

56

22#

25

-30

30

56

23#

15

-25

30

56

6、注浆材料

注浆采用以水泥单液浆为主，注浆结束前采用水泥-玻璃水双液浆封孔，水玻璃采用液体硅酸钠水玻璃，浓度为40BE，模数2.4～2.8。

（1）单液水泥浆：

选用P.O42.5普通硅酸盐水泥：

水泥采用42.5R普通硅酸盐水泥，浆液水灰比为0.75：

1～1：

1，浆液配置：

配浆时先在搅拌筒内加入一定量的清水，在搅拌条件将水泥倒入搅拌筒内，再搅拌3-5分钟，将搅拌好的水泥浆液放入水泥浆液桶内用于注浆。

（2）双液水泥浆：

两液的配比为0.3:

1～0.6:

1，先把水玻璃倒到搅拌桶用水稀释到要求的浓度，再按水灰比0.75:

1～1:

1配置水泥浆液放入搅拌桶内用于注浆。

7、注浆泵入量：

（1）单孔泵液注入量：

Q=VaBn/m

其中：

V—为注浆加固体积，按扩散半径1.5米计算

n—为岩石孔裂隙，根据情况取5%

B—为浆液充填系数，取0.9

a—为浆液消耗系数，取1.5

m—为浆液结石率，为0.7

V=（1.5²*π*30）=212.06m³Q=212.06*1.5*0.9*0.05/0.7=20.45m3

（2）此段总泵液注入量Q总=20.45*22=449.9m3，

（3）注浆结束标准：

此段注浆结束后，预计涌水量不大于6m3/h。

（4）注浆水泥、水玻璃材数量

按水灰比0.75:

1（重量比），水的容重为1T/m3，由此求得每立方水泥浆中水泥用量为1T/0.75=1.33T，此段用P.O42.5普通硅酸盐水泥1.33T/m3*449.9m3=598.37T，水玻璃449.9m3*0.25=112.47T

第三节工作面施工设备、机具

一、钻机：

采用ZLY537（SGZL-1D）型煤矿用坑道钻机，钻孔用φ56mm钻头。

二、注浆泵：

采用2TGZ60-210型双液注浆泵。

三、拌制水泥浆、水玻璃各采用一个搅拌桶，容积150升。

四、其他机具

1、孔口管：

选用Φ75mm，长度8m的无缝钢管，一端焊有与Φ80mm高压球阀相连的法兰盘。

2、注浆器：

用于连接孔管与输浆管的器具，由高压球阀、法兰盘和抗震压力表等组成。

高压球阀采用10MPa压力球阀。

3、混合器：

用于混合两种浆液，注入岩层。

2TGZ60-210型双液注浆泵技术数据表

项目

技术参数

备注

1速

2速

3速

4速

变速传动化

3.7

3.1

1.8

1

柱塞往复次数（次/分）

26

31

54

96

吸浆量（升/分）

16

19

36

60

最大注浆压力（Mpa）

21

18

9.5

6

柱塞直径（mm）

52

柱塞行程（mm）

150

配用电机（KW）

7.5

质量（kg）

1050

外形尺寸（mm）

长×宽×高（1750×980×1200）

注浆设备、机具、材料计划一览表

序号

名称

规格型号

单位

数量

备注

1

煤矿用坑道钻机

ZLY537（SGZL-1D）

台

2

2

注浆泵

2TGZ60-210

台

2

3

压力表

40MPa

个

10

4

搅拌桶

150升

台

2

5

高压球阀

Φ25mm、5MPa

个

80

6

高压球阀

2.5寸、5MPa

个

6

7

高压胶管

Φ25mm×5m（双向）

根

12

8

高压胶管

Φ20mm×5m（双向）

根

12

9

混合器

孔口

个

10

10

钻杆

φ42mm×1.5m

根

80

11

钻杆

φ22mm×1.5m

根

5

12

钻头

Φ56mm

个

10

13

钻头

φ89mm

个

4

14

注浆管

Φ38mm

m

30

15

孔口管

Φ75mm

m

200

16

麻线

千克

100

17

法兰盘

φ160×20

套

50

18

大锤

12Kg

把

2

19

风钻

YT-28

台

4

20

风镐

台

2

21

风泵

30m3

台

4

备用2台

23

排沙潜水泵

50m3

台

4

备用1台

24

60m³

台

2

25

排水管

Φ75mm

m

100

26

排水管

φ108mm

m

410

27

手拉葫芦

5吨、3吨

个

各3

28

隔爆开关

QBZ—80

台

8

29

QBZ—200

台

2

30

防护眼镜

付

40

31

乳胶手套

付

40

32

防尘口罩

付

40

第4节施工方法

一、注浆孔口管施工

1、在工作面搭设工作平台，平台长度5m、宽度4.8m、高度2.5m，平台采用Φ108mm的钢管搭架，铺设50mm厚木板，在平台上安装钻机。

2、首先在钻机上部打锚杆用倒链固定钻机，用枕木调整钻机高度，再按注浆孔设计位置打孔，孔径Φ89mm，钻孔孔深3m。

3、首先打巷道顶部9#孔，在沿9#向两侧打孔，最后打底板钻孔。

4、施工好钻孔后将Φ75mm注浆孔口管嵌入钻孔中，埋深3m，外露4m,为防止注浆压力将管顶出，应在管上缠以麻丝或棉布，一同楔入钻孔，并在孔口处、管壁周围封堵水泥、水波璃，防止跑浆（注浆管采用Φ75mm的无缝钢管制作长度8m，一端带有丝扣，便于接注浆阀门）。

二、止浆墙施工：

1、注浆孔口管安装完成后，拆除工作面搭设工作平台，将工作面清理至岩面，在止浆墙范围内打设两排锚杆锚杆间排距1m*1m，外露1.2m,和在距工作面后1.8m、高度1.5m处，工作面后2.2m、高度2.5m处预埋2根30Kg钢轨，钢轨长度6m安装两根30Kg钢轨以加固止浆墙强度,用碎石铺设滤水层，止浆墙范围内巷道底板用10-30mm碎石铺设滤水层，止浆墙砌筑时，孔口管必须固定安设好，按设计的角度、孔位预埋在止浆墙上，砼止浆墙砌筑厚度4m，C30砼止浆墙配比水泥∶砂：

石子∶水=438∶578∶1191∶184（Kg/m³），水泥使用P042.5R硅酸盐水泥，中砂，10-30mm碎石。

三、注浆孔施工

1、砼止浆墙施工完成后，待砼凝固7天后，止浆墙砌筑完成后止浆墙与井巷结合处采用注浆封堵，用YT-28风钻，Φ42mm“一”字合金钢钻头打设一排向巷道外侧径向角5°～6°度注浆孔，孔间距1.5m，孔深度1.5m，后埋设注浆管，注浆管为Φ38mm无缝钢管，钢管管身加工鱼鳞扣，注浆管一端焊接Φ25mm带丝扣的钢管，丝扣上Φ25mm高压阀门，注浆管长度1.2m，在埋设注浆管前，在注浆管上缠麻然后将注浆管下设到注浆孔中，注浆管外露长度为100mm，下设好注浆管之后注浆封堵，浆封堵同巷道注浆。

在工作面搭设工作平台，平台长度5m、宽度4.8m、高度2.5m，平台采用Φ108mm的钢管搭架，铺设50mm厚木板，在平台上安装钻机。

钻机上部打锚杆用倒链固定钻机，用枕木调整钻机高度，再沿预埋注浆孔口管设计打孔，孔径Φ56mm，钻孔30m。

四、注浆施工

1、注浆工艺流程

（1）单液浆工艺流程

（2）双液浆工艺流程

2、注浆施工

注浆采用打一个注浆孔，注一个注浆孔的方式进行注浆。

（1）注浆前，首先用水冲洗管路及钻孔，耐压试验压入水量为钻孔体积与管路体积的3～5倍，检查注浆孔是否畅通，有无堵塞现象。

（2）压水结束后，如水压情况符合要求，可根据单位吸水量选择合适的浆液开始注浆。

（3）注浆工作

①用箕斗将水泥、水玻璃运至工作面，工作面放置灰浆桶、清水桶和水玻璃桶。

②注浆前对注浆设备，混合器和管路系统进行试运转和耐压试验，看其能否满足最大压力，调节装置是否灵活，以保证二种浆液按比例注浆。

③注浆施工顺序：

打孔注浆顺序：

1#→17#→22#→18#→21#→19#→20#→3#→15#→5#→13#→7#→11#→4#→14#→8#→10#→2#→16#→9#→6#→12#→23#

④注浆施工

a、将吸浆笼头放入清水桶，打开混合器跟前的放浆阀门，启动注浆泵电机，调节注浆泵档位，看压水正常后，打开孔口管跟前阀门，关闭混合器跟前阀门。

开始压注清水，20分钟内无异常现象，可将吸笼头移到水泥储浆桶，压注单液浆，水泥浆的浓度一般先稀后浓，当浆液在裂隙中沉析、充填阶段时，注浆一定时间（30～40分钟）压力不升，进浆量不减时，应逐级增加浆液浓度，当注浆压力达到4Mpa时，停20分钟后，再注浆马上达到4Mpa时，即为注好，否则继续再注。

b、在注浆过程中，若发现泵压波浪式上升，吸浆量相应地减少，预计达到终压而不影响浆液注入量，说明注浆情况正常，可不必调整浆液浓度。

c、注浆过程中，经加大浆液浓度或使用双浆液注浆，注浆量已达到预计注浆量，但仍然吸浆量很大时或因故停止注浆超过4小时，应停止注浆，使浆液在孔隙中凝固12小时，再扫孔进行复注。

d、注浆结束时，先将吸浆管笼头移到清水桶，压注适量清水，然后打开混合器跟前阀门，关闭孔口管跟前阀门。

继续压清水冲洗管路，直至混合器放浆阀门喷出的液体为清水方可关闭电机，停止注浆。

五、注浆效果检验

注浆完成后，对9#、20#、4#、14#注浆孔进行扫孔检验，如还有涌水则须要从新注浆。

六、止浆墙拆除

采用钻爆法施工，首先在井筒中心掏槽，增大自由面，做到多打眼、减少周边眼装药量，以免破坏注浆固化形成隔水帷幕，爆破装药量根据爆破效果予以调整。

附爆破图表

装药结构图

炮眼

名称

炮眼个数

炮眼深度（M）

炮眼长度（M）

炮眼

编号

装药量

爆破

顺序

联线

方式

卷/眼

重量（Kg）

掏槽眼

9

2.2

19.8

1-9

5

9

Ⅰ

串

联

辅助眼1

10

2.0

20

10-19

3

6

Ⅱ

辅助眼2

15

2.0

30

20-34

4

12

Ⅲ

周边眼

36

2.0

72

35-70

1

7.2

Ⅳ

底部眼

9

2.0

18

71-79

4

7.2

Ⅳ

小计

79

159.8

第五节壁厚注浆

一、注浆设计

1、注浆压力计算

①井壁注浆压力

因井出水主要以滴、渗水为主，出水无压力，固采用控制压力注浆方式，注浆终压取0.3MPa。

②井壁强度校验

P=K（E2+2R0E）/2（R0+E）2

P——注浆部位井壁能承受的压力

E——井壁厚度，取0.12m

R0——井筒的净半径，2.5m

K——井壁材料的允许抗压强度；K=R/nR—井壁材料极限抗

取设计值，20MPa

N——安全系数，取2

K=20/2=10MPa

P=10×（0.122+2×2.5×0.12）/2×（2.5+0.12）2=0.45MPa

井壁能承受的压力大于井壁注浆终压。

2、注浆材料及配比参数

①注浆材料：

选择水泥-水玻璃双液浆，水泥：

选用P0.42.5R的普通硅酸盐水泥；水玻璃浓度为40BE，模数2.4～2.8。

②配比参数

水泥浆浓度：

1：

1，水玻璃浓度：

1：

0.8，两液的配比为1:

1

③注浆量确定：

（1）单孔注浆量：

Q=a*V*n

（2）其中：

V—需要加固或充填体积，

扩散半径按经验公式计算：

R=0.71LL=巷道半径+注浆孔深度

R=0.71×（2.5+0.6）=2.2m

n—为岩石孔裂隙，根据情况取5%

Q—注浆量

a—为浆液消耗系数，取1.5

Q=a*V*n=1.5*（2.2*π*0.6）*0.05=0.68m³

④注浆所用注浆量根据现场实际发生量为准。

二、布孔方式

1、注浆段长度：

回风斜井400m～457m段含水层井壁出水的井筒。

2、布孔方式：

工作面退后57m范围内，在巷道两帮、顶板，以间排距1.5m进行全断面“三花”型布孔，钻孔深度1.5m，孔径φ42mm，在明显出水点附近进行密集布孔，视出水情况，调整钻孔间排距。

（注浆管布置见附图）

3、注浆管：

采用鱼鳞花管，花管采用Φ38mm无缝钢管，钢管管身加工鱼鳞扣，注浆管一端焊接Φ25mm带丝扣的钢管，丝扣上Φ25mm高压阀门，注浆管长度0.6m。

4、打注浆孔：

采用YT-28风钻，Φ42mm“一”字合金钢钻头打设，注浆孔全断面“三花”布置，孔间排距为1.5*1.5m。

，钻孔深度1.5m，经计算打孔数量每1.5m打设12个孔，共计打孔12*57/1.5=456个。

5、埋设注浆管：

在埋设注浆管前，在注浆管上缠麻然后将注浆管下设到注浆孔中，注浆管外露长度为0.05m.

附注浆管示意布置图

3、注浆施工

1、施工顺序：

自工作面向上打孔注浆，全断面打完一排孔，开始注浆，注浆按自下向上的顺序进行注浆施工。

2、注浆施工：

注浆施工方法同工作面注浆。

3、注浆压力：

开始注浆时限注浆压力，采用注浆压力控制，不宜将压力升至过高，而应由低到高逐渐提高。

4、在注浆过程中应随时观察出水点及周边节理裂隙的渗漏水情况，如出现串浆、漏浆等现象，应采取表面封堵、间歇注浆、加浓浆液等技术措施及时进行处理。

5、注浆结束标准在达到注浆终压的情况下，注浆孔不再吸浆，且注浆范围内不再有涌水，可结束本孔注浆。

注浆结束后，注浆孔口管的外露部分需割除。

第六节劳动组织及工期预计

1、成立注浆工作领导小组

组长：

副组长：

成员：

项目部各部门

注浆工作领导小组办公室设在技术部，由技术部负责注浆期间的日常工作。

2、作业方式：

实行“三、八”制作业

3、劳动力组织

劳动力组织

序号

工种名称

人数

备注

小班

圆班

1

注浆工

11

33

2

技术员

1

3

3

安全员

1

3

4

瓦检员

1

3

5

机修工

2

6

6

电工

1

3

7

水泵工

1

3

8

电焊工

2

9

信号工

1

3

10

绞车工

2

6

12

班长

1

3

13

管理人员

1

5

材料供应2人

14

合计

4、注浆工期预计

（1）注浆机具、材料准备，2天

（2）打、安装注浆孔口管23根及铺设滤水层，3天

（3）浇筑砼止浆墙，2天

（4）养护砼止浆墙及安装注浆管路、清理工作面，7天

（5）打孔、注浆23孔，14天

（6）扫孔、复注，2天

注浆工期预计共30天。

第七节施工安全技术措施

一、钻机入井、装卸

1、钻机入井前必须进行检修、试运转，确认无误后方可下井。

2、钻机选用平板车运输，先把车辆位置预定的轨道，装车时，要求车两头要装匀称，不能出现一头沉现象，物件要用紧绳器捆绑牢固，防止物件在车内串滑。

3、绞车司机、信号工及把钩工等特殊作业人员必须经过培训取得合格证后持证上岗，做到正规上岗。

正规操作。

4、钻机入井、装卸时，由跟班队长统一指挥，严禁无指挥作业。

5、运送钻机必须严格执行“行人不行车，行车不行人”的制度。

6、钻机装卸时，要及时安装倒链，装卸人配合协调，搬运有序进行，注意同时动作，防着落，防挤伤。

2、搭建的工作平台

1、工作平台必须牢固，工作平台与箕斗间必须留有足够的安全距离。

2、操作平台的搭设应以作业人员上下操作方便又不影响注浆孔的钻、注施工。

三、有害气体检测

1、加强通风及有害气体工作，有害气体检测作为注浆施工的一部分，瓦检员必须携带光学甲烷检测仪按规定每班检查瓦斯浓度不少于3次。

2、注浆施工期间严禁随意停风，若因检修停电等原因停风时，必须将人员撤至安全地点。

3、风筒吊挂要平直，接头严密，转弯处使用弯头，发现破口要及时修补或更换，风筒口迎头距工作面距离不大于10m。

4、当工作面瓦斯浓度达到1%时，停止一切电器设备使用，瓦斯浓度达到1.5%时，必须停止作业撤出人员，切断电源，查明原因制定措施进行处理。

四、钻具折断、脱扣事故的预防

（1）开钻前应将钻场清理到硬底，顶柱一定要顶牢，保证钻机安放平稳，固定牢固。

（2）检查钻头是否完好，磨损度是否均匀。