副井工作面探水预注浆封水施工措施.docx
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副井工作面探水预注浆封水施工措施
泊江海子矿副井井筒
573.2m工作面探水、预注浆施工安全技术措施
中煤第七十一处泊江海子项目部
2010-12-9
泊江海子矿副井井筒
573.2m工作面探水、预注浆施工安全技术措施
一、概况：
泊江海子矿副井井筒净径10.5m，全深611.7m，井口标高+1386.0m。
采用冻结法施工，冻结支护深度550m。
井筒现已砌壁到568.0m。
根据矿地测部门提供的地质资料表明，在井筒累深至588.0m时将进入基岩面下第一含水层，预计该含水层厚度12.0m，涌水量为45.0m3/h。
为确保掘砌施工安全，对该含水层进行探水注浆施工。
为保证注浆施工及相关工作的顺利进行，特编制本施工措施。
二、注浆作业
1、施工准备
（1）、技术准备
（1）组织技术与管理人员认真学习施工技术措施。
（2）开工前对技术人员、管理人员及施工人员做好技术交底。
（3）组织测量人员对标高进行复核校验。
（2）、人员准备
由技术素质好、经验丰富的7123队人员进行工作面预注浆施工。
作业前对所有施工人员按ISO9001:
2000标准及《能力、培训和意识控制程序》要求组织学习培训。
（3）、设备、材料准备
（1）预注浆施工所用钻机、注浆机、排水泵、搅拌机等设备进行全面维修、调试、试运转。
2、打钻探水
井筒掘砌施工到574.2m，停止浇筑混凝土，向下掘进1.5m，并按荒半径刷扩到设计尺寸，工作面清到硬底，在井中挖一个1m见方的集水坑用于排水。
以圈径φ9.3m在井筒内施工三个探水孔，首先使用φ113mm钻头打5m深钻孔，在孔内预埋φ108mm长5.5m无缝钢管作为孔口管，孔口管露出岩层长度500mm左右，孔口管上口焊接φ108mm高压法兰盘，法兰盘上连接φ108mm高压球阀，高压球阀上连接防突阀，然后使用φ75mm钻头在φ108mm无缝钢管内钻进。
探水钻孔深度进入井底向下5m，预计深度为40.2m（详见探水孔施工示意图）。
三个探水孔施工完毕后，测定涌水量，若涌水量＜5m3/h,则采取加快施工速度的办法快速穿过。
若涌水量＞5m3/h,则采取工作面预注浆的办法对含水层进行注浆封水。
3、止浆垫施工
3.1孔口管安装
在工作面预埋15个注浆管，注浆管采用φ108无缝钢管制作，长3.0m，孔口管上口焊接φ108mm高压法兰盘，管外面焊钢筋箍或倒刺。
按圈径为φ9.3m布置，外倾角85。
，孔间距2.0m分别标记为1＃～15＃，在井筒中心附近铅垂布置一根，作为检查孔用，用于检查注浆孔注浆效果。
将注浆管固定加固好后，浇注混凝土垫层。
注浆管露出止浆垫长度500mm左右。
见注浆孔施工图
2.2止浆垫浇注
由于含水层上方有预留12.2m的岩石保护层，将浇注2.5m厚C50止浆垫。
为防止止浆垫与井壁之间产生微小裂隙及止浆垫翻浆，提高早期止浆垫抗压强度需掺入水泥量的3％奈系列高效减水剂，水泥量5％~8%的膨胀剂。
2.3待止浆垫凝固5d后，进行工作面打钻、注浆。
4、打钻、注浆
4.1本次注浆止浆垫距含水层顶板14.8m，含水层标高为+798.0~+786.0m。
进入含水层后，钻进时若涌水量＜5m3/h，继续钻进；若涌水量＞5m3/h，则提钻，进行注浆封水；若钻进时孔内岩石破碎，塌孔严重，则提钻进行注浆加固。
待封水注浆达到一定强度后，继续钻进，直至钻进到井底向下5m，深度为42.8m。
3.2钻机的布置
钻机选用两台潜孔冲击钻，安装在工作面上。
钻机固定前应校对位置，保证钻机与钻杆中心及孔口管中心保持一致。
4、注浆施工
4.1注浆准备工作
4.1.1注浆材料
采用单液水泥浆为主,适时采用水泥-水玻璃双液浆。
选用新鲜42.5普硅水泥；水玻璃模数M取2.8～3.1，波美度38-40Be′。
4.1.2注浆设备
注浆使用天津聚能XPC-90E高效注浆泵一台,水泥浆采用一台JS-500型搅拌机搅拌，排水风泵3台。
4.1.3注浆排水、供水管路
注浆管采用两路φ32高压胶管，附在压风管悬吊绳上。
高压胶管与钢丝绳用铁卡固定。
采用吊桶排水，工作面积水利用风泵排至吊桶内，然后提升至地面。
4.1.4注浆方式
本次注浆采用下行式注浆，遇水就注，再扫孔复注直至终孔位置。
在钻眼时，若孔内出水或岩层松散，无法钻进时则停钻，撤钻杆钻机，进行注浆；待注浆结束再开孔，依次循环钻进、注浆。
4.1.5造浆站布置与注浆站布置
于井口南门设造浆站，布置注浆泵两台、吊桶（盛浆液、清水），井筒内悬挂高压胶管作为输浆管，下与注浆管（止浆塞）相连，设闸阀。
制造浆液时，水泥必须过筛，浆液必须搅拌均匀，方可输入贮浆桶内，贮浆桶内浆液用风动搅拌器搅拌，防止沉淀。
注浆泵放置在井口搅拌站附近，浆液通过高压胶管与井下混合器及高压球阀连接，进行注浆，每孔注浆要连续不断，达到结束标准后方可停注。
4.2注浆施工工艺
4.2.1材料用量
浆液注入量根据孔内实际情况,预计浆液注入量按公式V=AπR2Hηβ/m计算
式中：
A---表示浆液损失系数,取A=1.5；
R---表示浆液扩散半径,R—3～4m；
H---表示注浆段高,42m；
η---表示岩层裂隙率,取10%；
β---表示浆液在裂隙内的有效充填系数,取0.9；
m---表示浆液结石率,取m=0.85；
单液浆水灰比2:
1、1:
1、0.75:
1；双液浆：
水泥浆与水玻璃体积比为1.5:
1；如施工需要三乙醇胺按0.05％,食盐按1％加入。
4.2.2注浆施工顺序
先注清水（冲开裂隙通道、润滑裂隙）先稀后浓注单液浆
最后注双液浆封孔。
4.2.3浆液流程
一台JS-500型搅拌机拌料泥浆桶XPC-90E高效型液压驱动注浆泵Ф32高压胶管作浆液管与井下混合器及高压球阀连接孔口管下部围岩
4.2.4浆液起始浓度及其调整
浆液起始水灰比为2:
1，随着注浆压力的变化，水灰比可调整为1:
1、0.75:
1。
使用双液浆时,水泥浆和水玻璃的体积比为1:
0.5。
注浆过程中浆液浓度应先稀后浓遂级调节，调整步骤为：
当某一级浓度的浆液注入一定量后，吸浆量不减或者压力不升时，提高一级浆液浓度。
当浆液浓度提高到1:
1且注入一定量水泥浆仍不见升压时，则采用停6～7小时后再注，即停一段时间再注一段时间；若压力上升则必须连续进行注浆，直至达到设计终压。
注浆以单液浆为主，双液浆作为最后封孔。
4.2.5注浆压力
注浆压力的大小，直接影响浆液的扩散距离及水泥胶结密实程度。
实测终孔后静水压力,注浆终压取静水压力的2倍。
初压大于静水压力，终压为8~9MPa。
4.2.6注浆泵与阀门的操作程序
（1）注浆前先把吸浆管笼头放入清水桶内，关闭孔口进浆阀，打开混合器泄浆阀，检查注浆泵的工作情况及管路是否畅通。
（2）打开孔口进浆阀，关闭混合器泄浆阀，用清水作耐压试验，超过终压0.5-1Mpa，即合乎要求。
（3）注入10分钟至20分钟清水，一切正常后方可正式注浆。
注双液浆时，先把吸水玻璃笼头放入玻璃浆桶内，注30秒后，再把吸水泥浆笼头放入水泥浆桶内，开始正式注浆。
结束注浆后，先把吸水玻璃笼头放入清水桶中，后把水泥浆笼头放入清水桶中；先关闭孔口管进浆阀，再打开泄浆阀后，用清水冲洗注浆泵及管路、球阀、混合器等。
4.2.7注浆结束的标准
注浆施工为隐蔽性工程,为保证注浆质量和堵水效果,每一孔段注浆都必须达到终压、终量和注入量的设计要求。
在达到设计终压后，泵的流量在30L/min，稳定20～30min，才可结束该孔段的注浆。
在井筒周边15个注浆孔全部施工结束后，利用中间孔打钻孔，估算井筒涌水量，如井筒涌水量小于1m3/h，可结束注浆；若大于1m3/h，则采用打分支定向孔的办法进行补孔注浆，确保下部井筒施工时，涌水量小于6m3/h。
三、质量标准
1、注浆材料外加剂的质量性能等必须符合设计要求和规范规定，要严格检查出厂合格证、化验单和试验报告。
2、注浆前对注浆材料进行试验，按配比测定凝固时间。
3、孔口管、止浆垫均进行清水抗压试验，试验压力应大于注浆终压。
4、发现问题立即汇报，及时采取措施处理。
5、认真填写各种原始记录。
四、注浆孔钻进及注浆施工技术安全措施
（一）注浆孔钻进技术安全措施
1、在正常钻进中，应经常检查钻机稳定性，准确丈量孔内钻具及机上余尺，及时填入班报内并妥善保管。
2、下钻时应认真检查钻具，有弯曲，磨损严重不得使用，接钻杆前应对钻杆吹孔,接钻杆时要缠麻。
更换冲击器时不准更换钻头。
如需更换钻头必须在钻孔开孔前进行更换。
3、下钻要稳，避免冲撞，遇阻时应及时提钻，排除障碍，钻具距孔底1.0m时,进行先冲孔后钻进。
4、加钻杆前，应尽量把孔内岩粉冲净，并提钻杆，使钻头离孔底0.5m以上方可加钻杆。
5、钻进过程中，如遇涌水时应准确记录起止深度，测量涌水量，提钻杆，准备注浆。
6、钻进结束后，应及时冲洗钻孔，当孔口冒清水无岩粉时即可拨钻杆。
测静水压力注清水试压，并详细记录注入量、压力等数据，为注浆提供依据。
7、钻进过程中如发现钻孔内水压、水量突然增大以及顶钻等情况时，必须停止钻进，及时汇报项目部进行处理。
8、在井筒工作面打钻、注浆人员应严格遵守立井施工《矿山安全规程》、《钻探操作规程》及一切安全管理制度。
（二）注浆施工技术安全措施
1、施工前应对参加施工人员进行安全技术教育，传达措施做到人人心中有数，定岗、定位，责任明确。
2、注浆前应按单液浆及双液浆各种设计配比测定凝胶时间，当更换水泥等注浆材料品种时，应重新测定凝胶时间。
3、注浆司泵工必须按操作规程认真操作，并随时注意注浆压力、吸浆量的变化情况，对高压系统各部件认真检查，发现问题及时修复更换，确保注浆安全。
每次注浆前应对供电、供风、搅拌、注浆设备认真检查，发现问题及时处理。
4、井下与地面联系的信号，通讯必须畅通无阻；井下注浆人员与地面开注浆泵人员经常保持联系，以确保注浆安全。
5、注浆人员配戴防护眼睛、胶质手套，造浆人员戴防尘口罩。
打钻人员不准留长发，不准缠围巾，不准戴手套。
6、拌浆人员严格掌握浆液配比，按设计配比拌浆。
为防止石子、纸屑及其它杂物进入泥浆池，放浆口应设过滤网。
泥浆桶内设置风动搅拌器搅拌，以防泥浆沉淀。
7、吊盘固定牢固可靠。
在吊盘上作业人员必须佩戴安全带并做到生根牢固，高挂低用。
8、井下信号，把钩工应定人定岗，按章操作。
9、注浆期间要设专人注意观察止浆垫及井壁是否有变形、跑浆、漏浆等现象，发现问题及时处理。
处理方法：
可采用缩短凝胶时间、间歇注浆、打入铁楔、棉纱等方法处理。
10、注浆泵及电气设备设专人检查维护、保证正常运转。
11、泄压管路出水口应避开人员并用铁丝固定于孔口管上，且接头绑扎牢固。
（三）钻孔防突水措施
1、钻孔施工前井筒内应详细检查两台绞车运行情况。
当钻进注浆孔时，应有一台绞车负责专门排水。
如井筒涌水量超过吊桶排水能力时，必须停止钻进，提取钻具，关闭高压阀门，及时注浆。
2、孔口管必须按设计孔位埋设牢固，并安设高压球阀（不小于25Mpa）。
注浆前，必须对止浆垫和孔口管进行耐压试验，试验压力必须大于注浆压力1Mpa。
孔口管试压经验收合格后方可钻进。
确保孔口管的承压控水能力及安全装置灵活可靠。
3、正常钻进前必须安装防突水设施，钻进过程中如发现钻孔内水压、水量突然增大且喷孔严重，应立即关闭防突阀及时向项目部汇报。
五、劳动组织与工期安排
1、劳动组织
预注浆施工井下地面均采用“三八制”作业，具体见附表1。
2、工期安排
注浆工期预计15天。
六、其它
本措施未尽事宜按《泊江海子矿副井基岩段掘砌施工安全技术措施》执行。
附表1劳动组织人员安排表
作业方式
工种
班次
合计
早
中
夜
三
八
制
井
下
队长（副队长）
1
1
1
3
技术员
1
1
1
3
班长
1
1
1
3
看盘工
2
2
2
6
打眼工
3
3
3
9
信号工
1
1
1
3
司泵工
1
1
1
3
材料员
2
2
地
面
队长（副队长）
1
1
1
3
信号工
2
2
2
6
造浆工
6
6
6
18
电工
1
1
1
3
绞车工
4
4
4
12
机修工
1
1
1
3
合计
78
附表2打钻、注浆设备配件材料消耗表
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
钻机
台
2
2
注浆机
XPC-90E
台
1
3
钻杆
Ф50
M
70
4
注浆机
2TGZ-60/210
台
1
5
水泥浆搅拌机
JS-500
台
1
6
按钮开关
两向
个
3
7
风泵
台
3
8
孔口管
Ф133mm×7m
米
8
9
高压胶管
Ф32mm
10
高压球阀
25MPa、Ф40mm
个
24
11
高压法兰盘
Ф427mm×30mm
个
18
12
压力表
Y-100、25Mpa
块
8
13
压力表
Y-100、10Mpa
块
8
14
吸浆管
Ф57mm
米
20
15
压风胶管
Ф25mm
米
20
16
黄油
Kg
20
17
液压油
Kg
50
18
机油
Kg
20
19
铁丝
8#10#
Kg
40
20
麻匹
Kg
10
21
棉纱
Kg
5
22
梅花扳手
10件
套
2
23
管钳
1200mm450mm
把
2
24
活口扳手
18″12″10″
把
2
25
螺丝刀
12″10″8″
把
6
26
O型密封圈
116×5、78×4、60×4.5、40×3.5、121×3
个
各10
27
Y型密封圈
80×63
套
20
28
排浆阀座
Ф内18mm
个
6
29
吸浆阀座
个
6
30
活塞
个
2
31
塞线档
个
2
32
排吸阀座
个
6
33
塞线档
个
2
34
排吸阀座
个
6
泊江海子矿副井井筒573.2m工作面探水、预注浆施工安全技术措施
会审意见
1、浇注止浆垫时，井筒内要预留一集水坑，便于排水。
2、注浆孔施工好后，要及时测定孔内的静水压力，注浆压力为静水压力的2倍，注浆前要注清水进行耐压试验，压力要大于注浆终压0.5Mpa。
3、水玻璃在封孔时使用，水泥浆和水玻璃的体积比为1.5:
1。
4、注浆深度必须达到设计深度，超过井底5.0m。
5、注浆孔施工顺序：
对称交叉进行，原则上钻进一个孔，注浆一个孔，待完成一个孔后，再施工另一个孔。
最后施工中间的钻孔，用于检查注浆效果。
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