郭屯矿井836m注浆措施要点.docx
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郭屯矿井836m注浆措施要点
一、工程概况
塔然高勒矿井设计生产能力1000万吨/年，采用立井开拓方式，主井位于中央区工业广场内，井口设计标高为+1492m，井筒净径8.2m，全深643.9m，目前井筒施工至+1006m，结合相邻风井井筒的施工经验：
目前风井施工至少。
由于井筒深、地压大、静水压大等特点，会议要求止浆垫上5m井壁由原0.6m加厚到1m，减少因高角度裂隙在注浆时产生的水力作用，而破坏井壁。
同时减少井壁加固时间，缩短施工工期。
二、主井井筒基岩段水文地质特征
主井筒基岩段共有7个含水层段：
M1垂深634.20～655.70m；M2垂深674.00～692.40m；M3垂深708.30～714.30m；M4垂深734.00～755.80m；M5垂深779.60～787.4m；M6垂深820.80～826.80m；M7垂深853.05～857.50m；M8含水层上口标高为-874.77m。
其中M1、M2为风氧化带裂隙含水层，岩性主要为灰色细砂岩及粗粒状石英长石砂岩，钙质及泥质胶结，垂向裂隙发育，局部岩芯较破碎。
M3含水层砂岩厚度6m，为浅灰色，以石英为主，长石次之，钙质胶结，垂向裂隙发育，局部岩芯较破碎。
该含水层在7月份进行了工作面预注浆。
M4含水层以灰色微绿石英为主，长石次之，钙质胶结，水平层理，垂向裂隙发育，砂岩厚度为22.96m，原始涌水量92.37m3/h。
M5含水层以浅灰色，石英、长石为主，钙质胶结，含少量泥质和粉砂质，呈交错层理，垂向裂隙发育，细砂岩厚度为7.26m，原始涌水量79.97m3/h。
M6含水层细砂岩厚度6m，为浅灰色，以石英长石为主，钙质胶结，见较多碳质薄膜与粉砂质，呈交错层理，原始涌水量16.69m3/h。
M7含水层细砂岩厚度6m，浅灰色，以石英为主，长石次之，钙质胶结，见暗色条带交错层理，垂直裂隙发育，原始涌水量25.13m3/h。
M8含水层水文地质资料没有具体描述。
考虑到其距井筒水窝底板距离不足10米,必须对其进行探水注浆工作。
本次为主井井筒工作面第四次防治水工作，第三次防治水为井筒施工至-804.5m时遇一不明产状断层而发生突水，最大时涌水量达138m3/h，通过抛碴注浆，工作面预注浆，成功地封堵了断层水。
圆满结束了第三次井筒防治水工作。
总之，主井井筒基岩段含水层多，水量丰富，且竖向裂隙发育，角度为60º～90º，虽经地面预注浆处理，但由于含水层埋藏深、水量丰富，水文地质条件及其复杂。
三、注浆方案
主井井筒掘进至-836m，停止掘进，开始铺设止浆垫。
（结构见图）
井筒内共布置10个孔，孔口管圈径距井帮400mm——布置9个注浆孔，井中布置1个孔作为检查孔，检查孔为垂直布置，周围注浆9个孔为径向8º布置。
孔口管规格为Φ108mm*6mm*6m。
（见结构图）
M7、M8打钻、注浆拟定段高为-836m～-875m，共39m；通过M7、M8含水层；注浆采用下行式，先钻孔至M7含水层底部，如单孔涌水量超过2m3以上就进行注浆；否则继续钻进至M8。
为了减少施工工期,尽快地完成井筒施工任务，会议决定在对M7、M8含水层注浆结束后，利用此止浆垫对井筒两侧清理撒煤硐室进行探水预注浆，利用大角度向两侧进行造孔探水预注浆，初步设计两侧硐室各设三注浆管，角度为18º；具体方案视M7含水层涌水情况，再决定预埋注浆孔口管的角度和布置孔数。
四、注浆参数
1、注浆压力
注浆压力一般取静水压力的2.0倍，终压为2.5倍。
根据以往注浆经验，和岩石裂隙的高角度发育的特殊性，决定本次注浆终压取18MPa，正常注浆压力取15～18MPa，注浆施工时，可视具体情况酌情调整。
2、浆液材料选择及现场浆液配制
本次注浆选用以单液水泥浆为主，但遇浆液消耗量特别大时，为控制扩散范围或者加快砼凝固时间，可考虑加入速凝剂，或水泥、水玻璃双液浆，水泥选用新鲜PO42.5R硅酸盐水泥；水玻璃选用模数为2-3，Be´=20-40Be´。
单液水泥浆水灰比选用3：
1、2：
1、1.75：
1、1.5：
1、1.25：
1、1：
1共6个级配（单液水泥浆现场配制表祥见下表）。
注浆时，视压水吸水量确定起始浓度，注浆浆液调配原则为先稀后浓再稀。
若遇可注性较差情况，每次注浆前可考虑注入1～2m3水玻璃对钻孔裂隙进行润滑处理，以提高可注性，并增加注浆效果。
若止浆垫和孔口套管耐压试验出现漏浆现象，即可加入双液浆，双液浆与单液水泥浆的配比为1：
1。
速凝剂选用现有的三乙醇铵和氯化钠复合速凝早强剂，其用量分别是水泥浆液量的0.05%和0.5%。
单液水泥浆现场配制表
水灰比
水泥（袋）
水（升）
制成浆量（m3）
3：
1
6
900
1.000
2：
1
9
900
1.050
1.75：
1
10
875
1.042
1.5：
1
11
825
1.008
1.25：
1
13
812
1.029
1：
1
15
750
1.000
3、注浆孔数及布孔方式
本次注浆共布置10个钻孔，沿井筒周圈距井帮400mm——布置9个注浆孔，井筒中间布置1个检查孔。
采用Φ75mmPDC复合片钻头或Φ75mm潜孔冲击器成孔。
钻探注浆顺序为对称开孔注浆，切忌乱钻不注。
由于注浆段竖向裂隙较发育，周围注浆孔为8º径向布置。
检查孔为垂直布置（详见钻孔平面布置图）。
4、泵量和注浆量估算
（1）泵量：
一般情况下可根据压水试验结果确定泵量，在压力相同情况下，初期泵量为压水泵量的80%左右为正常，以后随着泵液注入量的不断增加，压力渐升，泵量逐减，直至结束为止。
（2）注浆量估算
利用公式计算如下：
Q=λπR2Hηβ/m
=1.3×3.14×62×39×0.03×0.9/0.67
=231m3;
式中：
Q-注入量m3;
λ-注液损失系数取1.3
R-浆液扩散半径R=6m
H-注浆段高H=39m
η-岩层裂隙率%η=3%
β-注浆有效充填系数β=90%
m-结石率m=0.67
按水灰比1.5：
1折算，本注浆段水泥用量约为115吨。
5、注浆结束标准
本次工作面预注浆结束标准为实际浆液注入量大于或接近设计计算的注浆量，注浆压力呈规律性增加并达到终压，钻孔基本不吸浆或吸浆量≤20L/min，维持终压终量30min即可结束注浆。
五、止浆垫设计
本次注浆选用平底形混凝土止浆垫。
利用公式计算如下：
B=PO×r/[a]+0.3r=4.27m
式中：
B--止浆垫厚度m
P0--注浆终压P0=18MPa=180kg/cm2
r--井筒荒半径r=2.5+0.6=3.1m
[a]--混凝土允许抗压强度kg/cm2
[a]=R/k=500×2/3/2=167（kg/cm2）
k--安全系数。
k=2
砼垫用C50混凝土砌旋，止浆垫厚度取5m,
井壁强度计算：
[a]=p[（D+2E）2+4h2]/4E（D+E）=57.4Mpa
[a]——井壁实际承受压力Kg/cm3
D——井筒净直径D=5m
E——井壁厚度E=0.60m
P——注浆压力p=18Mpa
H——球面高和h=0.3r=0.3×3.1=0.93m
与止浆垫连接处井壁混凝土设计强度等级为C50，28天龄期的允许抗压强度为500/2=25MPa＜57.4MPa，不能满足注浆要求，因此，止浆垫以上5米段井壁加厚为1米；如出现井壁开裂现象，可以考虑在井壁上布置5道18#槽钢井圈以达到安全施工目的。
六、孔口管结构及安设
选用Φ108×6mm×6m无缝钢管，上焊高压法兰，做钻探注浆孔口管用。
要求孔口管埋设长度为5m，上端高出止浆垫1.0m；预埋部分管壁外用16#螺纹钢筋缠绕并焊牢（见孔口管结构示意图）。
在浇筑止浆垫前，孔口管按设计孔位固定牢靠。
孔口管安设：
在预制砼止浆垫前，由专业技术人员按照设计要求标定各钻孔倾角、方位角，然后由施工人员采用绳索或相互连接等方法将孔口管固定并预埋，要求预埋孔口管管壁密实牢固。
待止浆垫凝固后，用钻机对各个钻孔扫孔，扫孔孔深6.5m，然后连通注浆装置，向孔内注入清水，对孔口管埋设进行清水耐压试验，试验要求：
耐压18MPa，稳定30min，钻孔进水量小于20L/min，孔口管不活动、孔口周围不漏水为固管合格。
七、止浆垫的浇筑施工与加固
按照上述公式计算，本段注浆设计止浆垫厚度为5m，采用C50砼，浇筑砼时，要保持连续不得中断，工作面要分片用震捣捧震捣，同时应防止孔口管位移或偏斜，且在止浆垫上部泵位置附近预留一个0.5m3的水窝，以便注浆施工时排水。
止浆垫加固：
止浆垫浇筑凝固后，必须对其进行承压试验，具体方法为，用钻机将预埋钻孔孔口管扫孔6.5m，进行清水耐压试验，试验压力为18MPa，若试压不合格，出现漏水和从其它地点渗水等情况，要求进行注浆加固，注浆时可采用水泥-水玻璃双液浆，水泥浆的水灰比为1:
1，单液水泥浆与水玻璃的配比为1:
1，注浆时可适当减小泵量，待漏水及渗水点不出浆时，再加压注浆，并达到注浆结束标准。
待全部加固完毕并凝固后，再次进行清水耐压试验，直至止浆垫承压合格。
八、打钻注浆前的准备工作
1、排水系统
水仓内现已安设二台DG85-80×12型高扬程离心式水泵，工作面放置多台潜水泵。
井筒安装一趟Φ133mm无缝钢管作为排水管路，形成不低于100m3/h的排水能力。
利用潜水泵将井筒涌水排至吊盘水箱内，再由水箱内电潜泵排至临时水仓，然后由DG85-80×12型泵将水仓中的水通过排水管路排至地面水沟内。
2、输浆管路的安装
利用大模板吊悬绳捆扎两路Φ25mm高压胶管，从地面输送浆液到工作面作为输浆管路，高压胶管的耐压强度为20MPa。
3、井下操作平台的搭设
利用井筒悬挂第四层吊盘作为打钻工作平台。
在井壁的四个方位打入四根铁道锲，将四层吊盘固定在铁道锲上。
工作台固定要牢固稳定。
4、搅拌站设置
在地面井口房一侧设置搅拌站，三台浆液搅拌机，三个3m3吊桶分别存放配制的水泥浆液，水玻璃浆液和清水池。
HFV-C型双液注浆泵二台。
九、施工设备及器具
本次工作面预注浆采用XY-2B型液压钻机一台，SGZX-3型钻机一台，钻具采用Φ50×6mm的地质钻杆，Φ75mmPDC复合片钻头或Φ75mm潜孔冲击器。
注浆泵采用HFV-C型双液注浆泵二台，一台工作，一台备用，搅拌采用自制3m3的搅拌桶。
十、钻进施工
1、钻孔施工顺序为对称开孔。
2、工作台与钻机安装要牢靠平整，禁止弯曲钻杆下井，提高对中度，过硬岩时，不应加压过量。
3、带阀清水钻进，地面连续供水，一旦水量变小或中断应立即停钻或提钻，检查原因，恢复正常供水后，再继续钻进。
4、无芯钻过，分层测水，砂岩较硬时，可在砂岩段采用取芯钻进。
5、定时检查钻具，发现不合格者应及时更换、加压、钻速适当。
6、为防掉物入孔，钻进时孔口钻杆套厚皮胶板。
7、钻头加工要规格，出刃一致，焊结实，使用前严格检查。
8、每孔终孔停钻后，应加大水量冲孔，冲孔时间一般为30分钟左右，直到孔内岩粉基本排除为止。
9、要认真做好钻进记录与钻机维修工作。
十一、注浆施工
1、压水试验
每孔终孔测水后接通输浆管路进行压水试验，压力由小到大逐步升压到最大注浆终压，测定各不同压力参数时的吸水量并绘制吸水量曲线，压水时间可为20～30分钟。
2、注浆
（1）工艺流量：
单液水泥浆经二次搅拌-注浆泵-输浆管-控制阀-孔口管-岩层裂隙。
（见示意图）
（2）据压水结果，确定起始浆液配比。
（3）压力调整：
注浆压力变化有时渐变，有时呈波状，调整压力应与孔内情况、浆液浓度等密切配合，当浆液浓度确定后，用人为的方法控制泵量，使压力达到终压。
（4）浆液调整：
浆液在岩层裂隙充填阶段中，如压力和进浆量稳定不变时，应逐级加大浓度，如压力上升快，进浆量很快减小，应依次降低浆液浓度，每改变一次浆液浓度可持续20分钟。
（5）注浆结束前，应压注清水，使管路大部分浆液注入岩层裂隙中去。
但要防止清水压入地层，当压清水时需及时通知井下准备闭阀泄浆，然后清洗整个注浆系统。
（6）养护、扫孔和复注：
每孔首次注浆结束后，养护2～3小时，用钻机扫孔到底，冲孔测水后进行复注。
复注次数可为一至多次，复注时采用稀浆，水灰比选用3：
1或2：
1。
注浆结束后，由记录员及技术员整理各孔钻注全部数据资料。
填制绘图上报、存档。
十二、钻孔防偏斜措施
1、将钻机用4颗Φ18mm的螺丝将钻机底盘和工作面吊盘紧密连接在一起，要求安装牢固，并且保证钻孔施工时，钻机不活动，不偏移。
2、预埋孔口管时，钻孔的方位角、倾角要由专业技术人员进行操作，预埋过程中要及时准确校对。
3、钻进使用平顶钻头或PDC金刚石复合片钻头并带同径具长度不小于3m的扶正器。
4、换层钻进时，压力减小，当钻进不小于0.5m深度时再正常给压钻进。
5、弯曲或不同心的钻具一律不能使用。
十三、钻孔防突水及防喷措施
1、钻孔施工前要建立完善的排水系统，确保工作面至地面的排水管路畅通，并配备两台以上完好排水泵（卧泵），备用。
2、每个钻孔孔口管耐压试验合格后，均要在孔口法兰上安装高压闸阀和防喷阀后方可钻进。
3、孔内涌水后立即启动排水系统，并及时向项目部领导汇报，经同意后方准提钻，提钻时钻具一律由立轴中以上卸下，提钻后立即关闭孔口高压闸阀，并连接注浆装置进行注浆。
4、钻孔出水后要及时进行“三量”观测，当钻孔出水大于2m3/h时，停钻进行注浆。
5、套管法兰盘与闸阀以及闸阀与注浆法兰盘之间一律使用高压石棉垫圈，并压紧压牢。
十四、施工安全技术措施
1、建立健全各工种及技术人员的岗位责任制，并严格执行。
2、施工前应对打钻、注浆、供水、排水等设备进行严格检查，在止注垫砌筑和打钻注浆期间要确保有２台卧泵完好。
3、在止浆垫砌筑和打钻过程中，必须安排有经验的水泵工操作以保证水泵正常运行，二回路供电，打钻期间工作面水位距操作台距离应不小于1.5米。
4、打钻时，操作人员应注意观察钻孔内涌水情况，一旦发现孔
内涌水量达到大于2m3/h时，必须立即停钻注浆。
5、注浆前应对注浆管路系统进行耐压试验，耐压程度应大于最大注浆压力。
6、试验管路及注浆时，在注浆系统范围内，非工作人员严禁到现场，参加注浆人员应佩戴好劳动保护用品，方准进入现场。
7、每次注浆前，必须对供电、供水、搅拌、供风、注浆设备及管路，井筒提升、排水、信号及劳动组织进行严格检查落实。
以防注浆中断及堵管。
8、井上下与注浆泵站设直通电话、电铃、规定电铃信号，管路必须安装牢靠，压力表要经常检查，坏表应及时更换。
9、搅拌人员严格掌握浆液浓度，严防水泥纸屑及其它杂物入池，放浆口设过滤网，严禁使用失效结块水泥。
10、打钻、注浆操作人员应密切注意人身及机械安全。
注浆时，司泵、工作面注浆人员应密切注视压力变化情况，严格控制注浆压力。
若发现异常应立即处理。
工作面一定要设压力表，没有压力表时严禁注浆。
11、应设专人处理吸浆笼头，以防糊堵。
12、值班记录人员要认真及时做好原始记录，记录数据要齐全并在工作地点交接班。
13、施工时项目部要成立专门组织，统一指挥，负责工作面打钻注浆工作，并派专人值班。
14、除本措施外，其他有关井内作业安全措施，执行部颁《煤矿安全规程》中有关规定及原井筒作业安全规定。
十五、工期及劳动组织
1、工期：
本次钻探注浆约用工期25天；
2、劳动组织：
实行钻注合一，钻孔人员终孔后参加注浆工作，见表如下：
附：
1、-836m工作面止浆垫孔口管布置示意图
2、-836m工作面注浆管布置示意图
3、注浆工艺流程图
4、钻注劳动组织表
5、主要设备及材料明细表
钻注劳动组织表
工种名称
圆班人数
备注
1
2
3
合计
钻工
6
6
6
18
钻后参加注浆
司泵
3
3
3
由钻工兼
运输工
8
8
8
24
制浆工
5
5
5
15
笼头工
2
2
2
6
放浆、处理笼头、记池数
记录员
1
1
1
3
记录打钻、注浆原始数据
巡检员
1
1
1
3
打钻注浆时观察水量及管路等
井下注浆工
3
3
3
9
观察工作面及井壁、开、关进泄浆阀门等
电焊工
1
1
1
3
焊钻头
钻注备料加工
1
材料员
1
领料及材料计划
机厂加工
2
机电修
3
3
3
9
机电技术
1
钻注技术员
1
1
1
3
值班
1
1
1
3
合计
101
说明：
1、井上信号把钩打点工未列入；2、施工班队长未计算在内
主要设备及材料明细表
名称
型号或规格
单位
数量
备注
钻机
XY-2B
台
1
钻机
SGZX-3
台
1
注浆泵
HFV-C
台
2
搅拌机
立式
台
1
自制
操作台
吊盘
座
1
自制
调度绞车
JD-11.4
台
2
配SGZX-3型钻机用
钻杆
φ50×5.5mm
米
100
接头
Φ50mm
个
50
钻头
φ75mmPDC
只
5
潜孔钻头
φ75mm
只
5
水接头
φ50mm
只
5
垫叉
叉φ50mm钻杆
只
2
提引器
φ50mm
只
2
法兰盘
Dg100Pg64
付
12
闷盖
Dg100Pg64
只
12
螺栓、螺母
M20×100/AM20
条/个
各100
铅锭
kg
50
铅丝
8#、10#、12#
把
各10
塑料桶
20Kg、50Kg
只
各2
白铁皮
20Kg
只
2
秒表
块
2
压力油壶
把
4
牙钳
36、24、18、12/寸
把
各3
扳手
24、18、10/寸
把
各3
两用扳手
10件套
套
2
链钳
24、36/寸
把
各2
砂布
0#、1#
张
各30
氧气
瓶
20
乙炔
瓶
20
电焊条
kg
50
硼砂
kg
2
滑车
5t
只
2
高压阀门
Dg100Pg64
只
12
压力表
10MPa抗震
块
24
无缝钢管
Φ127×6mm
70m
焊管
高压球阀
Dg25Pg64
个
24
高压胶管
Φ25mm×20m
根
70
钢锯条
细、中、粗
根
各30
皮带蜡
筒
5
皮带扣
45#、55#
盒
各2
液压油
抗磨100#
kg
500
齿轮油
kg
100
三角皮带
A-600-630
根
20
三角皮带
B-1194-1250
根
20
水泥
42.5R普硅
吨
101.4
暂定
水玻璃
20-40Be＇2-3模数
吨
5
氯化钙
吨
1
三乙醇氨
Kg
100
温度计
只
2
升级会员 