胡家河注浆堵水补充方案正式.docx

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胡家河注浆堵水补充方案正式

胡家河主井井筒注浆堵水二期工程设计

（待审稿）

1工程概况

2010年5月3日至2010年8月27日，受彬长公司胡家河矿委托，煤炭科学研究总院西安研究院对胡家河主井立井井筒进行了注浆堵水工作（第一阶段），成功地将井筒出水量由最大165m3/h封堵到10m3/h以下。

由于工期的限制，第一阶段只施工了重点含水层段壁间壁后注浆和装载硐室集中涌水点封堵，实际完成设计量的1/3左右。

副井注浆堵水结束后，主井井筒350m阀门检修硐室原混凝土裂缝重新出现渗漏水，水量约为15m3/h；井壁160m～350m和350m～470m处有零星出水点。

此两种出水方式均为井筒壁间、壁后出水。

目前主井井筒涌水量约为30m3/h。

受彬长公司胡家河矿委托，煤炭科学研究总院西安研究院对胡家河主井立井再次进行井筒注浆堵水工作。

2.设计依据

1）《陕西省彬长矿区开发建设有限责任公司胡家河矿井主立井井筒检查孔勘察地质报告》陕西省煤田地质局186队，2007年6月；

2）《胡家河箕斗装载硐室施工图》（冻结孔位置）；

3）《关于胡家河矿井主立井井筒及箕斗装载硐室出水情况的报告》；

4）《锚固与注浆技术手册》；

5）《矿山井巷工程施工及验收规范》（GBJ213-90）；

6）《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》SL62-94；

7）《煤矿防治水规定》，2009.11；

8）《胡家河矿主井立井井筒注浆堵水设计》，2010.4。

3井筒地质、水文地质及工程地质条件

3.1井筒地质条件

3.1.1地层

主井井筒主要穿过地层有第四系（Q），白垩系洛河组（K1L）、宜君组（K1y），侏罗系中统安定组（J2a）、直罗组（J2z）、延安组（J2y）及侏罗系下统富县组（J1f）。

3.1.2构造

主井井筒位于塬子口向斜南翼，附近无断层，属岩层平缓、简单构造类型井筒区。

3.2水文地质条件

3.2.1含水层及隔水层

据井筒检查孔地质报告，井筒通过的含水层有：

第四系松散层含水层、白垩系洛河组承压含水层和侏罗系延安组承压含水层，侏罗系安定组为矿井相对隔水层。

其中洛河组含水层是井筒掘进通过的最长含水层，富水性中等～强，在井筒检查孔抽水试验中，静止水位埋深7.1m，其他含水层富水性中等～弱。

3.3工程地质条件

1）洛河组：

由中、粗粒砂岩夹砾岩层组成，泥质基质～孔隙式胶结，层理、裂隙较发育，遇水软化作用明显。

孔隙率7.3%，饱和抗压强度12.2MPa。

2）宜君组：

为块状巨砾岩，钙质胶结，砂质充填，较坚硬，孔隙率7.2%，饱和抗压强度25.1MPa。

3）安定砂岩～泥岩组：

砂岩泥质胶结，疏松，孔隙率11.5%，饱和抗压强度16.72MPa，泥岩孔隙率9.8%，饱和抗压强度9.1MPa。

4）直罗组：

上部砂质泥岩，夹中细粒砂岩，下部以粗粒砂岩为主，夹薄层粉砂岩。

孔隙率7.8～9.34%，饱和抗压强度小于16.3～17.22MPa。

5）延安组：

由泥岩、砂质泥岩与厚层状中、粗粒砂岩组成，孔隙率7.0～10.1%，饱和抗压强度12.6～29.17MPa。

4注浆堵水方案

4.1工程地质条件

根据《胡家河矿井主立井井筒注浆堵水工程设计》，本次注浆堵水段设计范围为井筒20m（第四系松散层以下）～510m（煤层顶板以上），剔除第一阶段已施工部位，并另外增加350m阀门检修硐室专项封堵方案。

4.2注浆堵水单元划分

根据井筒水位地质条件及出水情况分析，通过三个单元工程实现整个井筒注浆堵水目标。

表1单元工程划分及特点

单元工程

基本特点

井壁20m～350m注浆

350阀门检修硐室

出水点封堵

井壁350m～510m注浆

主要作用

充填壁间、壁后空隙，封堵零星出水点

封堵出水点

充填壁间、壁后空隙，封堵零星出水点

注浆顺序

下行式注浆

下行式注浆

注浆孔

长度2m、4m，

孔径42mm

重新浇筑硐室混凝土，

预埋导水管，做水闸墙

长度2m、4m，

孔径42mm

布置方式

梅花型布置

依据出水点位置布置

梅花型布置

浆液材料

水泥浆、水泥-水玻璃双液浆、超细水泥浆

注浆工艺

低压间歇式充填注浆

高压渗透式注浆

超细水泥灌浆

低压间歇式充填注浆

4.3施工顺序

注浆按以下顺序施工：

首先，建议由井筒施工单位破除原有350m阀门检修硐室混凝土；重新浇筑硐室混凝土，同时预埋导水管，将硐室出水导出；然后在硐室口修筑一座混凝土水闸墙，对水闸墙进行注浆加固，对水闸墙周围井壁进行锚索加固（具体见350m阀门检修硐室专项封堵方案）；其次对200m附近几处明显井壁出水点进行封堵，再对井壁20m～350m进行下行式钻孔注浆，充填上部井筒壁间、壁后空隙；待重新浇筑的350m阀门检修硐室混凝土待凝28天，混凝土强度达到要求后，利用导水管对阀门检修硐室出水点进行封堵；最后对井壁350m～510m渗漏水进行下行式钻孔注浆，充填下部井筒壁间、壁后空隙，达到最终注浆堵水目的。

4.4井筒350阀门检修硐室专项封堵方案

后附井筒350m阀门检修硐室专项封堵方案和设计图。

4.5注浆孔布置

一、三单元井筒注浆工程主要目的是充填壁间、壁后空隙。

注浆孔沿井壁纵向呈梅花布置，每排布置10个注浆孔，注浆孔孔径42mm。

注浆孔在洛河组含水层段内排距2m，长度2m，主要兼顾充填壁间、壁后空隙；在宜君组、安定组层段（336m～425m）排距4m，长度4m，主要阻断洛河组含水层下行通道；在直罗组、延安组层段排距4m，长度2m，主要兼顾充填壁间、壁后空隙。

详见《注浆孔布置图》。

4.6注浆材料

1）水泥单液浆：

水泥采用P.0.42.5普通硅酸盐水泥，水灰比控制在0.5～1：

1，可根据壁间、壁后空隙、裂隙发育程度情况来确定。

2）水泥-水玻璃双液浆：

水泥采用P.0.42.5普通硅酸盐水泥，水玻璃浓度30～40Be’,模数2.4～3.4，和水泥浆混合比例0.1～0.5:

1，实际施工中可根据涌水点水量大小及封堵难易程度适当调整。

3）超细水泥浆液：

主要考虑采用比普通水泥磨细度更高的超细水泥材料，适宜灌注孔隙-微裂隙介质岩体。

具有渗透性强，结石强度较高的特点。

4.7注浆压力及扩散半径

1）注浆压力

注浆压力一般以能克服注浆管道阻力和静水压力为宜，但必须小于井壁能够承受的压力。

井壁能够承受的压力按以下公式确定：

p=f（B2+2R0B）/[2（R0+B）2]

式中：

p—注浆处井壁能承受的压力，MPa；

f—井壁材料允许抗压强度，MPa；

B—井壁厚度，95cm；

R0—井筒内半径，325cm；

计算得出井壁能够承受的压力为6MPa。

为安全和现场实际水压力综合考虑，采用最大注浆压力不超过5MPa。

2）扩散半径

根据堵水要求和注浆加固后的抗水压要求，结合大佛寺煤矿工程地质及水文地质特点，注浆材料选择采用普通硅酸盐水泥-水玻璃浆液（c-s双液浆）、普通硅酸盐水泥单液浆两种注浆材料。

根据注浆材料的特性，采用经验公式（式4.1）和工程类比的方法确定浆液扩散半径。

式4.1

式中：

t－凝固时间24h；

k－渗透系数0.01cm/s；

n－空隙率20%；

h－注浆压力Pa；

β－水与浆液之间粘度比1.5；

R－浆液扩散半径（m）；

r－灌浆孔半径6cm。

根据上述公式以及第一阶段注浆堵水经验确定浆液扩散半径为2.0m。

4.8钻孔浆液注入量

钻孔浆液单孔注入量按以下公式计算：

Q=αβnπR2L

式中：

Q—注浆量；

α—浆液损耗系数，1.2；

β—注入系数，0.5；

n—孔隙率；

R—扩散半径；

L—注浆孔长度。

4.9注浆结束标准

注浆孔达到设计终压并稳定10min，方可结束单孔注浆。

注浆压力按以下公式确定：

Pc=P0+1.0

式中：

Pc—注浆压力，MPa；

P0—注浆孔静水压力，MPa；

1.0—富余压力，MPa。

5工程量汇总

预计工程量见下表，施工时可根据现场实际情况进行调整。

编号

工程名称

单位

一单元

二单元

三单元

合计

一

钻孔工程量

m

1700（560孔）

0

1300（340孔）

3000

二

注浆工程量

1

水泥浆

m3

300

50

200

550

2

水泥水玻璃双液浆

m3

50

10

50

110

3

超细水泥浆

m3

0

20

0

20

6施工工期

本次第二阶段注浆堵水工程包括封堵350m阀门硐室集中出水点和井筒20m-510m壁间、壁后注浆（此范围之外注浆不包含在内），施工范围较大。

且注浆为孔隙-裂隙注浆，注浆速度较慢。

按预计工程量，总工期为95天（不含施工准备和撤场阶段）。

表2施工进度计划表

单元工程

基本特点

井壁20m～350m注浆

350阀门检修硐室

出水点封堵

井壁350m～510m注浆

注浆孔排距

4m

根据出水点位置定

4m

注浆顺序

封堵200m明显出水点，再下行式注浆

重新浇筑硐室混凝土

预埋导水管

下行式注浆

注浆孔

长度2.5m、4m，

孔径42mm

浇筑混凝土达

到要求后注浆

长度2.5m、4m，

孔径42mm

注浆孔圈数

83圈

40圈

第一阶段

已施工部位

25圈

7圈

设计剩余圈数

58圈

33圈

需要工期

58天

4天

33天

总工期

95天（不含施工准备和撤场阶段）

目录

1工程概况1

2.设计依据1

3井筒地质、水文地质及工程地质条件2

3.1井筒地质条件2

3.2水文地质条件2

3.3工程地质条件3

4注浆堵水方案3

4.1工程地质条件3

4.2注浆堵水单元划分3

4.3施工顺序4

4.4井筒350阀门检修硐室专项封堵方案5

4.5注浆孔布置5

4.6注浆材料5

4.7注浆压力及扩散半径6

4.8钻孔浆液注入量7

4.9注浆结束标准7

5工程量汇总8

6施工工期8

附件1：

胡家河主井注浆钻孔结构示意图

附件:

2：

胡家河主井注浆钻孔布置图

附件3：

胡家河主井注浆钻孔布置剖面图

附件4：

胡家河主井350m阀门检修硐室专项封堵方案

附件5：

胡家河主井350m阀门检修硐室专项封堵方案设计图

胡家河矿井主立井井筒

第二阶段注浆堵水工程

施工设计

中煤科工集团西安研究院

二O一一年一月

胡家河矿井主立井井筒

第二阶段注浆堵水工程

施工设计

设计：

审核：

复核：

中煤科工集团西安研究院

二O一一年一月