冻结钻孔工程施工措施.docx
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冻结钻孔工程施工措施
冻结造孔工程施工措施
1冻结孔充填注浆堵漏措施
根据甲方提供的井筒检查孔地质报告在井深524～583m段含水量大，地下水流速大，为了保证冻结质量，对此段地层采取冻结孔充填注浆堵漏施工方案。
1.1注浆孔布置
利用5个主冻结孔即主2、主8、主13、主19、主24号孔作为冻结充填注浆堵漏孔，以后施工各冻结孔作为辅助冻结充填注浆堵漏孔，遇到漏浆时都用水泥浆充填灌注。
1.2钻孔结构
表土固管段钻孔结构孔径为250mm，下245×7mm孔口管固管，为防止塌孔、掉块，全孔采用泥浆护壁。
（1）孔斜：
按冻结孔设计标准施工；
（2）钻孔测斜：
按冻结孔设计标准施工；
（3）冲洗液：
采用比重为1.10～1.20泥浆钻进。
1.3固管方法
注浆孔钻进到预计套管深度后，换Φ190.5钻头往下钻进2-3m后，提钻随即下入套管。
套管采用电焊连接，补加4道绑筋的连接方式。
确保套管焊接牢固。
套管下到设计深度后，在套管底部用止浆塞止浆，用水灰比0.5:
1加5‰的食盐和0.5‰的三乙醇胺浆液固管，固管时用注浆泵先压清水把孔壁和套管之间的泥浆置换完，然后注水泥浆，待孔口返出水泥浆后停止。
待6-8小时水泥浆初凝后把止浆塞提出，待48小时水泥浆终凝后，进行下部钻孔施工。
1.4注浆压力
注浆压力是注浆被注入地层的推进力。
压力大，浆液扩散距离远：
压力太小，浆液扩散距离不足。
本工程堵漏注浆压力选用如下：
（1）终压：
注浆段：
P注浆=（1.2～1.5）·P静
式中：
P—注浆段注浆终压；
P静—注浆段相应的静水压力。
（2）注浆终量≤60L/min。
（3）稳定时间≥20min。
524～583m注浆压力为5.0～6.0Mpa。
1.5注浆段高
注浆段段高为524～583m。
1.6注浆材料
采用单液水泥浆，水泥用P.o.32.5R普通硅酸盐水泥。
水玻璃的玻美度38~40之间，模数M2.8~3.4。
1.7预计浆液注入量
计算公式：
Q=AπR2HBN/M
式中：
Q—浆液体积（m3）
A—浆液消耗系数，取1.2；
R—以钻孔心为基点的浆液有效扩散半径（m），取7.0；
H—注浆段长（m）；
N—岩层平均裂隙率（﹪），取2；
Ｂ—浆液充填系数，取90﹪；
Ｍ—浆液结石率，取85﹪。
水泥浆注入量：
单液水泥浆量为1035m3，水玻璃为80m3。
1.8单液水泥浆
将水泥加水配制成的悬浮液，加入适量的早强剂可提高早期强度、缩短养护时间、提高注浆效率。
表7-2单液浆配制表
水灰比
W:
C
水泥
（袋）
水
（1）
制浆量
（m3）
三乙醇胺
（kg）
食盐
（kg）
结石率
（%）
比重
（g/cm3）
0.5:
1
24
600
1.0
0.6
6
99
1.86
0.6:
1
22
660
1.0
0.55
5.5
98
1.76
0.75:
1
19
712
1.0
0.475
4.75
97
1.62
1:
1
15
750
1.0
0.375
3.75
85
1.49
1.25:
1
13
812
1.0
0.325
3.25
75
1.42
1.9注浆设备
注浆泵一台（NBB-260/7A），自制浆液搅拌机1台。
1.10注浆段的钻进
（1）五台钻机可同时采用Φ171钻头钻进，也可按先后顺序拉开距离进行钻进。
（2）在钻进过程中，遇到硬岩层时，压力不可太大，遇到破碎岩层应轻压慢转，如有塌孔现象应及时提钻、扫孔，严防埋钻、卡钻等事故的发生。
（3）钻孔终孔后应进行实际测量校正，不得少于设计深度，必须用大泵量进行冲孔，要求把岩粉冲净，冲孔时间不少于30分钟。
（4）做好记录工作，并做到清晰准确。
（5）止浆塞的止浆位置必须下置在注好段内2m以上。
（6）钻进必须由专人操作，以便随时掌握钻进情况，发现问题及时解决，严格执行钻具的检查制度，合理使用钻具，不合格及磨损严重的钻具及时更换。
在上下钻具时，上下前后左右应相互配合，操作要稳，严防墩钻、跑钻等事故的发生。
在机械传动部位严禁放任何东西。
（7）注浆孔防斜与钻孔纠偏
该井筒的注浆孔防斜与钻孔纠偏按冻结孔的方法及要求进行。
在钻孔进入注浆段处应尽量保证施工钻孔的垂直度，尽量避免在注浆段内纠斜，如遇特殊情况需要注浆段内纠斜时，应用Φ171的纠斜钻具进行，直到达到冻结孔的技术要求。
在钻进过程中必须认真静心操作，以防为主，超限必纠，要负责到人，要落实到机长、班长，做到层层严把质量关。
（8）扫孔和复注
注浆结束后，待20-30分钟钻孔内浆液泄压后提出止浆塞，等水泥浆初凝后方可进行扫孔或钻进下一注浆段，原则上是在注浆段浆液凝固强度能托住钻具方可以扫孔，一般控制在注浆结束后6-8小时。
再次复注时间间隔一般为12-18小时。
1.11注浆作业
（1）注浆前的准备工作
注浆施工前，应对注浆设备进行试运转，并对各注浆管路进行耐压试验，试验压力应大于注浆时的最大压力。
（2）压水
下入止浆塞后进行压水，压水时间要求15-30分钟，吸水量小的压水时间适当长些，压水的压力由低逐渐向高调节，待各方面都正常时方可转入注浆。
（3）注浆过程中的密度转换
注浆时一般应从稀浆开始，逐渐提高密度，即随着吸浆量和压力升降变化情况适当调整浆液密度，调整条件是：
当某级浓度的浆液压注20-30分钟后，吸浆量不减或压力不升高时，应提高一级浆液浓度，当浆液浓度提高到水灰比0.6：
1仍不升压时，采用低压定量多次复注方式进行注浆或采用水泥浆加水玻璃。
（4）浆液搅拌与添加附加剂
浆液搅拌放水要严格按照定量，食盐要过秤，三乙要按规定量放入，当班化验员要经常抽查浆液配比是否符合要求（方法用比重计测试）及时纠正认为的影响因素。
（5）注浆泵、搅拌机应在注浆前检修好，如有问题应先修好后才能开始注浆，注浆结束后，当班人员必须全部认真拆洗注浆泵，清洗搅拌池及注浆管路。
（6）记录及填写
每班记录必须设专人负责，记录员精神要集中，书写要清晰、准确、完整。
注浆员填写好分析表，不得遗漏。
（7）注浆结束标准
每个注浆孔段注浆的结束标准：
要用终压、终量、和浆液注入量来衡量，当三量均达到设计标准时，方可结束本段注浆，转入下孔段的钻注作业。
1.12注浆施工技术要求
（1）注浆设备及拌制浆液系统的安装应严格按照设计图纸施工；
（2）注浆管路系统连接好后，要关闭进浆阀门，打开各管路阀门，开泵用清水试压；
（3）注浆管路系统的耐压试验，要满足终压要求，以保证注浆泵安全运转。
注浆泵的泵量、泵压的操作装置要灵活可靠，以保证水泥浆、水玻璃两种浆液按比例混合进行注浆；
（4）注浆前，按选定的配方及用量配制浆液。
水泥浆液的浓度，一般先稀后浓。
当浆液在岩层裂隙中沉析，充填阶段时，若压力不足，进浆量不减时，应逐级加大浆液浓度；反之，若压力上升快，应依次降低浆液浓度；
（5）注浆时，设专人观察压力变化和检查管路是否堵塞，注意观测进浆量；
（6）注浆时，要有专人记录浆液消耗量，注浆时间及注浆压力等数据；
（7）注浆结束后，使浆液凝固半小时以上，孔口压力表的压力降到0.1Mpa以下时，方可拆除孔口管的连接装置，以免发生喷浆事故；
（8）注浆终压、终量达到并持续一定时间后（一般稳压时间20min），关闭注浆孔口的球阀，对注浆泵和管路进行清洗。
2保护已成井壁措施
采用异径冻结管局部冻结，井筒已挖部分采用小直径冻结管，减小冷量向内发展；
3冻结管防偏斜和纠偏措施
近几年随着煤矿井筒冻结深度的不断延伸，我单位将深立井冻结孔钻进技术研究作为一重要课题进行攻关。
经我处广大工程技术人员和现场施工人员的不断努力和探索，总结出一套行之有效深立井冻结孔施工技术，其《深立井冻结钻孔施工工法》获得了国家级工法。
在此矿井中我们将通过钻进工程的防偏、纠偏综合措施，来保证冻结孔施工质量，通过陀螺侧斜定向仪定向，螺杆钻测斜等设备实现钻孔的偏斜控制。
3.1防偏斜措施
（1）钻场基础的修筑和设备的安装应合乎质量要求，勤找正；保持钻机水平；保持三点在一条铅垂线上。
导向装置垂直和不挤不抗。
及时更换卡瓦；及时修补或更换转梁及转盘拌橛。
（2）掌握地层变化而调节给压的大小，修复制动闸，使之灵活好用，注意精心操作，力争采取电控或液控装置，实现稳压匀速钻进。
（3）合理使用加重管、扶正器和接头；实现孔底给压，使中和点落在加重杆上。
（4）使用符合要求的钻具、钻头；发现不进尺立即提钻，更换钻头。
（5）采取减压慢转的钻进方法。
（6）掌握好开孔；在变层处钻进时，每10-20m测斜一次，发现问题及时处理，操作应一致。
（7）加强泥浆管理，做到用优质泥浆护孔，提钻灌孔，增大泥浆循环量。
（8）使用扭矩大的钻机、大流量的泥浆泵、刚度大的钻具。
（9）测斜前先将钻具提出，下入测斜管测斜，防止钻具埋钻或钻孔粘钻。
3.2纠偏措施
（1）垫：
将钻塔塔脚用垫铁垫起来。
（2）扫：
利用翼片较多的扫孔钻头或在钻杆上焊上翼片，慢慢从偏斜处上方往下扫孔，如有台阶不要滑掉。
（3）扩：
换用比原来钻头大的钻头扩大孔径，修直钻孔。
扩至原深度再换用原钻头，将钻具悬吊1m左右，慢慢下放开出一个新孔，钻进1-2m测斜合格，再转入正常钻进。
（4）纠偏：
用斜向纠斜槽或液动螺杆钻（代纳钻具）纠偏。
（5）移孔：
在设计允许前提下，参考上段（或邻孔）偏斜情况，可向偏斜方向移孔纠偏。
4质量保证措施
4.1质量目标：
工程质量优良。
4.2质量管理措施
1）钻孔施工质量管理措施
采用钻、测、纠相结合的冻结孔钻进技术，严格控制冻结孔向井内偏斜，确保钻孔垂直度，缩小相邻冻结孔间距，加快冻结壁形成速度，为缩短凿井工期创造条件。
（1）冻结钻孔布置采用经纬仪或钢尺测定孔位，孔位不得随意移动。
（2）合理选择钻进技术参数，定时测定泥浆指标，根据不同地层及时调整泥浆技术指标，防止孔壁坍蹋掉块，确保泥浆护壁效果。
（3）提升钻具时，应向孔内注入新浆，防止塌孔、粘钻，终孔用新鲜泥浆循环，把岩粉全部排出。
（4）预防钻孔偏斜措施：
钻机安装稳定，立轴不旷动。
开孔钻进时应轻压、慢转。
随着钻进深度的不同，随时增减加重钻具。
所有钻具要详细检查，弯曲和磨损过大的钻具严禁使用。
钻进中加尺或更换钻头时，适当提钻具扫孔，但不准将钻具停在一个深度长时间冲孔，减少自然偏斜。
（5）为检验钻孔偏斜情况，按要求间隔深度及时测斜，遇有地层发生较大变化或易偏斜地层加密测点，逐点把关并及时上图校验。
发现偏斜超限立即纠偏。
（6）冻结管下置前要在地面配组，丈量冻结管长度，清除管内杂物，下管后进行复测深度，确保冻结管下置深度符合设计要求。
（7）认真检查冻结管质量，严禁使用弯曲、变形、夹皮、薄厚不均等有缺陷的冻结管。
（8）冻结管焊时，管端要端正，确保同心度，每道焊缝至少要焊三遍，焊缝厚度不小于管壁厚度。
（9）采用先进的定向纠偏钻具技术，对超偏钻孔进行人工定向纠偏，冻结孔间距超过规定时，必须打补孔。
（10）为保证冻结孔终孔间距，在冻结孔施工过程中先施工外圈冻结孔然后再施工内圈冻结孔的施工工艺。
（11）冻结钻孔施工期间，若发现钻孔漏浆，特别是在井筒强出水段漏失泥浆的现象，立即对钻孔开始实施注浆充填的手段，确保充填注浆效果，以减少泥浆的漏失和阻止减缓井筒地下水的流速，这对下一步冻结制冷至关重要。
2）冻结施工质量管理措施
（1）基础施工：
根据平面布置图测量放线，严格按图纸要求施工。
（2）冻结站设备容量要满足井筒需冷量要求，并有一定的数量的备用，安装质量要符合设计要求。
运转过程中要合理配组，及时
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