万福井筒壁间注浆施工安全技术措施最终版.docx

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万福井筒壁间注浆施工安全技术措施最终版

目录

1．施工概况1

2．施工段水文地质概况1

2.1井田水文地质特征及复杂程度1

2.2井筒水文地质2

2.2.1井筒水文地质特征2

3．注浆段的确定3

4．注浆目的及结束标准4

4.1注浆目的4

4.2注浆结束标准5

5．注浆方案5

5.1注浆方式5

5.2注浆孔的布置、深度及施工方式5

5.3注浆孔口管长度及埋设8

5.4防流砂施工工艺

6.注浆参数9

6.1浆液配比9

6.2注浆压力9

6.2.1井壁强度计算9

6.2.2壁间注浆压力10

7．注浆工艺11

8.主要注浆材料预计14

9.劳动组织14

10.施工工期14

11.注浆预计材料一览表15

12.辅助系统16

12.1通风16

12.2信号、通讯、照明、监控16

12.2.1信号、通讯16

12.2.2照明16

12.2.3监控17

12.3供水、排水17

12.4供电17

12.5压风17

13.安全技术措施18

13.1注浆安全技术措施18

13.2防坠安全措施20

13.2.1防止从井口坠人坠物20

13.2.2防止吊盘坠人坠物20

13.2.3.防止从吊桶坠人坠物21

13.3提退吊盘安全措施22

13.4提升运输安全措施22

14.应急措施24

14.1火灾事故应急措施24

14.2水灾事故应急措施24

14.3停电事故应急措施25

14.4提升事故应急措施26

14.5触电事故应急措施26

15．避灾路线27

16.附件、附图、附表28

万福矿井风井井筒壁间注浆施工安全技术措施

1．施工概况

万福矿井是兖煤菏泽能化有限公司在巨野矿区筹建的一对大型矿井，设计生产能力1.8MT/a，区内主采煤层3（3上）煤层厚度大、煤质好、储量丰富。

矿井采用立井开拓方式，布设一主、一副、一风三个井筒。

万福矿井风井井筒净直径6.0m，井口标高为+45.0m，井筒设计深度为880.015m（相对标高），表土层厚度为752.69m，采用冻结法施工，冻结深度840m，2016年1月底停止对井筒冻结施工。

目前井筒施工至井深827m，为了充填内壁和外壁之间的空隙，封堵外壁接茬缝和内壁施工缝，经矿方研究决定对万福矿井风井-9.585m～-815m段进行壁间注浆，对井筒井壁进行充填加固。

2．施工段水文地质概况

2.1井田水文地质特征及复杂程度

万福井田位于巨野煤田南部，为巨厚新生界松散层覆盖的全隐蔽煤田，新生界地层厚度631.70～780.00m，平均为714.73m。

其北以邢庄断层与龙固井田为界，东界为田桥断层，井田内的煤系含水层与对盘的二叠系地层对口，对盘无强含水层，因此可能是阻水的；南、西至奥陶系顶界露头，各基岩含水层深埋于巨厚松散层之下，仅接受新生界底部砂砾层水的补给,与大气降水的无关。

井筒检查孔穿越多个含水层，其中基岩风氧化带、太原组三灰、十下灰及奥灰含水层都有一定的静储量及补给来源。

钻孔施工过程中相距较近的风井、副井及风井主要含水层三灰，岩性相差较大，岩芯完整性相差也较大，抽水时单位涌水量也相差较大，由于没有制做地质剖面，不知是否存断层。

按照《煤矿井筒水文地质工作规定（暂行）》的通知，距井筒500m内有落差30m的断层，井筒穿越多个含水层，井筒涌水量30~200m3/h。

水文地质条件分类为较复杂性，根据此规定将该井筒水文地质条件定为中等至复杂型

2.2井筒水文地质

2.2.1井筒水文地质特征

1、含水层的划分、特征及评价

井筒检查钻孔穿过的地层有第四系、上第三系、二叠系下统山西组、二叠系下统太原组、石炭系上统本溪组、奥陶系。

（1）松散层

根据第四系、上第三系地层的岩性、简易水文观测等水文地质资料，将其划分为两个含水层。

①第三系上部含水层段：

该含水层由多层砂层组成，埋深154.25～444.61m，砂层总厚度为65.94m。

砂层以细砂为主，次为粉砂，中粗砂，粘土质含量不均一，富水性较强。

②上第三系底部含水层段：

该含水层由二层砂层组成，埋深725.39～752.69m，砂层总厚度为21.97m。

均为细砂，含粘土质。

与基岩含水层呈面状接触.

第四系以厚层状粘土及砂质粘土为主，总厚度为154.25m，全孔段钻进过程中泥浆不消耗，为一良好的隔水层。

上第三系下部有一层31.46m厚的粘土、砂质粘土，钻进过程中泥浆不消耗，为一良好的隔水层。

由于该隔水层的稳定存在，阻隔了上第三系含水层段与下第三系底部含水层的水力联系。

2、隔水层

自孔深525.32～618.88m，厚93.56m，主要由粘土、砂质粘土组成，隔水性良好，自孔深645.61～725.39m，厚79.78m，主要由粘土、砂质粘土组成，隔水性良好，能有效阻隔第三系上部砂层水补给基岩段。

自孔深786.19～805.00m，厚18.81m，主要由泥岩，粉砂岩组成，致密无裂隙，简易水文观测属正常消耗，为一良好隔水层。

3．注浆段的确定

本次井筒壁间注浆段为-9.585m～-815m之间的井壁，注浆总段高为805.415m，施工段井壁结构参数见下表。

注浆段井筒断面特征表

序号

起止位置（m）

断高（m）

壁厚（㎜）

壁标号

内

外

内

外

1

-9.585～-100

90.415

450

450

C30

C30

2

-100～-160

60

450

450

C40

C40

3

-160～-190

30

650

650

C40

C40

4

-190～-320

130

650

650

C60

C60

5

-320～-400

80

850

900

C60

C60

6

-400～-480

80

850

900

C70

C70

7

-480～-630

150

1100

1200

C70

C70

8

-630～-700

70

1100

1200

CF80

CF80

9

-700～-758

58

1100

1200

CF90

CF80

10

-758～-780

22

1100

1200

CF90

CF80

11

-780～-815

35

1100

500

CF90

C60

12

合计

805.415

4．注浆目的及结束标准

4.1注浆目的

通过壁间注浆，充填壁间空隙，封堵内壁施工缝。

4.2注浆结束标准

各孔注浆压力达到设计终压，或上排观察孔返浆，且返浆量与进浆量基本持平，受注井壁没有集中出水点。

5．注浆方案

5.1注浆方式

套壁结束后温度大于2℃以上进行壁间注浆。

注浆前，先进行打眼测温，壁间温度达到2℃以上时，进行壁间注浆。

如温度低于2℃以下，则不进行注浆施工。

如本排钻孔温度小于2℃时，进行下一排打眼测温，依次类推。

注浆采用四层吊盘结构，一层盘及四层盘同时打眼，一层盘打眼做为一排观察孔，如观察孔返浆则这一排注浆孔结束，如不返浆则提盘继续注。

一层盘打眼时，喇叭口要用架板封闭，防止坠物伤人。

下材料时，再打开喇叭口。

注浆站设计在四层盘上，浆液搅拌按照设计配比搅拌，搅拌完成后由注浆泵通过注浆管路压入井壁。

正常施工时四层盘距离距一层盘为12m。

5.2注浆孔的布置、深度及施工方式

-9.585m～-815m为井筒壁间注浆段，注浆段段高805.415m，设计排距12m，每排均匀布置6个孔（受吊盘设施、井筒内固定的管、线路及井壁拉结钢筋等影响，在实际布孔时，在不影响施工质量的前提下可做适当调整），孔径42mm，孔间距3.14m，预计本次施工402个注浆孔，共计67排。

注浆采用上行式注浆。

壁间注浆孔深度严格按照《煤矿安全规程》规定进行注浆孔设计，规程要求注浆孔深度为穿过内壁进入外壁100mm，严禁穿透外层井壁，注浆过程中必须观察井壁，当井壁破裂必须采用破壁注浆时，必须制定专项措施。

根据万福矿井风井井壁结构图，注浆孔孔深确定为：

-9.585m～-160m，孔深0.55m；-160m～-320m，孔深0.75m；-320m～-480m，孔深0.95m；-480m～-815m，孔深1.2m。

为避免打穿外壁，加工特定长度的钻杆，需要的钻杆长度：

-9.585m～-160m壁间注浆段钻杆长度为0.60m；-160m～-320m壁间注浆段钻杆长度为0.80m；-320m～-480m壁间注浆段钻杆长度为1m；-480m～-815m壁间注浆段钻杆长度为1.25m。

注浆孔布置时上、下排孔要相互错开呈三花布置，保证浆液填充效果。

注浆结束后均要根据实际情况进行复注检验，确保井壁内不出现注浆空白区。

图5-1注浆孔井壁展开布置示意图

图5-2注浆孔井筒平面布置示意图

5.3注浆孔口管长度及埋设

本次壁间注浆孔口管长度设计为500mm。

注浆孔口管埋设时，在孔口管丝扣一端缠上破布，利用大锤将孔口管砸入孔内，保证外露长度不大于50mm，用道钉钉牢固，并用铁丝将注浆管与固定构件连接牢固。

注浆结束后要用气焊把注浆孔口管外露部分割掉，并用环氧树脂将注浆孔抹平抹实。

图5-3注浆孔口管示意图

5.4注浆管路安装

井下注浆施工期间，采用从地面注浆站向井下供浆；施工之前由项目部负责从地面向下铺设一趟1寸高压胶管，铺设到815m位置。

高压胶管每20m一根逐根连接，根与根之间用高压直通连接，每6m要用12#双股铁丝固定绑牢在模板绳上。

高压胶管为凿眼和注浆泵所用动力压风管路，高压胶管作为输浆管路。

管路安装时要一根一根的实验，检查是否通畅。

6.注浆参数

本次注浆采用以单液水泥浆和双液浆（水泥＋水玻璃）相结合，水泥采用42.5普通硅酸盐水泥，水玻璃采用40Be，模数在2.2～3.2之间，灰浆搅拌用水使用地面生活用水或其它比较干净的水源均可，灰浆必须经过滤后方可使用。

6.1浆液配比

单液浆水灰重量比为1:

1（使用比重计进行测量），双液浆水泥浆与水玻璃体积在施工中可根据实际凝结情况进行调配。

6.2注浆压力

6.2.1井壁强度计算

根据《简明建井工程手册》中井壁强度校验计算公式：

式中：

P=注浆对井壁产生的压力（MPa）；

e=井壁厚度（m）；

Ro=井筒半径（m）；

K=井壁材料允许的抗压强度（MPa），K=Pr÷n；Pr=井壁材料极限抗压强度（MPa）；n=安全系数，通常取n=2。

1）井筒-9.585m～-100m段混凝土强度为C30，井壁强度为：

1.83MPa；

2）井筒-100m～-160m段混凝土强度为C40，井壁强度为：

2.5MPa；

3）井筒-160m～-190m段混凝土强度为C40，井壁强度为：

3.3MPa；

4）井筒-190m～-320m段混凝土强度为C60，井壁强度为：

4.87MPa；

5）井筒-320m～-400m段混凝土强度为C60，井壁强度为：

5.9MPa；

6）井筒-400m～-480m段混凝土强度为C70，井壁强度为：

6.9MPa；

7）井筒-480m～-630m段混凝土强度为C70，井壁强度为：

8.2MPa。

8）井筒-630m～-700m段混凝土强度为CF80，井壁强度为：

9.3MPa。

9）井筒-700m～-758m段混凝土强度为CF90，井壁强度为：

9.8MPa。

10）井筒-758m～-780m段混凝土强度为CF90，井壁强度为：

9.8MPa。

11）井筒-780m～-815m段混凝土强度为CF90，井壁强度为：

9.8MPa。

6.2.2壁间注浆压力

-9.585m～-815m为井筒壁间注浆段，井筒静水压力为0～8.5MPa，根据建井手册，注浆终压应大于静水压力0.5～1.5MPa，如注浆段的静水压力较大时可适当提高压力值，根据井壁强度计算值，本次注浆压力确定为：

1）井筒-9.585m～-100m段注浆终压为1.5MPa；

2）井筒-100m～-160m段注浆终压为2.0MPa；

3）井筒-160m～-190m段注浆终压为2.7MPa；

4）井筒-190m～-320m段注浆终压为3.8MPa；

5）井筒-320m～-400m段注浆终压为4.5MPa；

6）井筒-400m～-480m段注浆终压为5.5MPa；

7）井筒-480m～-630m段注浆终压为6.8MPa。

8）井筒-630m～-700m段注浆终压为9MPa。

9）井筒-700m～-758m段注浆终压为9MPa。

10）井筒-758m～-780m段注浆终压为9MPa。

11）井筒-780m～-815m段注浆终压为9MPa。

注浆重点注意事项：

根据C30混凝土立方体抗压强度报告，养护期3天的抗压强度达设计强度的62%，即19.6MPa；养护期7天的抗压强度达设计强度的90%，即27.1MPa；因此，上述设计的注浆终压符合设计要求。

但是在注浆过程中，应以实际测量的静水压力合理选择注浆压力，必须以不损坏井壁为原则，如注浆过程中发现井壁有裂纹等异常情况时，必须立即停止注浆，采取措施处理后方可继续施工。

7．注浆工艺

（1）在吊盘上进行打眼注浆作业，打眼采用YTP-28型风钻,注浆采用2ZBSB1.92~7.2/10.5~3-11型双液调速高压注浆泵，一备一用，压力表选用16MPa抗震压力表。

（2）风管、水管各用一套管路，高压注浆管采用Φ16mm（Φ38mm）。

（3）孔口管采用无缝钢管制作，一头为马牙扣，另一头为丝扣。

（4）每段高注浆孔注完、封好后，开始放浆，放浆时要先把放浆管固定牢靠方可放浆，避免注浆管乱窜伤人。

（5）在注完一个孔再注另一个孔时，尽量缩短换孔管路连接操作时间，以避免注浆管中的浆液凝固。

（6）每次放完浆后，把剩余浆液打到地面进行处理，不得倒入井下。

（7）注浆时浆液的浓度掌握原则是稀-浓-稀，跑浆时可变浓浆或用双液浆进行注浆。

（8）壁间注浆施工工艺：

①准备工作：

注浆泵、水泥浆桶、水玻璃桶、清水桶、风钻、钎子、钻头等设备及工具安放在吊盘的五层盘。

吊盘提至作业位置，调平吊盘，四周用木楔楔紧，吊盘上盘喇叭口采用套壁时用的盖门封闭，盘与盘之间的管线口用硬塑料板密闭。

②注浆系统试运行：

注浆泵接电，连接注浆管路，安装混合三通及高压球阀，检查注浆系统是否连接正确，确认正确后，将两个吸浆笼头放入清水桶，对注浆泵及注浆管路进行试运转，确保注浆系统运转正常。

③打眼：

用YTP-28型风钻、B22中空六棱钻杆和Φ55mm一字型钻头按设计孔位、孔深在井壁首先施工一排眼，兼作泄压孔，再施工一排孔进行注浆，要求所有注浆孔均垂直于井壁，打好后用清水冲洗干净，钻孔时应经常检查孔内涌水量和含砂量，涌水量较大或涌水中含砂时，必须停止钻进，及时注浆，钻孔中无水时必须及时严密封孔。

④安装孔口管：

受注一排的注浆孔均安装孔口管和孔口球阀，孔口管缠绕布条，马牙扣一端朝向井壁，丝扣一端向外，利用大锤打进注浆孔内，外露长度不超过50mm，然后用道钉钉牢固，安装孔口球阀，为防止孔口管受压窜出，用铁丝将孔口管与井筒内临近固定构件连接牢固。

⑤清水试压：

连接带有混合三通及高压球阀的注浆管路与孔口球阀，连接好后，关闭其余注浆孔孔口球阀，向该孔孔内压清水，试压压力达到注浆终压的1.2倍，孔口无漏水为合格。

⑥测定静水压力：

用16MPa抗震压力表测定注浆孔出水压力，根据测定的静水压力确定注浆压力。

⑦注浆：

按比例制作单浆液，浆液制作好后，将一个吸浆笼头放入水泥浆桶，同时另一个吸浆笼头放入水玻璃桶，并对水玻璃桶内的吸浆管做好标记。

开泵，将单液水泥浆压入受注井壁，直至注浆孔不再吸浆或达到设计注浆终压。

⑧封孔：

将水泥浆桶内的吸浆笼头放入清水桶，用清水冲洗注浆泵及管路，然后先打开水玻璃泵，再打开水泥浆泵，同时将清水桶内的吸浆笼头重新放入水泥浆桶，用双液浆封孔，封孔后先停水泥浆泵，再停水玻璃泵，同时打开泄压阀，关闭孔口球阀，单孔注浆结束。

⑨清洗：

单孔注浆结束后，立即将两个吸浆笼头放入清水桶，开泵冲洗注浆泵及注浆管路10min。

⑩换孔注浆：

为使浆液充分扩散，采用对角施工的方式完成其余注浆孔，施工工艺同上。

⑪井壁处理：

如井壁出现跑浆，及时用清水冲洗干净。

单排注浆孔施工结束后，用铲子对井壁灰浆进行清理，且卸下孔口球阀，用气焊把孔口管外露部分割掉，并用环氧树脂将孔口捣实抹平。

8.主要注浆材料预计

注浆量受水文地质及其它外在不确定因素的影响较大，因此，注浆量应以实际发生量为准。

注浆水泥、水玻璃的用量，由筹备处、监理和施工方共同确认，三方签字后，每班一报表，分别报筹备处、监理审查。

9.劳动组织

序号

职别/工种

人数（人）

备注

1

值班经理、队长

5

指挥和协调工作，人员调配等

2

技术管理人员

2

技术指导和整体技术交底

3

材料员

2

负责提前备料

夜班

操作工

4

注浆人员、搅拌工及打钻工

记录员

1

每班的注浆参数记录

司泵工

1

负责操作注浆泵

电、钳工

1

检修、调试和安装等

绞车工

2

负责操作绞车

井上、下信号把钩工

6

信号联系及摘挂钩

运搬工

2

负责材料运输

井壁检查工

1

负责观察井壁

早班

操作工

4

注浆人员、搅拌工及打钻工

记录员

1

每班的注浆参数记录

司泵工

1

负责操作注浆泵

电、钳工

1

检修、调试和安装等

绞车工

2

负责操作绞车

井上、下信号把钩工

6

信号联系及摘挂钩

运搬工

2

负责材料运输

井壁检查工

1

负责观察井壁

中班

操作工

4

注浆人员、搅拌工及打钻工

记录员

1

每班的注浆参数记录

司泵工

1

负责操作注浆泵

电、钳工

1

检修、调试和安装等

绞车工

2

负责操作绞车

井上、下信号把钩工

6

信号联系及摘挂钩

运搬工

2

负责材料运输

井壁检查工

1

负责观察井壁

4

合计

63

三八制工作人数

10.施工工期

预计本次井筒-9.585m～-815m段壁间注浆施工工期为22天。

11.注浆预计材料一览表

序号

材料名称

型号

规格

单位

数量

备注

1

水泥

PO42.5R

t

以实际发生量为主

2

水玻璃

40Be

t

以实际发生量为主

3

钻头

Φ42mm

个

100

4

无缝钢管

Φ38mm

m

536

5

高压注浆管

40MPa

1″

m

70

6

过滤筛网

400mm×400mm

个

3

7

小铁桶

个

4

8

高压球阀

1″

个

400

9

压力表

40MPa

个

100

10

管钳

36″

把

2

11

管钳

24″

把

2

12

管钳

18″

把

4

13

活扳

18″

把

2

14

活扳

15″

把

2

15

活扳

12″

把

2

16

钢卷尺

5m

个

3

17

测绳

505m

条

1

18

手钳

把

4

19

手锤

2.5镑

把

2

20

破布

Kg

500

21

道钉

200mm

Kg

700

22

三通

个

10

23

乳胶手套

双

70

自加工

24

眼罩/口罩

个/个

36/36

25

雨衣

套

36

26

机械油

Kg

200

27

黄油

Kg

10

28

液压油

Kg

200

29

和灰桶

0.5m×0.5m×0.5m

个

4

30

钻头

Φ55mm

个

10

31

钻头

Φ28mm

个

10

12.辅助系统

12.1通风

采用压入式通风方式，配两路Φ800mm的带钢骨强力胶质风筒向井下供风，使用FBDNo8/2×45型（2×45kw）型风机向井筒吊盘工作面供风。

必须安装2套同等能力的主要通风机装置，其中1套备用，备用通风机必须能在10min内开动。

12.2信号、通讯、照明、监控

12.2.1信号、通讯

注浆期间，利用凿井时设置的独立信号系统，井筒悬吊一趟MVV22-10×2.5电缆作为井上、下信号联系，电缆附在吊盘绳上。

井上、下联系方式为：

井口信号房、井底和吊盘在信号电缆上单独设打点器互相传送，同时以声光显示。

井底和井口均配KXH-3/127v型声光信号通讯装置，可以同时发送信号和进行通话。

井口信号房与绞车房之间设独立的信号，在提升绞车深度指示器上设行程开关，当吊桶提到距井口60m位置时，信号灯在井口信号房显示，通知井口信号工及时把井盖门打开。

并在绞车房、井口信号房配备监视电视系统，另设一趟直通电话。

12.2.2照明

井筒内设一路照明信号专用电缆和照明信号专用变压器，具有短路、漏电保护功能，各层吊盘上方各设两盏防水防爆灯，五层吊盘下设3盏竖井专用防爆投光灯照亮工作面，井口用碘钨灯照明。

12.2.3监控

监控系统的设置：

在吊盘五层盘下面、井口、翻矸台、绞车房各安设探头，吊盘五层盘探头引入井口信号房、绞车房，井口、翻矸台探头引入绞车房，绞车房探头引入井口信号房。

施工前必须按照《煤矿安全规程》的相关规定，建立瓦斯监测监控系统，在井筒工作面以及回风流中布置瓦斯探头，并设专职瓦检员按照要求监测、监控施工中瓦斯浓度的变化情况。

12.3供水、排水

搅拌水必须用地面生活用水或其它干净水源，采用Ф57×3.5mm无缝管供水，随压风管到达吊盘上层盘，再由软管从吊盘上层盘到吊盘五层盘工作面供水。

供水管与压风管共用一台2JZ-25/1320凿井稳车。

采用一趟Ф108×4.5mm无缝管作为排水管路，工作面积水通过水泵排到吊盘水箱中，经吊盘MD50-90×12型卧泵排至地面，排水能力为50m3/h,一备一用。

12.4供电

利用井筒内已铺设的my3*25+1*16动力电缆，由矿建机电专业人员向吊盘工作面注浆泵接线供电。

12.5压风

按主要用风设备1台伞钻耗风量为100m3/min计算，通过矿方提供的压风接口连接管路向设备供风。

13.安全技术措施

本次壁间注浆施工，钻探公司负责注浆工艺、注浆泵的操作以及注浆质量等注浆方面的工作，其余辅助系统均由项目部负责。

施工开始前，要对每个参加施工的人员进行全面贯彻学习，参加施工人员要认真学习《煤矿安全规程》和本施工安全技术措施，明确施工目的，掌握施工方法和注意事项，考核合格后方可上岗，每班班前会都要进行班前安全预想预控，严把安全关，保证本次壁间注浆安全顺利施工。

13.1注浆安全技术措施

（1）运送各种器具时要有专人统一指挥，确保安全。

（2）工作面照明应充分，通风良好，信号清晰，且有专职信号工。

（3）施工前，严格按照井筒套壁时吊盘加工安装方式，对吊盘喇叭口、管线口及吊盘与井壁间隙封闭，每次吊桶下入吊盘时要轻落轻提防止碰撞吊盘，发生事故。

（4）操作盘上作业人员必须佩戴保险带，并生根牢固，可在吊盘四周围上绳缆，防止在提降吊盘时发生人员掉落事故。

（5）注浆泵要有专职司泵工操作维护，注浆管前严禁站人，