五沟煤矿副井探水预注浆施工组织设计最终版.docx

1、五沟煤矿副井探水预注浆施工组织设计最终版(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)编审单位签章编审单位签字日期备注项目部编审编制人审核人技术负责人安全副经理项目经理处审批单位工程科机电科安监处副总工程师矿建通防机电地测总工程师：目 录一、 概况(一)井筒设计和井筒施工概况(二)地质和水文地质概况(三)设计编制依据二、探水注浆设计(一)探水注浆段高划分(二)注浆终压确定(三)井壁强度验算(四)探水注浆孔数(五)注浆孔布置(六)止浆垫设计(七)孔口管设计及埋设(八)探水钻进顺序和注浆方式(九)注浆工程量估算（十）注浆设备选型三、钻进、注浆施工(一)施工准备(二)止浆垫施工(三)搭设钻机平台

2、（四）孔口管、止浆垫注浆加固(五)钻进工艺(六)注浆工艺1注浆施工工艺流程2水泥浆配制3注浆4注浆结束标准5注浆效果检查6管路清洗7注浆记录(七)注浆结束后井筒掘砌四、劳动组织及工期预计五、设备材料计划表六、钻孔防突水措施七、技术安全措施八、附表及附图一、 概况（一）井筒设计和施工概况五沟矿井隶属于皖北煤电集团，设计生产能力0.6mta，立井开拓，共设计主、副、风三个井筒；三个井筒均布置在工业广场内。其中副井井筒净直径6.0m，井筒全深504m；井筒穿过冲积层厚度272.2m，穿过基岩厚度231.8m；井筒冲积层和风化基岩采用冻结法施工，冻结段井壁304m，其底部15m为壁座，钢筋混凝土结构，

3、壁座段井壁厚1300mm,其下为2m的支撑圈，壁厚700mm；壁座以上为双层井壁，钢筋混凝土结构，外壁厚400mm600mm，内壁厚700mm。井筒基岩段采用普通法施工；其井壁结构为素混凝土井壁，壁厚为400mm，混凝土标号为C30。 现已施工完壁座，壁座底板位置设计标高为-272.80m，即井深301.5m，也是止浆垫的上口标高，止浆垫设计厚度为3.5米。在壁座下方再掘进3.5m（井深306.0m），开始架设定位圈，按设计角度绑扎、固定8个孔口管，均匀布置，再进行浇筑止浆垫。止浆垫浇筑好后，进行壁座和套壁施工。最后安装风水管路和注浆管路，架设钻机平台，对工作面预注浆。副井井筒于2005年12

4、月6日完成冻结段外壁掘砌，开始套内壁施工， 预计到2006年1月20日套壁结束，转入 基岩段探水注浆施工。(二)地质和水文地质概况副井井筒基岩段在井深304m之下主要穿过F3断层、31煤层及K3砂岩等地层层位，揭露的含水层主要有：一是F3断层下盘砂岩含水层，二是31煤顶、底板砂岩含水层，三是K3砂岩组合含水层。（1） 地质根据主井检查孔及实际揭露地层推算（见柱状图），预计副井揭露的基岩地层简述如下：1、副井井筒预计272.49m见基岩。2、强风氧化带为272.49282.11m，岩石强烈破碎，灰黄色，微绿，细粒结构，块状，含少量紫斑，含少量粉砂质。3、弱风氧化带为282.11292.37m，浅

5、灰色微绿，块状，含少量铝质及菱铁鲕粒，岩石裂隙发育，岩石破碎。4、断层破碎带为280.50295.50m，已考虑井筒直径和断层倾角，灰色、微绿，岩石有受挤压现象，中部夹0.3m灰绿色砂岩，岩石松软。5、煤线为357.07357.47m；373.03373.33m；378.53378.83m。6、31煤为383.03385.53m，黑色，碎块状，含少量粉末状，暗煤为主，少量亮煤，弱玻璃光泽，半暗型煤。7、K3砂岩为405.58411.03m，灰白色、中细粒结构，石英为主，硅质胶结，裂隙较发育，见擦痕，岩石较破碎。8、煤线为475.23476.07m。9、地层倾角12。（2）水文地质据主井检查孔流

6、量测井成果资料及副井检查孔和副井水文地质资料推测，副井井筒含水层可分三段：第一段为F3断层及下盘砂岩含水层；第二段为31煤顶板砂岩含水层；第三段为K3组合砂岩含水层。1、F3断层及F3断层下盘砂岩裂隙含水层：埋深 320.50334.50m， F3断层在320.50324.55m过该井筒，由于F3断层与矿井边界五沟断层相交，且该断层落差较大，倾角较大，断层附近可能发育较多裂隙，从而由井筒放炮开挖时，导通上下含水层。据五沟煤矿勘探报告26-5孔抽水试验预算五沟断层涌水量为1.9m3P0r (m) Bn: 单级球面形止浆垫厚度 （m） P0：注浆终压 第一段9.0，第二段11.0 (MPa) r：

7、井筒荒半径 3.4 (m) :R3-7k R3-7为混凝土C30 、C4037天的极限抗压强度，通常取28天抗压强度的23， K为安全系数，取K=2，第一段为20Mpa，第二段为26.67Mpa。通过计算，第一段止浆垫厚度为3.06m，取3.5m；第二段止浆垫厚度设计为2.8m，取3m，为防止从止浆垫和井壁结合部位跑浆，止浆垫浇注时向上和井壁重合0.5m，总厚度3.5m。考虑到工作面有水，为保证止浆垫早期强度，应适当的添加早强减水剂。（七） 孔口管设计孔口管设计要确保探水工作的安全，并对排放水能做到有效控制，保障注浆终压的完成。孔口管采用1086mm无缝钢管加工而成，外焊与4寸16MPa高压闸

8、阀配套的法兰盘，全长4.2m，埋固3.6m，外露0.6m，以便高压闸阀和注浆三通盘的安装。孔口管管身焊接数个钢筋倒刺，以增加孔口管管身与周围围岩的磨擦力。（八）探水钻进顺序和注浆方式1、探水钻进顺序根据煤矿安全规程的要求，工作面探水孔的个数不应少于3个。F3断层倾向北东，倾角65，首先在F3断层面倾斜方向的上方施工2个探水孔，即5#和7#孔，然后再在F3断层面倾斜方向的下方施工一个探水孔，即2#钻孔。对于第二段高，则首先在岩层倾斜方向的上方打2个探水孔，即5#和7#孔，然后再在岩层倾斜方向的下方打一个探水孔，即2#钻孔。当3个探水孔的每个单孔涌水量均小于0.3m3，一次推进行程1.0m，额定钻

9、距120m，最大进尺速度可达0.4mmin，最大推进力18KN，最大起拔力30KN。钻杆直径60mm，1m根；主风管为50高压管，20m根。2、 注浆泵选型选用DBGB电动注浆泵，该注浆泵的传动系统为齿轮传动，结构简单，性能稳定，经久耐用；操作简单；浆缸、浆缸盖、吸、排浆阀为单体结构，安装检修、排除故障便利；配置电机功率30KW，浆缸内的缸套、活塞直径80，注浆压力最高达32Mpa，排浆量最大325升分，四级调速，可满足各种条件注浆的需要。三、钻进、注浆施工（一） 施工准备1、第一段高（1）施工准备：考虑到先浇注止浆垫再浇注壁座、支撑圈，因此设计上将支撑圈部分井壁改为1.3m的壁厚，配筋按照原

10、设计不变。同时井筒冻结深度为309m，止浆垫下口深度为307.5m，冻结的保护距离过小，施工中在掘进到支撑圈下口后，止浆垫掘进打眼时要利用伞钻施工3个超前探水孔，眼深不小于6m。若探水眼出水，可将1寸注浆管打入孔中封堵出水然后浇注止浆垫进行工作面预注浆。（2）止浆垫浇筑及孔口管埋设：先将工作面按止浆垫设计尺寸刷大，利用风锤在井壁的同一水平打眼4个，砸进道轨橛子，用U型卡子将其与8600mm长的I20工字钢连接，在钢梁上方放置16#槽钢井定位圈，采用螺栓连接。将孔口管上口与定位圈用U型卡固定好，下口用孔口管管卡和锚杆固定，防止浇注止浆垫时，孔口管变动。然后浇筑砼止浆垫。（见止浆垫设计图）施工时将

11、另行编制止浆垫施工措施。孔口管采用预埋方式，即先在工作面按设计圈径和角度安装并固定好，然后浇筑混凝土止浆垫。钻孔设计径向角4.0，预埋深度3.6m，管口中心至井壁500mm，孔间距2000mm。待孔口管预埋好之后，开始浇筑止浆垫，在浇注时，所用砼由地面搅拌机严格按照砼配合比（C30、C40）进行搅拌配制，拌好后的砼经2m3底卸式吊桶下放至工作面，风动振捣器分层振捣，分层厚度400m。为缩短砼养护时间，在砼中加入三乙醇胺与氯化钠复合早强剂。1、第一段高现已施工完壁座，壁座底板位置设计标高为-272.80m，即井深301.5m，也是止浆垫的上口标高，止浆垫设计厚度为3.5米。在壁座下方再掘进3.5

12、m（井深306.0m），开始架设定位圈，按设计角度绑扎、固定8个孔口管，均匀布置，再进行浇筑止浆垫。止浆垫浇筑好后，进行壁座和套壁施工。最后安装风水管路和注浆管路，架设钻机平台，对工作面预注浆。孔口管埋设顺序如下：1)为加快安装速度，根据注浆孔的设计孔位，孔距和角度等，先在井口地面试组装和校正工作。2)架设上部生根圈，应按设计及生根圈上标注的方向编号架设，上部生根圈通过两根钢梁固定在井帮上，架设生根圈要用井筒中心线十字线找正， 3）安设孔口管，按上下圈上的分组编号，将孔口管对号卡在生根圈上。4）孔口管下口要用短钢筋打眼固定在迎头底板岩石上。8个孔口管按照设计好角度稳固好后，浇筑止浆垫。（3）、

13、止浆垫浇注好后，继续进行壁座及支撑圈的浇注，然后进行套内壁工作。2、第二段高（1）、施工准备：首先将永久支护至工作面，止浆垫以上5m范围井壁厚度为0.6m，砼标号为C40；（2）淋水处理：然后处理井壁淋水；如果淋水不大，采取截导措施将淋水引入吊盘水箱；如果井壁淋水较大，则采取井壁注浆措施堵水，注浆后的剩余水再采取截导措施。（3）清底成型：将工作面矸石出净，根据止浆垫设计尺寸，刷帮卧底使符合设计形状。（4）井壁凿毛：施工混凝土止浆垫前，将井壁与混凝土止浆垫的接触面凿毛，以便两者严密结合，避免跑浆。（5）、止浆垫浇注及孔口管埋设：止浆垫设计砼标号为C40，为缩短砼养护时间，在砼中加入早强剂。如果工

14、作面有出水，仅为个别裂隙出水，且不大，可采取埋管、糊缝、导水措施，即可安装孔口管和浇注砼止浆垫；如果工作面涌水较大，无法保证止浆垫的防水性，则采取止浆垫下铺设滤水层的方法施工止浆垫，并采取排水措施，滤水层用碎石铺设，厚度一般0.61m，具体厚度根据工作面涌水量的大小决定，滤水层上方铺设塑料布，中间设集水小井排水，集水小井中埋设无底滤水箱，水箱中放潜水电泵排水，止浆垫浇注在塑料布上。孔口管安装见第一段止浆垫浇注及孔口管安装。（二）、主要施工辅助系统（1）排水系统为了确保井筒施工安全，副井内吊盘上布置一台DC50807型卧泵、4m3水箱一个，扬程511 m时，排量50m3。由风泵排至吊盘水箱，再由

15、吊盘上的卧泵排至地面。地面准备一台完好的DC50807型卧泵，随时能够安装使用。井筒内敷设一趟1084mm排水管，利用稳车采用钢丝绳悬吊。同时将井内吊挂的一趟1594.5mm的压风管作为排水的备用管路。（2）通风副井井筒布置一趟800mm高强度胶质风筒，采用钢丝绳悬吊。地面分别选用一台BKJ66-11N05.6型风机压入式通风。（3）敷设注浆管路注浆管路为高压胶管，外径32mm，钢丝铠装，每根20m，P=25Mpa，利用模板绳采用钢丝绳悬吊。高压胶管压好接头，利用U型卡子连接。（4）根据工作需要将下述几个系统完善好： 井下工作面供水：由吊盘上水箱及井筒内原有供水管路供给。 井口和注浆站加设一路

16、直通电话和声光信号。 其他辅助系统利用凿井期间的辅助系统。（三）搭设钻机平台钻机平台采用钢木结构，平台底口距离工作面迎头高2m，平台梁上设置两圈槽钢，以方便钻机安装及移动，槽钢外圈圈径以不影响钻机安装为准。详见钻机平台示意图。具体钻机平台搭设见钻机平台安装措施。（四）孔口管、止浆垫注浆加固1、孔口管埋设完毕后，经过养护，并搭设好钻机平台后，对固结质量进行压水检查，如发现孔口管外围有漏水现象时，采用注浆加固补强，方法：用钻机扫孔到孔口管底口以下0.5m，定量注入水泥水玻璃双液浆到冒浆，反复23次，再压水试验到不漏为止。2、如果止浆垫下有滤水层，止浆垫浇筑完，并经过37天养护后，要对滤水层进行低压

17、注浆固结，封闭工作面涌水，使滤水层和止浆垫结合为一体，浆液采用水泥水玻璃双液浆，滤水层注浆后，养护24小时，再对孔口管压水试验。 （五）钻进工艺钻机开始工作时，应仔细检查风水管路是否连接牢固，不准有漏水、漏风现象，检查各部件是否都已拧紧，与钻机平台连接是否牢固可靠。首先钻进4m后停止钻进，拆除钻杆、钻头进行孔口管耐压实验，当压力大于设计注浆终压，稳定时间必须至少保持半小时，孔口管周围不漏水、牢固不活动。否则，重新进行注浆固管，直至满足要求。必要时在孔口管两侧打锚杆，用管卡将孔口管固定在锚杆上，锚杆设计为18mm2.0m，的倒楔式锚杆，楔牢后注满沙浆增加锚固力。在孔口管满足耐压实验的要求好，方可

18、进行正常钻进。钻进之前一定要将高压球阀安装上并联接好防喷装置，方可进行正常钻进施工。开孔时，将钻机操作阀扳至推进状态，使钻头顶紧工作面开孔位置，先以较大冲击力冲击，不要开动旋转操作阀，以便于钻头定位，给予适当的水量减少粉末，待钻头钻进150200mm时，再以全风门冲击旋转，并适当加大推进力和水量，使汽水混合物保持适当比例，进行正常的凿岩工作。钻完一根钻杆后，停掉冲击旋转操作，将风水调至最大，来回拉动几次，以便更多的岩粉排除。接钻杆时，要停止风马达运转和停止给冲击器送风送水，把叉字插到托钎器的钻杆槽中，使风马达反转，滑板后退，使接头和钻杆脱开，接上钻杆，按次循环连续工作，直至终孔结束。在破碎岩层

19、中钻进时，利用清水钻进，要轻压，慢速给进均匀，少窜动钻具，防止塌孔。严禁使用弯曲钻杆，并经常检查处理。钻进过程中应定期、定时的观测钻孔水量的变化，当钻孔涌水量小于3.0m3h时，一次钻至终孔深度，然后提钻注浆；当钻孔涌水量大于3.0m3h，停止正常钻进，进行提钻注浆，然后再扫孔、钻进，直至满足终孔深度的要求。每次成孔之后，都应仔细观测注浆孔的水量、水温、水压、水色、水味及携带物质，详细地记录数据，以便分析水源。（六）注浆工艺1注浆施工工艺流程注浆泵采用DBGB型注浆泵2台，其中一台备用。地面在井口附近合适位置设置注浆站，注浆站设水泥一次搅拌池、二次搅拌池和清水池，二次搅拌池兼作吸浆池。水泥一次

20、搅拌池可用原混凝土搅拌机代替；水泥浆进入二次搅拌池时，必须过筛，将颗粒过滤掉；并在二次搅拌池中接吹风管压风搅拌。见地面注浆站平面布置图。注浆管采用32高压软管，通过高压快速接头连接，从注浆站接至井下工作面，通过混合器和三通与孔口管上高压球阀连接。见注浆施工工艺流程图。注浆管采用地面接管，利用模板绳稳车下放。采用井壁吊挂、卡子固定。接注浆管前将模板撑开紧贴井壁，利用在模板上搭设的钻机平台固定好。 注浆前必须将孔口球阀及放浆阀关闭，对所有注浆管路进行压水试压，试压压力为注浆终压的1.2倍，当达到注浆压力并稳定1015分钟管路不漏水后方可进行注浆作业。根据探孔设计的方位和角度，钻孔的落点位置都在井筒

21、荒半径轮廓线以外，为防止迟后渗水或出水，无论探孔有无水，都要采取注浆或注浆封孔。2水泥浆配制钻孔吸水及浆液配比对照表单位吸水量（Lminm）初始浓度（水灰比）每立方浆液水、灰用量（Kg）浆 量（m3）水水泥3.02:19004501.0505.01.5:18255501.0088.01.25:18126501.0291:17507501.00013.00.75:17129501.029150.6:166011001.0263注浆注浆前要先测定静水压力，以便掌握注浆终压。然后进行注清水实验，压水时间为1020分钟，主要用来检查泵和吸排管路的畅通情况，同时加压，用清水冲洗岩石裂隙的泥质充填物和孔内

22、岩粉，提高浆液与裂隙面的粘结程度及抗渗透性，使注浆达到很好的效果。再者根据压注清水，了解岩石的吸水率，以便确定浆液的类型和初始浓度。这次注浆以单液水泥浆为主，但每孔注浆前先压注水玻璃单液510分钟，其目的是润滑和疏通裂隙，以利于注水泥浆时吸浆。每次注浆均应遵循先稀后浓的原则。水泥浆浓度采用2：1、1.5:1、1.25:1、1:1、0.75:1和0.6:1六个级配，视注浆压力和注浆量的变化进行调整。采用单一水泥浆添加水泥质量0.5%的氯化钠和0.05%的三乙醇胺。注浆初始，如吸浆量大于吸水量的80%，可调浓一级配比，反之则调稀。如注浆压力持续30分钟不变可调浓一级配比。水玻璃浓度稀释为3040B

23、e。单、双液浆的使用条件和水泥浆的初始浓度根据注浆前压水量来确定，当压水量大于250Lmin时，水泥浆:水玻璃为1:1；当压水量小于250Lmin时，水泥浆:水玻璃为1.25:1；当水泥浆小于180Lmin时，水泥浆：水玻璃为1.25:11.5:1。注浆时，将吸水笼头从清水桶中拿到水泥浆液桶中，搅拌水泥要均匀，以防沉淀，加料加水要均匀和匀速搅拌，当停止注浆时，首先打开泄浆阀，然后关闭注浆阀。同时把笼头拿到清水桶中等冲洗完注浆机和注浆管路后方可停机。注浆过程中派专人在副井工作面负责观测迎头和井壁有无跑浆现象。若发现跑浆时，可采用提高水泥浆液浓度来缩短凝胶时间；或者注一会停一会，进行间歇式注浆等方

24、法，必要时使用水泥-水玻璃双液浆。 为提高注浆堵水效果，如果注浆压力长时间不上升，可考虑将浆液调稠一级配比；反之，如果注浆压力上升太快，可将浆液浓度调稀一级配比。4注浆结束标准（1）注浆压力达到设计终压，其值并保持20分钟以上。（2）最终每孔进浆量达到预计注浆量。（3）达到终压时吸浆量40升分。5注浆效果检查（1）扫孔检查，设计的6个孔都钻注到设计终孔位置后，要选择注浆质量较差的23个孔，扫孔至设计深度，提钻后关闭闸阀20分钟后，再打开放水闸门，视有无涌水，无涌水或涌水微弱，效果为佳。若仍有较大涌水，待其稳定后，用容积法测量其涌水量，然后关闭阀门，测定静水压力，并进行再次复注。（2）根据原始记

25、录（包括浆液注入量、压力情况等）帮助判断注浆效果。（3）在注浆段井筒下掘时，应复核注浆效果的结论、观察、分析岩石裂隙浆液充填规律，做好经验总结，得出正确结论。6管路清洗每次结束注浆时，应先将孔口转芯阀关闭，待注浆泵泵压归零后再打开三通放浆，然后压清水冲洗管路，保证管路全部出清水为止。将放掉的浆液打进吊桶，排至地面。7注浆记录每次注浆自压水试验至注浆结束全过程都必须系统观测并记录泵压、吸浆(水)量、注浆(水)量及浆液配比、材料消耗等原始数据，作为分析注浆效果的依据。（七）注浆结束后井筒掘砌 (1)止浆垫拆除采用钻爆法施工。由于止浆垫混凝土的强度比一般岩石的强度要高，施工中可以采取分次爆破，首先在

26、井筒中心掏槽，增大自由面，然后爆破注浆孔布置圈径内的断面，最后按井筒净径刷帮。炮眼深度除中间掏槽眼适当深些，其他均应以浅眼为主，周边眼要尽量密，做到多打眼、少装药，以免破坏井壁。(2)井筒掘砌井筒掘砌按普通基岩段掘砌施工组织，参照皖北煤电电集团五沟矿副井井筒基岩段施工安全技术措施。四、劳动组织及工期预计1、劳动组织井下地面全部实行三八制作业，工作人员要求技术熟练，具体人员和工种见下表劳动力组织图表序号工种名称人 数备注小班圆班1钻工（注浆）7212记录员133观察员134司泵工265机修工266电工137龙头工268电焊工29吊盘信号工1310班长1311井口信号工1312把钩工2613大班机

27、电修1014管服人员16合计912、工期预计因探水注浆段水文地质条件不清楚，故在工期预计上，只能按正常情况下钻注8个孔和扫孔复注4个孔的工程量来预计。预计每段工期34天，合计共需要68天。详细情况见下表：探水注浆工期预计表序号工序名称指标工程量时间（天）备注1施工准备22止浆垫刷砌13浇筑止浆垫234养护止浆垫6包括清理搭设钻机平台23止浆垫养护期间安装钻机13安装注浆管路1安装孔口导向管8根2止浆垫加固1各种工、器具的试运转15钻孔正常钻进1天孔56m88个孔6注浆0.7天孔58个孔7扫孔、复注4考虑4个孔8钻机平台、止垫拆除43包括清理合计34五、 设备材料计划表打钻注浆主要材料和设备一打

28、钻序号设备名称规格型号单位数量备注1钻机中压MZ120-台3含钻机底座2冲击器DHD3.5个490mm3钻头136mm个3孔口管钻进4钻头90mm个8正常钻进5钻杆6050根各906钻杆接头个807倒楔式锚杆182000mm根248孔口管1086mm4000mm根16上端焊接法兰盘9孔口管球阀4180kgcm2个4高压，与108孔口管法兰盘配套10孔口密封防水装置个2见加工图11手拉葫芦3T个312108的管卡付3中间抱108的管子，两边卡锚杆13大锤5kg把214钻机平台架1采用套壁的操作盘15牛腿个6固定钻机平台（见加工图）二注浆 1注浆泵DBGB台22注浆泵QZB-5060台2双液浆注孔口管3水泥搅拌机台1采用砼搅拌机4潜水泵100m3h台2备用台5抗震压力表0-1602块46抗震压力表0-1002块47高压输浆管32无缝管m900趟注浆管路8高压胶管Dg50钢丝三层m329闸阀Z41H100Dg50只1010闸阀普通只411卡子付80井壁吊挂注浆管路（见加工图）12三通混合室个413三通盘个2一端与108孔口管法兰盘，靠螺杆连接14泄压四通室个21