潞宁进风井井工作面预注浆施工组织设计.docx

1、潞宁进风井井工作面预注浆施工组织设计第一章 概况.2第一节 工程概况.2第二节 地质和水文地质概况.2第三节 设计编制依据.3第二章、施工工艺.3第一节 施工方案.3、第二节 施工设计.6第三节 施工工艺.14第三章、施工辅助系统.21第一节 排水系统.22第二节 通风系统.22第三节 供水系统.22第四节 供电系统.22第五节 其他系统.22第四章、劳动组织及工期预计.22第一节 劳动组织.22第二节 工期预计.23第五章、设备材料计划表.24第六章、安全技术措施措施. 26第一节 钻孔防突水安全技术措施.26第二节 钻进技术安全技术措施.27第三节 注浆施工安全技术措施.28第七章、灾害应

2、急措施及避灾路线.31 潞宁煤业西扩区进风井工作面预注浆施工安全技术措施第一章 概况第一节 工程概况项目部施工的西扩区进风井井筒净直径6m，井筒全深402.3m（不包含井底水窝），井口标高+1512.3m，落底标高+1110.0m，井筒表土段及风化基岩段55.8m现已施工完毕，井壁结构除表土段及风化基岩段为钢筋混凝土外，全部为素混凝土井壁，基岩段壁厚为500mm，混凝土标号为C30。 井筒设计有2个马头门和1个预留洞孔。进风井井筒现已浇筑施工到井深128.3m，施工完第32模后（每模4m），于2014年9月12日上午11：28分在井深130.4m（有2m空头）工作面打眼时，发现在西北部、北部眼

3、孔有涌水，且有压力，工作面水位上涨，水泵排水不及，实测涌水量有7080m3/h（不包括井深80m处截水槽位置涌水7 m3/h），为防止涌水淹井，不能再继续往下施工，只能采取强排水应急救援方案，现已增加安装一台50 m3/h卧泵、两台30 m3/h吊泵，使用卧泵、吊泵配合吊桶排水，现在已经能够控制住水量，准备进行工作面注浆封水，为了注浆工作有序进行，特编制此措施。第二节 地质和水文地质概况根据我项目部实际揭露的岩层与矿方提供的进风井检查孔地质报告JC1对比分析，其与实际地质条件出入较大，对井筒施工来说已不适用；但与矿方提供的回风井检查孔地质报告JC3基本相符；因此根据实际情况，本措施地质水文概况

4、以回风井检查孔地质报告JC3为主。进风井70160m分别穿过细粒砂岩、中粒砂岩、砂质泥岩、页岩，根据井筒实际揭露的岩层实际情况，70m88m的细粒砂岩与94m108m砂质泥岩基本无水，主要出水位置是88m94m的页岩，108m160m的中粒砂岩，该段围岩类别多中等稳定岩层，局部为属弱稳定岩层。钻孔岩芯RQD值为64100，岩体质量指标0.802.46，岩石质量等级为级中等级极好的，岩体完整性为完整性差完整，岩体质量指标分级为级中等-级良的类型。进风井筒预计最大涌水量为53.38m3/d,但今年夏季宁武地区降水量充沛，现场实际揭露水量与预计水量出入较大，经过现实测涌水量为7080m3/h，涌水量

5、大。第三节 设计编制依据一、进风立井平、剖、断面图 S1202-118.1-1；二、进风立井工程施工合同，设计交底及图纸会审文件；三、西扩区进风井井筒工程施工组织设计；四、西扩区进风井井筒工程施工作业规程；五、回风井井筒检查钻孔水文地质柱状图JC1；六、矿山井巷工程施工及验收规范；七、煤矿安全规程；八、简明建井工程手册。第二章 施工工艺第一节 施工方案一、施工方案根据井筒施工现状，现在安装有一台50 m3/h卧泵排水系统，两台30 m3/h吊泵，能够满足100 m3/h以内涌水量的排水工作，故此先采取强排水到底，查看测量工作面实际出水量，如工作面涌水量小于20m3/h，且无压力，采取工作面直接

6、堵漏封孔注浆，后直接施工，打一模注一模，采用工作面短段探、注、掘施工，逐模推进 至含水层通过；如工作面涌水量大于20m3/h，或有压力，采取工作面封孔注浆减少水量，打止浆垫进行剩余施工段工作面预注浆，封堵涌水后，一次施工到底。如含水层厚度为50m以内,采用一次注全深通过含水层，如果含水层较厚采用分段下行式通过含水层。二、施工顺序（一）工作面短段探、注、掘施工顺序1、先强排水到井底，采用484mm无缝钢管加工注浆管直接砸到原打眼出水的眼孔内，进行封闭工作面涌水注浆；2、风钻下井，使用长4m钻杆配合直径41的钻头探水，沿荒径周圈平均布置8个眼，再在原出水位置距荒径500mm各布置2个探眼，打眼时钻

7、杆要打到底；3、探眼时，如眼孔无水，则直接使用风钻打眼，使用41的钻头打眼，眼深不超过2.5m，探眼在装药时眼底要回填到眼深不超过2.5m，进行装药放炮；如眼孔内有涌水，打到底后直接用484mm无缝钢管加工的带球阀长1.5m的注浆管砸到眼孔内，采用ZDW-22-60/45中型多功能卧式电动高压注浆泵，注浆结束后，再用风钻再在原探眼间打探眼，如有水，则再注再探，直到探孔内没有水，再打2.5m浅眼放炮；4、如此反复，每一炮都坚持先探后掘，先注后掘的施工方法，探眼孔深应大于循环进尺不小于2m，施工时边探、边注、边掘，直至施工到底。在施工过程中如打探眼时，涌水超过排水能力，要停止继续探眼钻进，先将涌水

8、量大的眼孔提钻，砸好注浆管，关闭球阀，要依次处理，不得同时将有水的眼孔同时提钻，全部砸好注浆管后进行注浆。处理过程中如注浆管砸不住，且水压大，涌水量增大，就不再提出钻杆，直接卸掉，收风钻，进行打止浆垫工作面预注浆施工。（二）工作面预注浆施工顺序1、先强排水到井底，采用484mm无缝钢管加工注浆管直接砸到原打眼出水的眼孔内，进行封闭工作面涌水注浆；2、脱模，拆除大模刃角，提升模板底口距浇筑好的混凝土下口不小于1米，施工止浆垫时，模板应提升至高于设计止浆垫1m处；3、浇筑止浆垫前，先按预定止浆垫宽度刷帮找底，再焊接固定预埋7个孔口管，孔口管距井壁0.5m，周圈平均布置，间距2m，布置时采取径向角7

9、0，切线角1200斜孔，以满足封水效果，孔口管采用1086mm无缝钢管加工而成，外焊与4寸25MPa高压闸阀配套的法兰盘，全长4.1m，埋固3.5m，外露0.6m，以便高压闸阀和注浆三通盘的安装。安装后要采用混凝土将底部浇筑固定；4、打止浆垫封工作面，止浆垫总厚度暂定为3.5m（如3.5m止浆垫无法堵水，则根据实际情况加厚止浆垫），先铺500mm的石子滤水层，再铺一层普通砖，最后浇筑强度C30混凝土，止浆垫压井壁1500mm（余2m空头），止浆垫与井筒结合处井壁应预先使用风镐打毛，施工止浆垫时，中心要预先采用铁桶做为滤水桶，下部500mm的桶身上要打眼做滤水孔，确保水流通畅，用做铁桶作为吸水小

10、井进行排水，铁桶要高于止浆垫上平面不少于200mm，最后使用混凝土一次性封闭，如发现水大时，也可埋一个注浆管，最后与其他注浆管一起进行工作面预注浆；5、在等待止浆垫强度达到要求的过程中，搭设钻机平台，采用钢木结构，平台底口距离工作面迎头高2.2m，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；6、使用MZ120-型风动潜孔钻机进行钻孔打眼，该钻机额定钻距120m，采用1m/根直径60mm的钻杆，90mm钻头钻孔，钻孔深度28m；7、在钻机平台上安装ZDW-22-60/45中型多功能卧式电动高压注浆泵，配置电机功率22KW，注浆压力最高达22Mpa，浆液在井口配置

11、，通过底卸式吊桶下放到钻机平台上的铁桶内进行注浆，注浆压力要求达到15MPa,注浆以先稀后浓为原则进行注浆。注浆结束标准为注浆压力达到设计终压，其值并保持20分钟以上；达到终压时吸浆量40升/分；8、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； 第二节 施工方法设计及计算一、探水注浆段高设计 现在施工工作面的井深为130.3m，根据地质柱状图JC3显示该含水层至180m处时结束，现要打止浆垫暂深3.5m，则止浆垫上平面到含水层距离为180-3.5-130.3=

12、46.2m。根据注浆段高均遵循煤矿安全规程第31条第二款：“井底的设计位置在注浆的含水岩层内时，注浆深度必须大于含水层至不透水层510m。”的规定，所以注浆段高定为56.2m。由于对进风井地质分析是参考回风井地质柱状图JC1，为保证施工质量在施工前先打探水孔测定实际含水层厚度。如实际含水层厚度与地质柱状图JC1一致，则执行原段高设计。如含水层比估算含水层厚则采取分段注浆，分段掘进的方法通过含水层，一次注浆厚度60m，掘进40m。附：西扩区进风井探水钻孔布置图二、注浆终压设计根据矿山井巷工程施工及验收规范第3.5.20条第一款规定，注浆终压宜大于或等于静水压力的24倍。即P0=(2.04.0)P

13、静水压力根据回风井检查孔地质报告JC1，得知井筒静止水位78m，钻孔时钻口高为+15m，则静水位标高为+93m，由于注浆终孔超井底10m计高为190则高差为：H=93+190=283m。计算静水压力为：P静水压力= gh=1.0103kg/m39.8N/kg283m=2.77MPa.本设计含水层取注浆终压为24倍的静水压力，得P01= 2.0P静水压力=2.02.77=5.54Mpa P02= 2.0P静水压力=4.02.77=11.08Mpa 根据现有注浆机性能取值79Mpa。三、止浆垫设计止浆垫设计为单级球面形止浆垫，混凝土选用素混凝土结构，选砼等为C30。见单级球面形止浆垫示意图如下：

14、止浆垫厚度按公式计算： BP0r/ B: 单级球面形止浆垫厚度，m； P0：注浆终压，9Mpa； r：井筒荒半径，3.5m； :混凝土允许抗压强度，=R3-7/k，Mpa；R3-7:混凝土37天的极限抗压强度，根据C30配合比报告单7天抗压强度为26.6Mpa； K：安全系数，取K=2；混凝土抗压强度：=R3-7/k=26.6/2=13.3 Mpa；止浆垫厚度：BP0r/ =93.5/13.3=2.368m ，取2.4m； 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1.9m（有2m空头），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。由于工作

15、面有涌水，为保证止浆垫质量，需铺设碎石滤水层，根据简明建井手册表4-2-70，涌水量大于50m3/h时滤水层厚度为不少于500mm。四、井壁强度验算 井壁强度验算公式 ：=P0(D+2E)2+4h2/4E(D+E)：井壁材料的实际压应力，Mpa；：井壁材料的允许抗压强度，30Mpa；D:井筒的净直径，6m；E:井壁设计厚度，0.5m；P0：注浆终压，9Mpa；h：球面矢高，h=0.3r=0.33.5=1.05m；r：井筒荒半径，3.5m；井壁材料的实际压应力=P0(D+2E)2+4h2/4E(D+E)=9(6+20.5)2+41.052/40.5(6+0.5)=36.98Mpa井壁强度验算值3

16、6.98Mpa30MPa，井壁强度不符合施工要求。则需要计算满足注浆要求的与止浆垫连接段的井壁厚度公式为E=E:按注浆要求与止浆垫连接段的井壁厚度，m；C：井壁材料的允许抗压强度，30Mpa； 代入计算得：E=1.9m为此决定从止浆垫的底部开始，往上范围内增加井壁厚度至2m，同时将球面半径浇筑水平，并对止浆垫向上10m范围内进行注浆加固，来满足井壁强度验算的要求。五、探水注浆孔数设计探水注浆孔的计算公式为 N=(D-2A)/LN：注浆孔数量，个；D:井筒直径，6m；L:孔间距，由于采用90mm钻头钻孔，孔间距取值为1.5m；A:注浆孔与井壁的距离，0.3m；计算 N=(D-2A)/L= 3.1

17、4(6-20.3) /1.5=11.8个。探水注浆孔数设计为12个，检查孔1个，布置在以实测最大涌水量处，钻孔扫孔结果作为注浆结果的检查依据。六、 注浆孔布置设计注浆孔布置时采取径向、切向斜孔，以满足封水效果。具体见探水注浆孔平面布置图。 斜孔径向倾角公式 =tg-1（S+A）/H：斜孔在径向上与竖直轴线的夹角，（0）；S：终孔位置在径向上超出净径的距离S=E+m，m； E：永久井壁厚度 ，0.5m；m：终孔位置超出荒径的距离，一般m=24m，取2.5m；A：注浆孔与井壁的距离，0.5m；H：注浆段高 ，56.2m；计算 钻孔径向倾角为=tg-1（S+A）/H= tg-1（0.5+2.5+0.

18、5）/56.2=3.50,取40；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25MPa高压闸阀配套的法兰盘，全长4.1m，埋固3.5m，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。如下图所示：八、注浆量设计估算 注浆量按公式 Q=NR2H1/mQ：全部浆液量，m3；N：注浆孔个数，12个；：浆液损失系数，取1.3；R：浆液有效扩散半径，取6m；H1：注浆段高，56.2m；：岩层平均裂隙率，0.030.05取0.03；：浆液在裂隙内

19、的有效充填系数，取0.9；m：结石率，取0.85。计算预计注浆量Q=NR2H1/m =121.33.146256.20.030.9/0.85=3148m3施工中应根据注浆的实际情况及时调整。九、注浆设备选型设计1、钻机选型选用MZ120-型风动潜孔钻机。该钻机功能具有较强的针对性，重量轻、人工搬运方便，扭距大、不易卡钻，钻进速度快，钻孔质量高，可调性强，适应各种岩石，可以钻进不同角度、不同孔径的钻孔。MZ120-型风动潜孔钻机工作风压0.61.2Mpa，配置中压空压机；耗气量1217m3/min，一次推进行程1.0m，额定钻距120m，最大进尺速度可达0.4m/min，最大推进力18KN，最大

20、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ZDW-22-60/45中型多功能卧式电动高压注浆泵，该注浆泵的传动系统为二位变速齿轮轴传动，性能稳定，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22KW，浆缸内的缸套、活塞直径左60，右45，注浆压力最高达22Mpa，两级调速，可满足各种条件注浆的需要。第三节 施工工艺一、孔口管埋设工艺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、将工作面按止浆垫设计尺寸刷大后，利用风锤在原浇筑混凝土井壁底口向上200-300mm

21、范围内同一水平打眼4个，两眼连线与井筒十字线平行，且距井筒十字线垂距950mm，砸进橛子，用U型卡子将其与5000mm长的I20工字钢连接，在钢梁上方放置16#槽钢井定位圈，槽钢之间采用螺栓连接；3、架设好上部槽钢定位圈，槽钢定位圈直径4.4m，要调整定位圈中心与井筒中心重合，并以中心转动，使槽钢定位圈上的预留螺栓孔与设计标注的方向重合， 安设孔口管，使用U型卡固定，按上下圈上的分组编号，将孔口管对号卡在生根圈上；4、孔口管下口要用锚杆打眼按设计固定在迎头底板岩石上。二、止浆垫浇筑工艺1、先对靠近止浆垫10m范围内已浇筑好的井壁进行注浆加固；2、按设计刷帮找底，满足止浆垫浇筑段1.25m壁厚和

22、单级球面形状；3、采用早强混凝土先在底口浇筑固定孔口管，并调整孔口管方位、角度、高低，浇筑固定孔口管下方200mm左右；4、将加工好的带密集滤水孔的集水桶紧靠底板，放置在井中固定，滤水孔高度不超过500mm，并将井壁淋水使用截水槽截流流入集水桶，确保集中排水，不影响混凝土浇筑强度；5、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。6、按设计球面铺设500mm的碎石作为滤水层；7、铺一层普通单砖，再铺一层塑料布，封堵混凝土防止浆液渗漏，影响滤水效果；8、开始浇筑止浆垫，在浇筑时，所用砼由地面搅拌机严格按照砼配合比C30进行搅拌配制，拌好后的砼经下料管下放至工作

23、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。三、搭设钻机平台工艺1、距止浆垫上平面2.2m处同一水平打眼4个，眼位距井筒南北中心线垂距950mm，砸进道轨橛子，用U型卡子将其与4800mm长的I20工字钢连接，南北方向放置；2、东西方向也同水平，距东西中心线垂距950mm，也打4个眼，砸进道轨橛子，用短工字钢平行东西中心线一头与南北工字钢螺栓连接，一头与道轨橛子连接，北面南北工字钢中同直线上也连接一根短工字钢，南面连接在贴近东西井中线，南面留做吊桶通道，钻机施工时，可临时设置活动槽钢作底盘，确保打眼时钻机稳固，确保施工安全；3、平台梁上设置

24、两圈槽钢，以方便钻机安装及移动，详见钻机平台示意图。4、再在上面铺设不小于50mm厚的大板，将大板与工字钢和槽钢用铁丝绑扎连接固定，间距过大时，可在中间加设槽钢；5、确保平台稳固承重后，安设钻机或注浆设备等进行施工。四、孔口管、止浆垫注浆加固工艺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2-3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3-7天养护后，要对滤水层进行低压注浆固结，封闭工作面涌水，使滤水层和止浆

25、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1、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；2、首先从管口钻进4.2m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18mm1.8m的树脂锚杆，注牢后注满砂浆增加锚固力。在孔口管满足耐压实验的要求后，方可进行正常钻进。钻进之前一定要将

26、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；3、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150-200mm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。4、钻进过程中应定期、定时的观测钻

27、孔水量的变化，当钻孔涌水量小于3.0m3/h时，一次钻至终孔深度，然后提钻注浆；当钻孔涌水量大于3.0m3/h，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。5、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、注浆施工工艺1、将ZDW-22-60/45中型多功能卧式电动高压注浆泵下放到钻机平台安装，并在钻机平台靠近喇叭口垂直位置设置注浆站，注浆站设水泥搅拌池、水玻璃池和清水池。2、注浆管采用32高压软管，通过高压快速接头连接，将混合器和三通与孔口管上高压球阀连接，形成注浆系统。3、注浆泵电源供给由原一台电泵电源

28、供给，吸水满足不了排水负荷时，采用风泵排水。4、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。5、注浆时先测定静水压力，以便掌握核实注浆终压，确保注浆终压控制在静水压力的24倍。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。6、开始注浆，由地面搅拌机拌浆，按配比拌好的浆液放到2m3底卸式吊桶内，下放到工作面的搅拌池内，由压风二次搅拌，注浆机通过吸水笼头吸取浆液进行注浆，见注浆施工工艺流程图。注浆以单液水泥浆为主，但每孔注浆前先压注水玻璃单液5-10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。