F井井筒治理与-100m巷道注浆充填空腔工程.doc

云南中寮矿业开发投资业有限公司副井井筒治理与-100m巷道注浆充填空腔工程施工组织设计江苏省矿业工程集团有限公司二一四年七月目 录第一章 概 述1第二章 -100m巷道注浆施工方案1第一节 施工工艺2第二节 实施方案2第三节 钻孔处理3第三章 井筒治理施工工艺4第一节 井壁破坏状况机理分析4第二节 井壁破坏治理思路5第三节 卸压槽设计、尺寸、充填材料5第四节 -150m-165m井筒治理技术要求6第五节 锚网索喷支护及罐笼改造7第四章 施工指导思想8第五章 安全质量保证措施9第一章 概 述 云南中寮矿业开发投资有限公司西云天化集团有限责任公司控股子公司，现在老挝人民民主共和国万象从事年产65万吨光卤石采矿及加工工程。本工程位于老挝人民民主共和国万象市塞塔尼县通芒村，距万象市区37km，距老挝国家10号公路1.2km。 矿区海平面160-180m，相对高差20m。区内为热带雨林气候。多年平均降雨量1822.7mm，其中85%集中在5-9月雨季，平均年降雨天数为107天。副井原设计井壁厚度为850mm，双层钢筋混凝土支护，砼强度等级为c25，设计优化后井筒标高-5.64m至-262m段改为550mm井壁厚度，单层钢筋混凝土支护，砼强度等级为c30。竖井掘砌工程与2010年4月7日施工完毕，目前副井井筒装备和永久提升系统投入运行，井筒为升降人员，设备物料提升、排矸、进风、排水之用。第二章 -100m巷道注浆施工方案根据老挝万象市塞塔尼县通芒村副井赋存的条件及水文地质条件，可按照矿方现场条件在矿内建造的地面注浆站造浆，对-100m巷道钻孔注浆对空腔工程进行改造，本次注浆利用在矿内建造的地面注浆站造浆通过管路输送至巷道钻孔进行注浆，对空腔工程进行改造。根据巷道充填加固注浆工程方案专家讨论会纪要及我单位类似工程施工经验，本次地面注浆站建设在矿内与钻孔有一定距离，如达不到预期效果可在钻孔位置加设注浆设备。本次采用水泥、工业盐、红粘土为注浆原料，注浆所用水泥为42.5R（质量符合国家标准的硅酸盐水泥）；红粘土需采用含沙量低的粘结性好的优质土。浆液密度大约为1.251.6g/cm3。在空腔层（尤其是与溶腔连通）裂隙较发育时，可能需要充填骨料。第一节 施工工艺1、根据矿方要求预计需要在巷道内钻孔进行注浆,采用地面注浆站，通过注浆管路和地面钻孔注浆，对空腔预注浆，充分利用薄层灰岩的坚固性和岩溶裂隙的可注性，使浆液在注浆压力的作用下沿着岩层裂隙扩散、沉淀、结石。最后充填岩层裂隙，把薄层灰岩中的水置换出往，使薄层灰岩不含水或弱含水，从而形成完整的注桨系统工艺流程。 利用铲车铲到粘土下料机，再通过皮带到达粘土制浆机，到粗浆池；粗浆池泥浆再通过泥浆净化机净化后进入精浆池，最后通过管路进入注浆池中。 浆液制浆机 粗浆池 输料至配料站 净化机 料场 水 浆液制浆机 粗浆 精浆池 注浆泵 注浆管路 钻孔 混合器 2、注浆方式：注浆改造以最大量进浆，最大范围的扩散，最大限度丛填为目的，应采用全段连续注浆方式，分孔序连续注浆，直至达终孔压力为止，如发现跑浆及时处理。第二节 实施方案 注浆前，参与人员均须携带对讲机或其它通讯设备，确保整个工作有序进行。由指定人员运行注浆站，先注入清水，巡查管路人员沿线检查注浆管路是否漏水，若漏水则停止注水，安排管路维护人员进行管路维护，若不漏水则对地面钻孔密闭进行注浆。1、注浆前准备工作 注浆前应提前联系相关单位，将黄土、水泥等材料准备到位，检查注浆管路是否完好，确保泥浆体仅灌入地面钻孔密闭内。检查注浆站整个系统完好，各设备均能正常运行。2、注浆程序1）注浆前先对注浆孔放水0.51h，将沉淀在孔内的碎石，岩溶裂隙中的充填物冲出，以使裂隙畅通。 2）水灰比、比重、稠度视单孔岩溶发育程度确定。 3）注浆过程中要根据进浆、泵压等馆况，及时调整泵量及浆液配比。 4）达到注浆结束标准时，封闭孔口阀门，用净水将管路冲洗于净，并检验睦注浆设备。 5）第一次序孔注浆完毕后，可根据需要布设第二次序孔，用于检查注桨效果或视薄层灰岩赋水性补充注浆，依次类推。 6）由指定人员传达注浆命令，管路巡检员提前就位，注浆站操作人员注浆站设备开始注入清水做压水实验，各巡检人员将沿线管路巡检情况汇报注浆站指定人员，注浆站指定人员根据汇报情况传达下步命令。7）巡检人员发现漏水时，及时汇报处理。第三节 钻孔处理注浆过程中，根据钻孔注浆实际情况，如发现钻孔不能正常注浆须对钻孔进行套孔处理。1、造孔设备 根据注浆深度、孔数、孔径确定钻机为：Z75型全液压巷道钻机，BWD-260/8泥浆泵、2TG2-60/120、120/150注浆泵各一台2、钻机基础施工 钻机平台：要求场地平整坚固，以防钻塔歪斜，在安装时，做到周正、水平、稳固。使钻机转盘中心，注浆钻孔中心、提引器中心三点在同一垂线上，钻塔螺丝应紧固，防止落物。 3、钻进方法及冲洗液使用要求 全部采用旋转钻进，进入基岩后，不取芯钻孔采用牙轮钻头钻进，取芯钻孔采用筒状取芯钻头钻进。钻具采用 73mm钻杆+105mm钻铤+118mm钻头。钻进采用清水钻进或稀泥浆护壁，但钻孔漏失时，应采用优质泥浆护壁，进行堵漏，防止钻孔塌方。4、钻孔测斜与防斜、纠偏 依据设计要求，注浆段偏斜率不大于5，钻孔轨迹大体均匀分布为标准。 为防止钻孔超偏，在钻进过程中应严格遵守技术操作规程，并且及时对钻孔轨迹进行监测，采用CCL1型测斜仪（哈工大产）及陀螺仪，每50m测量一次，必要时进行加密观测，并且把数据及时、准确计算后，绘制到钻孔偏斜平面图上，以便根据钻孔偏斜情况及时采取纠偏措施，套管下入前、每个注浆段注浆前必须有准确的测斜记录，符合设计要求后，方可下管或转入注浆施工，以确保注浆质量。第三章 井筒治理施工工艺第一节 井壁破坏状况机理分析副井井筒首先在-68m处存在环形裂缝，井筒&16250竖筋全部断开，开裂缝宽度不匀，开裂值为35mm-80mm,该裂缝位于光卤石矿层上底板处，局部有溶腔。井筒标高-150m-165m段井壁出现离层、开裂、部分混凝土脱落严重，井筒钢筋暴露、竖向钢筋弯曲变型。结合井筒内种种迹象表明，导致井壁破裂的直接原因是井壁收到了一个竖向荷载的作用。该竖向荷载是由于在矿井投产开采后，该矿表土底部含水层的水渗入井下采空区，使含水表土地层失水固结沉降而引起的。由于穿越表土地层的井壁与表土地层相比刚度很大，表土地层的沉降必然会在其与井壁的接触面上产生相对滑动或滑动趋势，从而给井壁施加了一个向下的面荷载，井壁的竖向承载能力不足以抵御此附加的活荷载（由此有人称此荷载为竖向附加力）。随着这个面载的不断累积，表土层下部井壁中的竖向应力达到井壁混凝土的强度极限，最终必然引起井壁的破坏。第二节 井壁破坏治理思路 根据上述分析可知，要想彻底治理-68m环形开裂段井壁破坏，一方面要消除或减少竖向荷载的累积，另一方面要提高井壁的竖向承载能力。考虑到井筒已投入使用，想要较大幅度地提高井壁承载能力是很困难的，因而只有采取消除或减少竖向荷载的方法，建议方案：在井壁中开切环向卸压槽，使已累积与井壁中的竖向应力得以释放，并减少其进一步累积，同时将已破坏的井壁混凝土挖除，设置侧向抵抗结构阻止井壁向井筒中心移动，保证井筒有足够的安全间隙，此修复加固方案简称为“竖向让、侧向抗”方案。建议方案：井筒标高-150m-165m段井筒治理工程采用：锚网索喷支护“井圈加固+水泥+树脂材料注浆”的技术方案进行治理（根据井筒实际情况要求架设花圈或密集圈第三节 卸压槽设计、尺寸、充填材料 卸压槽设计分为卸压槽位置设计、尺寸设计和充填材料设计。考虑到副井井壁破坏区域向上、下部发展比较明显，决定采用双卸压槽让压方式，用两个环向卸压槽将已破坏的井壁夹在中间，这样既可使破坏区域不再向上、下发展，也可使已破坏井壁所受的竖向荷载较小，有利于控制井壁的侧向变形。卸压槽尺寸设计主要是卸压槽的高度设计，卸压槽的高度取决于井壁自身的竖向弹性压缩变形量和卸压槽充填材料的可缩量。 卸压槽充填材料除了具有良好的防腐性和耐久性外，还要便于加工和井下施工，同时要满足上述对压缩变形率的具体要求，根据试验结果，沥青浸渍横纹松木可以满足要求。第四节 -150m-165m井筒治理技术要求4.1挂圈方案采取对井壁剥离脱落部位5m段高范围进行挂圈加固方式，在井壁破坏段挂相应数量钢圈（依据井筒实际情况）。4.2井圈材料加工井圈直径为6.0m,用【20b型槽钢分6节加工预制，每节长度3.14m。横向井圈之间采用对接形式，用3根M16X45螺栓连接将16mm厚对接钢板连接牢固，密集井圈竖向连接采用M20X45螺栓连接。花圈与花圈之间竖向连接采用M20X45螺栓配合【20b型槽钢连接。井圈要进行表面除锈后喷沥青防锈处理，下井安装前要在井上对所有井圈进行拼接验试，确定无误并标示对接序号后备用。4.3辅助修复措施井筒破裂范围较大，完全清除存在较大风险，考虑到开裂破坏程度存在差异，因此建议根据实际情况采取以下辅助修复措施：（1）井壁严重破坏部位（剥离脱落部分）加挂钢圈前先清除破碎混凝土，挂圈后圈后灌注砂浆。（2）对虽出现剪切裂缝，但尚未整体出现剥离脱落部位，挂圈后对井壁进行锚固处理，同时对较大裂缝进行必要的灌浆处理。4.4挂圈施工技术要求（1）井圈要根据现场实际尺寸定制，锚杆孔及上下井圈连接必须吻合。（2）用水平管找出井筒内坐底圈底界面的同一水平面，采用自下而上的顺序架设井圈，将托架依标记点固定在井壁上，然后把第一道井圈架设在托架上，每节井圈用螺栓连接紧固，架设井圈平整度。（3）井圈水平架设，斜度小于，底圈下部30mm用木板和黄泥封死，以防圈后混凝土流出。（4）每节井圈上锚杆数量不低于2根，锚杆规格为20X500mm的螺纹锚杆，锚固剂为K28/30树脂锚固剂，固定井圈的锚杆沿周围均布，锚固力不小于2、5吨；用风锤造孔，孔深600mm800mm，孔径32mm。孔内填入锚固剂装上锚杆、锚盘，在用锚帽背紧;（5）全部井圈安装完毕后，要将所有锚杆的锚帽重新进行紧固，以使锚固达到设计要求。第五节 锚网索喷支护及罐笼改造为使本次工程达到验收规范以内，达到矿方和井筒验收规范的要求，因本次治理须在罐笼上进行作业，罐笼工作面积距离破坏井壁部分段落偏远，对施工作业带来困难与安全因素，为了本次工程保质保量，达到竖井井筒治理验收标准，须在罐笼上改装安全工作平台。如下：采用专业加工的活折页在罐笼焊接4个固定点，用长度1.4m的12槽钢做支撑，工作平台上铺上钢板方便施工，平台加工相应距离钢丝绳与倒链结合方便起落平台。 采用高强度锚杆支护系统，并选择合理的锚固形式修复巷硐一般应采用高强锚杆、锚网梁组合支护、桁架锚杆组合支护，以及锚杆锚索组合支护，形成群锚效应维护硐室围岩，特别是维持顶板的围岩稳定性。适当加强梁、网的强度韧性，一形成高强锚固体系，并适应井筒围岩的剧烈变形。锚固方式应根据岩性、围岩破裂程度及赋存状态，选择加长锚固或全长锚固方式，强化锚杆支护参数，保证锚杆支护系统的安全可靠 。 采用高预应力锚杆在复杂困难条件下，往往通过增加锚杆强度来提高支护效果，导致锚杆支护密度过大，支护系统的作用不能充分发挥，支护效果也不理想，而且影响硐室修复速度。目前，国内在高预应力锚杆的实施上取得突破，施工机具与配套材料开发取得成功，锚杆支护真正实现主动、及时支护，实现从低强度、高强度到高强度、高预应力支护的跨 越。采用科学的设计方法，以确定合理有效的锚杆支护参数。在锚杆支护中应用的快速发展的电算技术，进行数值模拟，可以方便地改变锚杆参数，分析不同参数对围岩稳定性的影响程度及面感性，开展多方案选优，这是一种基于数值模拟的锚杆设计方法，与初期的工程信息反馈相结合，可以获得理想的结果，即锚杆支护系统设计方法。根据工程需要确定合理的形状大小，应用锚杆系统设计方法，进行选型和确定支护参数形成，以保证最大限度地控制围岩变形和发挥技术经济上的优越性。采用锚网喷支护加固方式：锚杆采用22mmx450mm全螺纹树脂玻璃钢锚杆，树脂药卷锚固剂全长锚固，锚固长度350mm,金属网采用5.5mm圆钢焊接而成，网片规格：网孔为130mm x140mm,网片规格2080mm x890mm,喷浆厚度为100mm,锚杆的间排距为800mm x800mm,沿井壁环形五花布孔，锚固力不小于16MPa。钢筋网进行防腐处理，网片搭接不小于100mm，没隔200mm用扎丝连网一道。 喷浆厚度设计100mm。初喷为砂浆厚度为40mm 其灰沙比为1:2复喷厚度为60mm，其灰沙石子配比为1:2:2水灰比为0.4-0.45，掺入速凝剂量为水泥量的2.5-4%，水泥标号不低于525#，砂子干净，颗粒均匀含泥量不大于3%，瓜子石粒度5-100mm，严格按照比例配料并搅拌均匀，喷砼的强度不小于C18。第四章 施工指导思想以人为本，消除地质灾害隐患，防灾减灾，保障建筑自身的安全性与稳定性。根据本工程特点、要求及施工目标，我公司将组建一套充满活力、刻苦钻研，并能吃苦耐劳的项目经理部管理班子，组成项目指挥部，对整个施工全过程进行科学管理。根据本工程的工程量结合具体施工管理、资源配备的情况，合理安排施工顺序，抓住关键线路，有效把握采空区及岩溶治理工程施工特点，实现各工序的流水及交叉作业，减少关键线路上的施工时间，确保工程按计划进行。最大限度的考虑业主及施工单位的双方利益，协调好与业主、监理、设计单位的关系，保证工程质量、高效交付业主。完善施工组织设计，落实施工方案，报监理工程师审批。具体施工中根据施工情况变化，不断进行设计、优化，使工序衔接，劳动力组织、机具设备、工期安排等有利于施工生产。 按照目标决定组织的原则，精心选配参与施工的管理岗位、技术岗位及施工班组组成人员。建立精干、高效、信息畅通的组织机构。围绕工程特点，采用先进而成熟的施工工艺、技术和设备，运用现代化的管理手段和方法，以质量管理为中心、安全施工为保障、GB/T19002-ISO9002等为手段，科学施工、合理部署、狠抓过程精品、CI形象，确保项目各控制目标的实现。第五章 安全质量保证措施 5.1组织保证 实行项目经理责任制，配备强有力的项目班子和职工队伍，现场管理人员均由4个