潘三矿进风井注浆三设计[3]77.doc

1 前言潘三矿二水平延深及安全改建工程由煤炭合肥设计院设计，确定在潘三矿工广内施工一深部进风井。根据集团公司安排确定由我处施工井筒地面预注浆工程。深部进风井与工广内现有井筒平面距离为：矸石井，259m；主井，358m；副井，430m。本施工组织设计根据井筒检查孔地质报告及所提供资料，遵照有关规范、标准，并结合以往施工经验编制。设计编制依据主要有：（1）淮南矿业集团潘三矿深部进风井井筒检查孔地质报告；（2）矿山井巷工程施工及验收规范（GB50213-2010）；（3）煤矿井巷工程质量检验评定标准（MT50511-2010）；（4）煤矿防治水规定（5）其它与本工程施工相关的规程、标准、手册，以及技术要求和施工经验等。深部进风井井筒地面预注浆总体施工方案设计如下：采取内圈直孔+外圈“Y”型钻孔的施工方案。注浆段高划分为13段（包括岩帽段），总段高为758m（其中岩帽段20m）。内圈布置（注浆及布孔圈径13.8m）8个注浆直孔，注浆深度为334555m，划分4个段高（包括岩帽段），段高总长221m，分两轮施工。外圈采用“Y”型钻孔，地面布孔4个，注浆深度为5451092m，划分为9个段高，段高总长547m，分两轮施工。第一轮施工Z9、Z11 、Z13、Z15四孔，待该四孔钻探注浆到孔底（1092m）后封到孔深435 m后进行定向钻进，分叉为Z10、 Z12、Z14、Z16四孔，再钻探注浆到孔底（1092m）。Y孔的注浆深度与内圈直孔注浆深度重合10m。Y孔造孔与内圈直孔在孔深545 m处对接。通过注浆后的单孔压水试验预计井筒剩余涌水量。内圈8个直孔全部钻注结束后，透开其中一孔对334555m注浆段进行压水试验，预计井筒334555m段的剩余涌水量；外圈8个“Y” 孔全部钻注结束后，透开其中一孔对5551092m注浆段进行压水试验，预计井筒5551092m段的剩余涌水量。全井筒剩余涌水量为两段剩余涌水量之和。总工程量：造孔11436m，注浆量29707m3（其中单液浆1169 m3）。其中内圈造孔4440m，注浆量10127m3（其中单液浆1169 m3），外圈造孔6996m，注浆量19580m3。固管：总计4412m，其中，内圈孔2672m，外圈孔1740m左右。注浆质量标准，井筒基岩注浆段注后剩余涌水量不大于6m3/h。2 井筒技术特征(见表2-1)井筒技术特征表 表2-1井筒中心坐标X3633762.808井筒净径（m）8.6Y39476085.793井筒深度（m）标高23.2第四系深度（m）267.40井底车场标高（m）风化带深度（m）330.70马头门标高（m）硐室标高（m）3 井筒地质及水文地质特征3.1 井筒地质井筒区域总体地层走向N2060W，呈扇形展布，倾向南及南西，为平缓的单斜构造，地层倾角35。3.1.1 新生界第四系地层第四系地层厚267.40291.35m；（1）砂层、砂砾层层数多、厚度大，单层厚度大于5m的有16层，最大单层厚度达13.40m，砂、砂砾层总厚175.85m，占新地层总厚的68.7%，显示沉积颗粒大的特点；（2）底部以砂砾层为主，夹粘土层，分选性差，一般砾径6-8cm，最大达20cm。3.1.2 煤系地层主检孔揭露基岩厚度781.46m，层位为上石盒子组,上起18煤顶板，下至1煤下砂泥岩互层,含0.5m以上煤层13层,属潘集矿区第一第六含煤段。3.1.3 构造与不良地质现象3.1.3.1 构造主要断层有F47，另有Fa、Fb两条小断层。F47断层为正断层，走向N7887W，近东西走向，倾向南，倾角2535，平均30，落差1520m；F47断层上盘煤层走向N4362W，倾向南西，倾角45, 断层下盘煤层走向N2040W，倾向南西，倾角3。F47断层可能是一个断层带，由多条断层组合而成，断层面复杂，破碎带较宽，附生次级小断层发育。Fa断层为正断层，走向N35W，倾向北西，倾角60，落差68m，断层可靠较差。Fb断层为正断层，走向N37W，倾向北西，倾角65，落差35m，断层的可靠性差。3.1.3.2不良地质现象主检孔均见有多处破碎带，主检孔自8煤顶板砂岩层至4-1煤底板，出现三处破碎带，其中6煤以上破碎带垂厚达10m。整个破碎带垂厚达75m，简易水文观测漏水现象明显；探构造孔8煤至5煤，出现二处破碎带，岩性破碎带垂厚60m，简易水文观测漏水现象明显。3.1.4 风化带结构特征潘三深部进风井主检孔风化带深度为267.40330.70m，厚度63.30m，其中强风化带厚度54.60m；风化带内砂岩溶蚀较发育，竖向裂隙发育，岩芯破碎。3.2 井筒区基岩水文地质特征主检孔划分出8个含水层。含水层的岩性主要为中砂岩、细砂岩及断层破碎带，含水层厚度4.8026.35m不等。含水层划分情况见表3-1。深部进风井主检孔基岩含水层划分表 表3-1含水层编 号含水层起止深度(m)主要岩性含水层厚度(m)分层涌水量(m3/h)备注1353.40360.30细、中砂岩6.90111.217类2439.60456.50中、细砂岩16.9029.862类3502.60507.40细砂岩4.8013.990类4596.30615.50细、中砂岩19.2017.9949类5741.80757.00中砂岩15.205.138类6869.00895.35细砂岩、破碎带26.3525.9683类7908.75918.25细砂岩9.504.289类81012.601018.25中砂岩5.652.329类含水层总厚度(m)104.503.3 井筒涌水量预计（见表3-2） 潘三矿深部进风井井筒涌水量预计成果表 表3-2含水层编 号含水层起止深度（m）主要岩性涌水量预计（m3/h）建议水量 （m3/h）方法一方法二方法四1353.40360.30细、中砂岩2.209910.4175111.217111.2172439.60456.50中、细砂岩2.862513.199329.86229.8623502.60507.40细砂岩13.99013.9904596.30615.50细、中砂岩3.781017.99499.65817.99495741.80757.00中砂岩5.1385.1386869.00895.35细砂岩、破碎带5.317425.96834.47525.96837908.75918.25细砂岩4.2894.28981012.601018.25中砂岩2.3292.329合计210.78824 注浆技术方案及主要施工参数4.1 注浆孔数及布置本工程拟采用直孔Y孔井筒地面预注浆方案。考虑既要保证注浆堵水质量，又要缩短井口占用工期等因素，确定注浆钻孔孔数及布置如下：4.1.1 注浆钻孔布置共布置16个注浆钻孔（钻孔孔口坐标见表4-1），分2圈布孔。内圈布置8个钻孔，布孔圈径13.8m，钻孔深度555。内圈钻孔中最后施工的一孔兼做注浆质量检查孔。外圈孔地面布置4个钻孔，按Y形钻孔设计施工，每孔套管段以下经定向钻进分为两个孔,形成8个注浆钻孔,布孔位置距井心1525，具体孔位可视地面施工条件及冻结措施工程布置而定，在条件许可的情况下，钻孔位置尽量靠近井筒，钻孔深度1092m。外圈钻孔中最后施工的一孔兼做注浆质量检查孔。钻孔布置详见“深部进风井井筒地面预注浆钻孔平面布置图”4.1.2 钻孔施工顺序内、外圈各按两组孔施工。内圈第一组孔为Z1、Z3、Z5、Z7号孔，第二组孔为Z2、Z4、Z6、Z8号孔，内圈施工完毕，即让出井口位置，可以安排井口措施工程施工；外圈第一组孔为Z9、Z11、Z13、Z15号孔，各孔达注浆结束标准后,套管段以下进行全封闭,采取定向钻进的方式施工下一个注浆孔,第二组孔为Z10、Z12、Z14、Z16号孔，外圈孔与最外圈冻结孔水平距离不小于3m。4.2 注浆深度本次注浆上限放在风化带底板以下，考虑到套管需座落在坚硬岩石上，注浆上限设计为334m，注浆下限定于进入三灰2m，暂定为1092m。井筒注浆深度见表4-2。井筒分孔注浆深度见表4-3。注浆钻孔孔口坐标 表4-1孔号（m）（）孔号（m）（）Z16.90Z9152522.5Z26.945Z10152522.5Z36.990Z111525112.5Z46.9135Z121525112.5Z56.9180Z131525202.5Z66.9225Z141525202.5Z76.9270Z151525292.5Z86.9315Z161525292.5备注1、孔口坐标为相对井筒中心的极坐标；2、Y形孔（Z9Z16号孔）的坐标为理想值，施工时视现场实际情况而定。 井筒注浆深度一览表 表4-2井 别注浆上限(m)注浆下限(m)注浆段长度(m)进风井33410927584.3 注浆段高注浆段高即一次注浆的钻孔长度。分段注浆是保证注浆质量的重要技术措施之一。段高的大小依据含水层赋存状况、裂隙发育程度及连通性、富水性、地层受注能力及注浆能力等确定。段高的划分原则是：首先突出重点含水层，明确重点注浆段，重点注浆段的段高较小，非重点注浆段的段高可适当加大；含水层位于受注段的中上部；水文地质特征相近的岩层放在同一段高内；注浆段顶部设置岩帽注浆段。依据上述段高划分原则，将深部进风井井筒基岩注浆段划分为13个段高，1段高（段长20m）为岩帽注浆段，注入单液水泥浆；其下为粘土水泥浆注浆段，划分为12个段高（即213段高），段高长度3770。段高的划分详见表4-4。鉴于井筒水文地质条件的复杂性，必须确保岩帽段注浆封堵效果，防止下部注浆浆液沿竖向裂隙大量串入上覆岩层。将岩帽段划分为3个亚段（段长分别为5m、7m、8m），分段次进行岩帽注浆，具体做法是：固管并养护后，钻进5m，进行第一次岩帽注浆，单液水泥浆水灰比为0.8:10.6:1，注浆量2030m3；养护后扫孔钻进7m，进行第二次岩帽注浆，水灰比为0.8:10.7:1，注浆量2530m3；养护后扫孔钻进8m，进行第三次岩帽注浆，然后视实际注浆情况分次复注达到设计注浆结束标准。4.4 注浆压力注浆压力是驱使浆液克服各种流动阻力，在岩层裂隙中扩散、充填的动力。它与浆液类型及其浓度、裂隙开度及连通性等因素密切相关。注浆压力的大小对注浆效果有着直接影响，故确定适宜的注浆压力对注浆工程是至关重要的。根据井筒地质及水文地质条件，结合本地区注浆施工经验，确定岩帽注浆段注浆终压为静水压力的1.52.0倍；粘土水泥浆注浆段直孔段注浆终压为静水压力的2.02.5倍，Y孔段注浆终压为静水压力的2.02.2倍；达到设计注浆量时，注浆终压取下限值，达不到设计注浆量时，注浆终压取上限值。由于-650水平巷道距离井筒中心不足50m,其对应注浆段注浆时要适当降低注浆压力,控制在静水压力的1.52.0倍，灰岩注浆要适当提高终压，为静水压力的2.02.5倍。井筒分孔注浆深度一览表 表4-3井（孔）别注 浆 段固 管 段起止深度(m)段长（m）起止深度(m)段长（m）进风井内圈孔3345552210334334外圈孔54510925370435435备注1、外圈孔注浆起始深度与内圈孔注浆终止深度交叉10m。2、外圈孔固管深度与注浆起始深度之间的孔段为Y形孔的造斜孔段，在计算工程量时，该段按注浆段造孔工程量计算，但不予以注浆。注浆段高的划分、注浆量及终压表 表4-4段序起止深度（）段长（）注浆量（3）每孔注浆量（3）终压（MPa）13343542011691465.37.123544206629413688.410.534204856528973629.712.1448555570312039011.113.9555562267244330512.413.7662268866240730010.313.8768874557207826014.916.4874581065237029616.217.8981088070255232017.619.41088093050182322818.620.51193099060218827319.821.812990105565237029621.123.2131055109237134916821.827.3合计334109275829707备注注浆量不包含加固量4.5 特殊段注浆处理措施本井筒注浆属于潘三矿二水平改建工程项目，区别于一般新建井筒，由于现有巷道与井筒较多（见深部进风井井筒与附近巷道及井筒位置关系图），注浆时对它们都会有威胁，在注浆施工中尽可能避免对巷道及井筒造成破坏，针对出现的不同情况将采取如下处理措施：1、限压注浆-650水平对应段高，调整注浆结束压力标准，为静水压力的1.52倍。2、小流量注浆注浆时尽量使用小泵量，控制在200l/min以下。3、间歇式注浆出现渗浆、漏浆情况，采取少量、多次、单液水泥浆间歇式注浆方式。4、注浆时与其它井筒沟通的处理注浆施工过程中，若其它井筒出现渗浆、漏浆情况，矿方要及时通知注浆站，并立即停止注浆，注浆人员及时上报本次注浆量、注浆起止时间、注浆压力及压力变化情况，分析后制定相应措施。若出现井壁掉块或井壁异常，由矿方决定是否进行本段注浆。5、注浆时与巷道沟通的处理由于矿井井下-650m水平有多条巷道，在深部进风井同一水平注浆段注浆时，原矿井-650m的巷道附近严禁行人进入；注浆结束后，潘三矿安排专人观察矿井-650m的巷道是否有出浆现象；总体原则，井下观察时地面严禁注浆，地面注浆时井下严禁观察。注浆时，压力突然明显降低，应立即停止注浆，询问巷道有无异常，若无异常，再继续注浆 ；若巷道出现渗浆、漏浆情况，要立即结束本次注浆，分析后与矿方及监理三方共同研究决定是否再次注浆。如需注浆，注浆间隔时间要超过6h。若巷壁出现大量跑浆，应立即停止本孔段注浆 ，进行下段钻注工序，待浆液充分凝固后再对跑浆段注浆。4.6 断层、破碎带的加固施工本井筒有多个断层通过，落差大小不一，其中F47断层落差较大，位于6煤至8煤（884896m）之间，本段放在一个小段高，作为重点进行加固注浆，注浆时浆液要由稀到稠，采取间歇式反复注浆的方式，达注浆结束标准后，注入适量的单液水泥浆，单孔以1.5m3/m的浆量进行控制。4.7 马头门、井筒周边、待注巷道的加固在车场水平、-817m、-953m水平为马头门位置，井筒周边以及待注巷道，要进行加固注浆，选择马头门两边附近的钻孔2个，在对应马头门水平的段高进行重点加固，各段高达注浆结束标准后，注入适量的单液水泥浆，单孔以1.5m3/m的浆量进行控制，在巷道顶底板及轴向上形成一定厚度的加固帷幕。4.8注浆方式固管和岩帽段注浆结束后，对粘土水泥浆注浆段总体上采用分段下行的注浆方式。 4.9注浆结束标准4.9.1 岩帽注浆段（1）达到或超过设计终压值；（2）泵量不大于100 l/min；（3）稳定时间不少于20min。达到上述标准，即可结束岩帽段的注浆工作。4.9.2 粘土水泥浆注浆段（1）达到或超过设计终压值；（2）泵量不大于250l/min；（3）稳定时间不少于30min；（4）重点注浆段有较充足的注入量。每段高达到上述标准，即可结束该段高的注浆工作。5 注浆材料及注浆量5.1 注浆材料的选择5.1.1 岩帽注浆段固管和岩帽注浆段采用单液水泥浆。单液水泥浆由水泥、食盐、三乙醇胺和水组成。水泥：采用42.5P.O普通硅酸盐水泥。食盐：粉碎的细盐。三乙醇胺：工业级液体三乙醇胺。5.1.2 粘土水泥浆注浆段采用粘土水泥浆。粘土水泥浆由粘土、水泥、水玻璃和水组成。以粘土为主要成份的粘土水泥浆，用于基岩裂隙含水层注浆堵水，不仅水泥用量少，可靠性高，而且该浆液不易沉淀，不易被水稀释而冲走，输送过程中不凝固，停止流动后较快具有塑性强度，爆破时吸收震波不易开裂，具有很好的隔水性和耐久性。粘土可以就地取材，材料来源广泛，价格低廉，浆液配方简单，与单液水泥浆相比，其成本低，工期短。经我国十几年井筒地面预注浆实践证实,粘土水泥浆确实是一种较理想的注浆堵水材料。因此，采用粘土水泥浆作为井筒地面预注浆的堵水材料，技术上可行、经济上合理。粘 土：塑性指数1020，含砂量小于%（重量）。水 泥：采用42.5P.O普通硅酸盐水泥。水玻璃：模数2.83.4, 波美度为3640Be。5.2 浆液注入量及注浆材料用量预计5.2.1 浆液注入量（1）注浆有效扩散半径依凿井爆破影响带经验数据一般为2m左右，防水帷幕有效厚度要求为6m，深部进风井净半径为4.3米，最大荒半径为4.9m，所以注浆安全帷幕半径为12.9m，设计注浆范围应大于12.9m，本次深部进风井注浆圈径设计为13.8m，有效径向扩散距离定为14.9m。（2）计算公式V=AR2Hn/M 式中：V-浆液体积（m）；A-浆液消耗系数；R-以井筒中心为基点的浆液有效扩散距离（m）；H-注浆段长（m）；n-岩层平均裂隙率（%）；-浆液充填系数；M-浆液结石率。（3）各参数取值A：岩帽段取1.5，粘土水泥浆注浆段取1.3；R：取R=14.9m；H：岩帽段段长20m，粘土水泥浆注浆段段长738m；n：岩层平均裂隙率,岩帽段取5.0%，直孔段取4.4%，Y孔段取3.6%；：取B=0.95；M: 取M=0.85。（4）浆液注入量将上述参数值代入计算公式，即求得预计浆液注入量。其结果见表5-1。5.2.2 注浆材料用量（1）计算方法水泥：固管段按每孔用水泥15t计算；单液水泥浆按水灰比0.75:1计算,1m3浆液需水泥0.969t；粘土水泥浆按1m3浆液需水泥204Kg计算。粘土：按所需粘土水泥浆体积的30%计算土方数，粘土密度取1.95t/m3。水玻璃：按1m3粘土水泥浆需水玻璃30 l计算，水玻璃密度取1.4t/m3。食盐和三乙醇胺：按单液水泥浆中水泥用量的5和0.5计算。（2）计算结果按上述方法求得各种注浆材料的用量，其结果见表5-1。浆液注入量与注浆材料用量预计表 表5-1井别固管水泥t岩帽注浆段食盐t三乙醇胺t粘土水泥浆注浆段合计水泥用量t水泥浆m3水泥t单位注入 量m3/m浆量m3单位注入 量m3/m水泥t粘 土水玻璃m3tm3t进风井1801169113358.56.60.662853838.7582285611669585611987135本工程注浆量：29707m3，其中单液浆1169m3，粘土水泥浆28538m3。第一组孔要加大注浆量，每段高以达到设计量的100120%为标准。6 注浆钻孔的施工6.1造孔工程量（见表6-1） 造孔工程量一览表 表6-1井 别孔 数固管段(m)注浆段(m)总工程量(m)进风井1644127024114366.2 钻场基础及泥浆循环系统以井心为圆心，深部进风井建造直径为18m的灰土盘，灰土盘用三七灰土分层夯实，以此作为内圈孔的钻场基础。外圈孔待孔位确定后，建造4个与钻塔底盘尺寸相适应的灰土盘，以此作为外圈孔的钻场基础。在距深部进风井井心3050m处的适宜位置建造8个泥浆循环池（单个泥浆池规格为431.5m），并配有相应的循环沟槽，以此作为钻孔施工的泥浆循环系统。6.3 供电利用甲方提供的6 KV电源，在适宜位置建造配电室，安装800KVA变压器1台，配备相应的低压配电柜满足造孔、制浆和注浆的动力要求。6.4 供水利用矿方供水，供水量不小于60m3/h。在注浆站附近建造容量为100150m3的清水池1个。6.5 钻孔结构(1)固管段：孔径216mm，上部下入1948mm无缝钢管20m，其余下入1687mm无缝钢管，用水泥固管。(2)注浆段：孔径110130mm。详见钻孔结构图。6.6 钻具基本组合固管段：主动钻杆739mm钻杆15951mm导向管216mm三牙轮钻头(或其它种类无芯钻头)。注浆段：主动钻杆739mm钻杆10525mm导向管117.5 mm三牙轮钻头。6.7 钻进方式固管段：无芯钻进，化学泥浆(或其它种类泥浆)作冲洗液。注浆段：无芯钻进，采用清水或稀泥浆（视孔壁情况而定）作冲洗液。6.8 孔斜钻孔偏斜率，直孔不大于5，固管段内偏不超过1m，落点大致均匀分布。Y形钻孔按定向斜孔设计施工，注浆圈径为13.8m，在开孔位置和落点区域确定后，钻孔施工前，要专门编制定向钻进技术措施，明确定向钻进技术要求。总的要求是：在场地条件许可的情况下，开孔位置距要求的落点区域的水平距离尽量缩短。自孔深7080处开始定向钻进，至孔深535555处进入设计落点区域，其下变为直孔段，钻孔落点按靶域控制，落点要较均匀地分布于井筒周围。6.9 测斜、定向固管段测斜100m以浅采用010B蔡司灯光测斜仪；其余孔段测斜采用陀螺测斜仪。定向孔段要加密测点，发现钻孔偏斜超限或偏向不利时，要及时采取定向纠偏措施。定向采用JDT-6型(或JDT-5型等)陀螺定向仪、J2经纬仪、螺杆钻具（或定向楔）等。固管段及注浆段每段高提供测斜资料。7 制浆与注浆7.1 注浆站的布设在深部进风井附近适宜位置建造一整套制、注浆系统。建造一套3015m的注浆泵房，配备100t水泥罐两个；建造两个储浆池，总容量不小于600m3；建造一个容量为100150 m3的储水池；布设1套粘土浆制作系统，造浆能力5060 m3/h；布设2套粘土水泥浆制作系统；建造一个容量不小于50 m3的水玻璃池；建造其它配套设施。7.2 制浆7.2.1 单液水泥浆（1）配制流程（一级搅拌池）定量加水开动搅拌机加入定量水泥（二级搅拌池）定量加入添加剂连续搅拌均匀即可注入孔内。（2）浆液配比水和水泥的用量（水灰比）依注浆段吸水率而定，常用的水灰比为1:1、0.8:1、0.75:1、0.6:1等，食盐和三乙醇胺的添加量分别为水泥用量的5和0.5。固管用单液水泥浆,其水灰比为0.6:1，浆液用量要满足使套管外之环状间隙全部充填，切实保证套管固结的可靠性。7.2.2 粘土水泥浆（1）粘土浆的制作在指定取土位置，将上覆非注浆用土剥除，用挖掘机将注浆用土装车运至土场，储备足量的粘土。将备好的粘土用高压水枪粉碎 (根据预制粘土浆密度，控制水量，一般要求粘土浆密度1.181.26t/ m3)，搅拌后经滤筛过滤，除去渣质，经输浆槽流入原浆池内，再由污水泵(或泥浆泵)将原浆池内粘土浆输入储浆池内，即制成注浆备用的粘土浆。（2）粘土水泥浆的制作注浆前先用泥浆泵将储浆池内的粘土浆循环搅拌均匀，并测试粘土浆的密度、粘度等指标，符合注浆要求后，将粘土浆用污水泵定量输入第一搅拌池，在第一搅拌池内加入定量的水泥，搅拌后经滤筛（除去水泥渣质等）流入第二搅拌池内继续搅拌并加入定量的水玻璃，连续搅拌均匀即制成注浆用粘土水泥浆。粘土水泥浆的常用配方见表7-1。粘土水泥浆配方表 表7-1浆液组分粘土浆水泥水玻璃体积百分数(%)899448 23粘土水泥浆各组份的配比取值原则是：粘土浆密度1.151.25t/m3,水泥添加量150250kg/m3, 水玻璃添加量（2030l/m3。）注浆时应根据配方试验资料和实际的注浆情况合理选择、调整浆液配比。（3）制浆工艺流程（见图7-1）采集粘土并运至土场将粘土粉碎加水，经制浆机搅拌过筛，经输浆槽流入原浆池用污水泵(或泥浆泵)输入储浆池，注浆备用定量输入第一搅拌池，并加入定量水泥搅拌过筛，放入第二搅拌池，加入定量水玻璃制成注浆用粘土水泥浆图7-1 制浆工艺流程图7.3 注浆7.3.1注浆工艺流程粘土水泥浆注浆工艺流程见图7-2（单液水泥浆注浆工艺流程基本同粘土水泥浆）。 注浆钻孔造孔 粘 土 浆 下入止浆塞 加水、水泥搅拌 压水试验 加水玻璃制成粘土水泥浆 注 浆 注后压水 起塞、养护 扫孔复注或钻进等 图7-2 注浆工艺流程图7.3.2 注浆施工7.3.2.1 止浆选择岩层较坚硬、钻孔较规整处止浆，止浆塞下放深度一般位于预注浆段之上210m处。7.3.2.2 注前压水试验止浆塞下好后，接通注浆管路即进行压水试验。注前压水试验是注浆的一个重要环节，它的主要作用在于：检查注浆管路是否畅通，检查止浆效果；驱除裂隙中的泥浆、岩粉等杂物，疏通裂隙；测定预注浆段的岩层吸水率，选择适宜的浆液配比；分析、评价岩层的富水性、渗透性和注浆效果。故要求每次注浆前，必须做好压水试验工作，每次压水试验持续时间不少于20min。7.3.2.3 注浆作业（1）测试粘土浆密度、粘度等性能指标，确定适宜的浆液配比，配制注浆浆液。（2）由注浆泵将配制好的浆液通过注浆管路注入孔内，使浆液在岩层裂隙中扩散、充填、结石。（3）在注浆期间，经常测试浆液密度、粘度等，根据实际注浆压力、注入量等参数适时调整浆液配比，以达到预期注浆目的。浆液浓度的调整原则一般是先稀后浓，逐级加大；如果压力上升过快，注浆量较小，应逐级降低浆液浓度。（4）注浆期间，及时观测记录泵压、泵量、注入量、浆液密度、粘度、水泥、水玻璃等添加量及串浆、返浆等情况。发现压力骤然升高或下降，应立即停止注浆，查明原因并处理后，再恢复注浆。泵压、泵量每5min观测记录一次。（5）经过注浆，终压、终量、注入量等参数达到了设计要求的结束标准，即可结束该段高的注浆工作。7.3.2.4 注后压水每次注浆完毕，均应进行注后压水，以清洗注浆管路，便于止浆塞的顺利提出。压水量控制在能将管路中的浆液排净即可。7.3.2.5 起塞注浆后待孔内余压消除（一般情况下，注单液水泥浆需闷塞2040min,注粘土水泥浆需闷塞24h），即可将止浆塞从孔内起出。7.3.2.6 养护、扫孔、复注单液水泥浆注后扫孔时间一般为48h，复注间隔时间一般为2024h。注粘土水泥浆时，应力求一次性结束一个段高的注浆，以便于提高注浆效率和保证注浆质量；若没有达到注浆结束标准，须扫孔复注。粘土水泥浆注后扫孔时间一般为612h，扫孔后即可复注。7.3.2.7 钻孔封闭全孔注浆达标后，用密度较大的粘土水泥浆对注浆钻孔的注浆段进行封孔复注；固管段用0.6:10.7:1的单液水泥浆进行全封闭，确保注浆钻孔的封闭质量。7.3.2.8保证措施1）在进行注浆时，记录员应根据下塞位置，在注浆前会同甲方和监理，将该段或该次注浆量、压力、浆量的配比等参数确定，随时掌握现场情况，主动与钻机联系，有特殊情况及时向值班领导汇报。2) 注浆时，原浆和粘土水泥浆的比重、粘度要定时测量，必须确保其数值在规定的范围内。3)注浆时，按照处审查的高压注浆安全防护措施执行，各司其职，机长必须跟班，做好孔口观察和防护，预防事故的发生。4) 在每次注浆结束前，记录员要通知甲方，会同现场监理，对本次注浆现场再次确认后方可结束注浆，避免再透孔重注等无效工作。5)井上井下建立通讯系统，以便及时进行联系。注浆站内设信号指示灯及震铃设施。注浆期间工作人员24小时值守，并严格交接班制度。6)每次注浆前要通知甲方及监理，注浆期间井下发生异常要及时通知注浆人员，以便采取相应措施。7）在井筒、巷道关键位置，请矿方设置专门观察点。8）受注浆影响的巷道，请矿方补锚、补喷。9）制定井下防范措施，以便应对异常情况。8质量保证及注浆质量的监督检查与分析8.1 质量标准（1）注浆工程质量严格按矿山井巷工程施工及验收规范（GBJ213-90）、煤矿井巷工程质量检验平定标准（MT5009-94）和煤矿安全规程的要求执行和验收。（2）基岩注浆段剩余涌水量不大于6m3/h。8.2 质量保证措施（1）建立健全质量管理体系，实行项目经理负责制，项目经理为质量管理第一责任人，各部门、各单位主要行政负责人为各部门、各单位质量管理第一责任人。项目部设技术负责人负责质量控制，并对项目经理负责，各部门、各班组均设质量管理员。明确分工、职责，严格监督检查和质量管理，实行质量事故追究制度，在质量管理工作中实行重奖重罚措施。（2）对工程质量进行全过程控制（事前、事中、事后）。（3）精心编制施工组织设计,使其切实具有技术合理、可操作性和指导性强的施工组织设计,为工程施工提供可靠的技术保证。（4）投入施工的设备应符合设计要求和工程施工需要。进场前设备应达到完好标准，并备用设备检修卡。注浆材料（如粘土、水泥、水玻璃等）、管材等的规格质量应符合设计要求，应具备出厂合格证和质保书，使用前要抽样检查验收，杜绝将不合格设备和材料投入工程施工。（5）本工程拟投入的TSJ-2000型钻机、TBW-850/5型泥浆泵、JDT-6型（或5型、3型）陀螺测斜定向仪、5LZ957.0型（或5 LZ1207.0型）螺杆钻具、BQ-350型(或BQ500型等)注浆泵、NJ15型粘土制浆机等设备性能优良，稳定性好，能满足工程施工需要，这就为工程施工提供了可靠的设备保证。（6）用经纬仪准确标定注浆孔位，并进行孔位复测。（7）严把造孔质量关。定期对测斜仪器（如陀螺仪等）进行校验，并有相应的校验记录，符合精度要求，方可进行测斜。（8）对钻探设备要经常性检查、维修，保证其正常运转。发现孔斜即将超限或偏向不利时，应及时采取定向纠斜措施，确保孔斜符合质量标准要求。加强制、注浆设备的维修、保养，确保其正常使用。（9）经常性丈量钻具全长（钻至固管深度和终孔深度必须丈量钻具全长），发现误差要及时评差校正，确保钻孔深度的准确可靠。（10）严格按批准的施工组织设计组织施工，建立健全各工种岗位责任制，关键岗位实行持证上岗制度。（11）为保持施工连续性，要备有数量较为充足、质量合格的设备配件和材料。8.3 注浆质量的监督检查与分析井筒地面预注浆属隐蔽性工程。为切实保证注浆质量，必须严格各施工环节的操作，及时收集、分析、整理有关资料，正确地指导注浆施工，采取有效手段检查、评价注浆堵水效果。8.3.1 造孔质量的检查各深度上钻孔落点在井筒周围的分布情况直接关系到注浆帷幕的可靠性。因此，要切实把好造孔质量关，在造孔过程中，要及时测斜、计算、投图，发现孔斜即将超限或偏向不利，应及时采取定向纠偏措施。注浆钻孔钻至固管深度和终孔深度，均要进行系统测斜，并以此测斜资料作为孔斜成果资料。8.3.2 浆液配比的监测对配制的粘土水泥浆要取样测定其密度、粘度，符合规定要求方可使用。对水泥、水玻璃等注浆材料的质量要监督检查，不符合设计要求者和质量不达标者，禁止使用。水泥、水玻璃、食盐、三乙醇胺等的添加量要严格计量监督，对制成的浆液要适时测定其性能指标，并根据注浆实际情况，合理调整浆液配比，以达到设计要求的质量标准。8.3.3 注浆参数及注浆资料的收集、整理注浆过程中，及时记录浆液密度、粘度、配比，记录注浆压力、泵量、注入量、稳定时间等参数。对注浆参数等资料要及时总结、归纳、分析，以指导注浆施工的正确进行。8.3.4 浆液扩散情况的检查串浆情况反映了裂隙沟通状况及浆液扩散情况，故注浆时要认真观察、记录串浆情况。8.3.5 注前压水压水能直观、有效地反映注浆段岩层的透水性和富水性，为合理地调整注浆参数和分析注浆效果提供依据，故应按照设计要求认真做好注前压水工作。8.3.6 压水试验注浆质量检查采用压水试验来检验，直孔及Y孔注浆结束后，分别透开其中任一孔进行压水试验，根据单孔注浆后的压水试验，通过计算压水吸水量来评价注浆效果。 采用下列公式计算：单位吸水率、渗透系数单位吸水率q（m3/min.m.m）q=Q/（S*L）式中：Q-压水水量（m3/h）S-压水水压（m）L-段高（m）利用巴布金公式来计算渗透系数KK=0.527*q*Lg（0.66*L/r）式中：q-单位吸水率（m3/h.m.m）L-段高（m）r-钻孔半径（m）根据渗透系数k，依据K来计算井筒剩余涌水量Q:Q井=1.366k(2H0M-M2-h02)/Lg(R井/r井)式中：M-含水层厚度（m）H0-含水层静水压（m）h0-含水层水位距孔底距离（m）R井-影响半径R（R=10 H0 k ）+ r井r井-井筒荒半径（m） 按经验参数压水吸水量在0.0020.005 l/m.m.min时，一般认为井筒涌水量小于6m3/h。井筒基岩注浆段压水试验段的划分见表8-1。压水试验段划分表 表8-1段序试验段起止深度（m）段长（m）133455522125551092537合计3341092758压水试验要求：每个试验段原则上不少于2个压力级，每个压力级的稳定时间不少于30min。压水试验设备采用注浆泵等。9 安全生产和文明施工9.1 安全管理（1）建立以项目经理为第一责任者的安全生产责任制，做到层层落实，实行下级对上级负责逐级联保制，全员交纳安全风险抵压金，对现场全天候不失控。对生产中出现的安全质量问题，实行跟踪解决。（2）建立健全安全监督检查机构，定期组织安全检查（或突击抽查），做到警钟常鸣，消灭安全隐患，达到安全生产的目的。（3）严格执行一工程一措施的管理制度。工程开工前，要将施工顺序、技术要求、操作要点、质量标准及安全注意事项等向施工人员交底，切实贯彻落实。（4）经常对职工进行技术、安全知识教育培训，提高安全意识和技术水平，对要害工种进行考核，坚持持证上岗制度。（5）建立健全各项管理制度和岗位责任制，并严格执行。9.2 安全生产主要保证措施（1）钻塔安装、撤除时要有明确分工，专人指挥，统一信号，严禁“三违”，并设置警戒范围，禁止非有关人员进入警戒区。（2）进入现场人员必须佩戴安全帽。高空作业人员，必须佩戴保险带，并生根牢固。所有作业人员必须配置相应的劳动保护用品。（3）严格执行不安全不生产制度，做好工程的综合检查验收工作，消除事故隐患。（4）提升钻具的纲丝绳，应指定专人做好使用前、使用中的试验、检查工作，不合格者要及时更换。（5）所有传动部分要设防护罩。（6）发生卡、埋钻孔内事故时，严禁强力超限起拔钻具。（7）供电线路架设要符合规定要求，防止联电、触电、漏电等事故发生，做到安全用电。（8）钻塔之上必须安装避雷装置，接地电阻等符合规定要求。（9）雷雨季节要做好防雷雨、防洪工作，备有必要的排洪沟、排水设备和防雨设施。冬季要采取可靠的防寒防冻措施。（10）加强自检、互检工作。严格执行交接班制度，交安全、交质量、交进度、交设备钻具状况等。认真填写原始记录和交接班记录。（11）认真分析、掌握孔内情况，经常检查钻具，预防孔内事故的发生。（12）做好防火、防盗和治安保卫工作。（13）注浆管路、管接头、逆止阀、压力表等均应做耐压试验，试验压力要达到设计压力的1.21.5倍,持续时间不少于15min。试验合格后方可进行注浆。（14）注浆站制浆车间要有除尘设施，减少灰尘污染，工作人员要配戴防尘口罩和防护镜。（15）注浆压力突然升高或下降，应立即停止注浆，查明原因并处理后，再恢复注浆。发现串浆和返浆时，应及时采取相应措施予以处理。（16）注浆施工期间，钻探、司泵、制浆等工种人员必须听从注浆配比技术人员的调度指挥。（17）机械设备要经常性地保养维修，使其处于良好的工作状态，保障注浆工程的顺利施工。（18）注浆期间，孔口逆止阀要用反压钢丝绳压牢，以防顶出钻具，出现人身和机械事故。（19）注浆期间，井口及高压胶管附近，工作人员不得久留，闲杂人员严禁靠近。（20）提拉止浆塞，必须密切注视拉力变化，严禁超限提拉。（21）一、二级搅拌池上方须设有可靠的防护网，以防人员不慎掉入，造成人身事故。9.3 文明施工与环境保护9.3.1 制度牌板（1）在钻场外侧挂设施工总平面图示意牌板，其上标明工程平面布置、工程名称、工程量、工期、质量标准、施工单位和项目负责人，以及建设单位和监理单位等内容。（2）钻场和注浆泵房要有醒目警标和岗位责任制、交接班制度、责任人和操作规程。（3）钻场附近和要害部位要有严禁靠近、注意安全、注意防火等警标。9.3.2 施工现场（1）钻场、泵房内及附近要保持清洁卫生，无杂物，无积水，物、料、工具摆放整齐。（2）材料设备应放置于专用场地，材料要有标签，设备要有标牌。（3）管辖范围内的道路要平坦、畅通、无积水、无淤泥。9.3.3 工地办公室（1）室内清洁、整齐、卫生。（2）图表、资料、管理制度等张贴整齐，字迹清晰。（3）办公用品、仪表等摆放有序。9.3.4 食堂及生活区（1）食堂应清洁卫生，餐具要及时刷