马鞭山风井堵水方案.doc

马鞭山1、前言安徽省洪鑫源矿业有限公司马鞭山铁矿位于安徽省合肥市庐江县龙桥镇境内。矿区工广内布置主、副、风、措施井共四个井筒。由于地质条件复杂、构造较为发育，主、副井井筒均在井筒掘砌时突发大水，主井出水点在500m，副井出水点在370m左右。目前主井处于停滞状态、副井由枣矿集团中兴建安公司施工地面预注浆工程。风井、措施井在强排水的情况下，两井筒凿砌到底，并计划实现贯通。 目录7 制浆与注浆88 质量保证及注浆质量的监督检查与分析119 安全生产和文明施工1310. 施工组织与工期1611 主要施工设备与器材171、前言安徽省洪鑫源矿业有限公司马鞭山铁矿位于安徽省合肥市庐江县龙桥镇境内。矿区工广内布置主、副、风、措施井共四个井筒。由于地质条件复杂、构造较为发育，主、副井井筒均在井筒掘砌时突发大水，主井出水点在500m，副井出水点在370m左右。目前主井处于停滞状态、副井由枣矿集团中兴建安公司施工地面预注浆工程。风井、措施井在强排水的情况下，两井筒凿砌到底，并计划实现贯通。但风井于2012年7月14日晚7时，在正常巷道施工时放炮后突出大水。根据目测，出水量约700-800m3/h。矿方当时提出两套抢险方案，一是用超大卧泵强抽水，然后在井下打隔水墙，二是由钻机从地面打下料孔进行堵漏注浆。矿方采用第一方案后，因水量太大，井深压力大等原因，排水设备始终未能正常工作，强排水没能达到预期目的。为此，安徽洪鑫源矿业有限公司委托枣矿集团中兴建安公司在地面施工大口径下料孔。2、风井地质风井是马鞭山铁矿一期工程重点矿井。井筒净径5m。井口标高+52.97井口坐标为x=3443502.522,y=545314.715。风井位于副井的西北方向，距离正在施工的副井为向北585.35m,向西887.578m。2.1 工程地质 地质条件复杂，岩石以火山熔岩为主，主要岩性有粗安岩，角闪粗安岩。粗安岩多呈灰褐色，灰色，钾化强烈时呈肉红色，斑状结构，块状构造，斑晶为斜长石和钾长石，少量的角闪石，基质呈隐晶微晶结构。斜长石斑晶自形板状，粒径12mm，含量102010-2，聚片双晶发育，偶见有钠长石双晶。钾长石斑晶为半自形宽板状，粒径0.51.5mm，含量510-21010-2，少见卡氏双晶，有时可见钾长石交代斜长石而成斜长石环边出现。两种长石斑晶都有被基质溶蚀，边部呈不规则的现象。角闪石斑晶已全部暗化，仅保留其晶形轮廓，在岩石中分布不均匀，有时零星分布，有时相对集中并具定向性，含量210-21010-2。基质成份主要为隐晶微晶斜长石和钾长石。付矿物主要为磷灰石。岩石具强烈钾化，其次为水云母化、高岭石化、绿泥石化和碳酸盐化等，局部见磁铁矿，镜铁矿和黄铁矿化。角闪粗安岩：岩石呈灰深灰色、斑状结构，块状构造。斑晶主要为斜长石和角闪石，基质为交织结构，玻基交织结构。斜长石斑晶呈自形板状，粒径12mm，多见聚片双晶，少见环带结构，An为25，属更长中长石，含量达2010-22510-2。角闪石斑晶呈长柱状，粒径1.53mm，含量为1010-22010-2，多具暗化边，或极绿泥石，褐铁次火山岩以粗安斑岩为主。粗安斑岩总体呈层状，似层状，具顺层侵入的特点。风井井检孔（x=3443496.711.y=39543229.249地层见 表1 风井井检孔地层表 表1序号起止深度(m) 厚度（m）岩石名称 备 注10-55残积土25-9691角闪粗安岩396-101.45.4粗安斑岩4101.4-106.14.7角闪粗安岩5106.1-11912.9粗安斑岩6119-165.446.4角闪粗安岩7165.4-200.535.1粗安岩8200.5-234.6734.17角闪粗安岩9123.67-384.00149.33粗安岩10384.00-393.69.6角砾粗安岩11393.6-423.329.7粗安岩12423.3-427.013.7凝灰色粉砂岩13427.01-532.16105.15粗安岩2.2 水文地质 水文地质条件复杂。受F8断层及羽状裂隙断层的影响较大。主要导水构造为南北走向的断层，产状近直立。岩石局部破碎严重，岩石RQD值较低，平均为50%。井检孔施工时50m、120m左右出现严重漏失。150m以下全漏失，井口不返水。3、钻孔布置及方案3.1、钻孔布置巷道标高-465,设计宽4.6m,高4.2m，从风井沿N3509方向延展。现迎头距离风井井心距离为395m。地面沿巷道中心线布置2个钻孔。 马鞭山风井迎头堵水钻孔布置图 图11号孔距离迎头约20m，2号孔距离迎头约10m。1号孔作为下料兼注浆孔，拟下入石块（石子）、砂子、水泥浆等，以起到井下巷道堵水墙的作用。2号孔作为辅助下料孔，拟下入小颗粒骨料，注入单液水泥浆（或双液浆），以起到堵截巷道迎头出水目的。如果2号孔遇到破碎带，则采取注入粘土水泥浆。根据施工效果，有可能在350m下打一分支孔。具体施工方案视具体情况由建设方和施工方协商确定，由施工方编制补充施工组织设计。具体施工参数见表2 钻孔施工参数表 表2孔号孔深 钻孔坐标 钻孔结构1500mX=3443893.616Y=545218.30050-30m0-485m485-500m325套管219套管190孔径2500mX=3443903.644Y=545220.37530-30m0-485m485-500m245套管168套管140孔径3.2 钻孔结构（1）钻孔1设计深度500m(根据矿方提供资料)。钻孔采用三级孔径设计。1#孔0-30m设计孔径350mm，下入32510mm无缝钢管。具体下管可根据钻进揭露地层进行调整。30-485m设计孔径277mm，下入2198mm无缝钢管。485-500m采用190三牙轮钻头钻进至进入巷道。（2）钻孔2设计深度500m(根据矿方提供资料)。钻孔采用三级孔径设计。1#孔0-30m设计孔径277mm，下入2458mm无缝钢管。具体下管可根据钻进揭露地层进行调整。30-300m设计孔径190mm，下入1688mm无缝钢管。300-500m采用130-140mm三牙轮钻头钻进至进入巷道钻孔深度暂定500m,在矿方对钻孔位置实际地面标高测定后要进行调整。3.3套管下放钻孔钻进至设计深度后，按设计下入不同规格的套管。32510mm无缝钢管采用焊接连接下放。2198mm无缝钢管和1688mm无缝钢管采用丝扣连接下放。需要加强段采用焊接加强。钢管下放采用钻孔套管常规下放工具下放。3.4 固管各级套管下放后，全部采用0.75:1单液水泥浆进行固管。单液水泥浆用量以浆液从孔口返出为宜。4、钻探施工4.1 施工场地马鞭山铁矿处于山套之间，工广极不平整，两个钻孔位于山腰之上。由建设方负责平整出一块约1500m2 -2000m2的场地以安置钻探设备和附属设备，同时平整出一条宽5m左右的进料道路。具体以满足施工需要为宜。4.2 钻场基础及泥浆循环系统将钻塔基础用三七灰土分层夯实，盘面高出地表0.30m。在距钻孔15-20m处的适宜位置建造4个泥浆循环池（单池规格341.8m），并配有相应的循环沟槽和泥浆沉淀池。4.3 供电在适宜位置建造配电室。建设方负责将高压送至工广。安装800KVA（10000V/400V）变压器1台。配备相应的低压配电柜，分供钻机、泥浆泵及制、注浆设备等。4.4 供水由马鞭山铁矿提供水源，供水量不小于40m3/h。在注浆站附近建造容量为80100m3的清水池1个。4.5钻具基本组合表土及风化带固管段：主动钻杆8910mm钻杆17851mm导向管350mm(2#孔用277mm)三牙轮钻头(或其它种类无芯钻头)。基岩固管注浆段：主动钻杆8910mm钻杆17851mm(2#孔用15945mm)导向管277 mm(2#孔用190mm)三牙轮钻头。4.6 钻进方式全孔段采用无芯钻进。4.7泥浆管理本工程采用稀泥浆作冲洗液，以携带岩粉、冷却钻具和保护孔壁。泥浆的主要成分是膨润土，添加剂主要有纯碱（添加量为膨润土用量.5%-1.5%），纤维素（添加量为膨润土用量的0.3%-0.5%），腐植酸甲（添加量为膨润土用量的0.1%-0.3%）泥浆的主要性能指标要求为：粘度18-25S，密度1.15-1.25t/m3，失水量5，含砂量4%，胶体率97%。钻进过程中，用振动筛进行除砂，以保证泥浆密度、粘度、含砂量等指标符合钻进要求。对泥浆的调配使用设专人管理，对相关参数进行专项测试。5下料及注浆5.1 下料由1#孔井口下入适量的孔径适中的碎石子、沙，然后下钻至孔底，用清水循环，以便将石子、沙冲平、摊匀。然后从钻具注入适量的单夜水泥浆或双液浆。如此反复多次，最后在巷道内形成一混凝土墙。5.2 注浆在2#孔下入止浆塞，位置尽量接近孔底，注入单液水泥浆或双液浆，每次注入量30-50方。 在钻进过程中如出现较大漏水或遇到破碎带，将采取注浆堵漏措施。6、工程量及工程质量6.1工程量钻探工程量 500m钻孔两个，计钻探1000m。下料：设计下入碎石子、沙子300方。注浆量：计划注入单液水泥浆800方。双液浆200方。 预计主要材料用量表 表3 材料名称 用量 规格 备注 水泥 1000T PO42.5 水玻璃 200T3640Be 碎石子、沙 500方 适中325套管 30m3258mm245套管 30m2458mm219套管 485m2198mm168套管 300m 1688mm6.2 工程质量6.2.1 钻孔质量两钻孔全部是直孔施工。全孔偏斜不超过4,钻孔沿巷道垂直方向偏斜不能超出巷道断面，且尽可能靠近巷道中部。钻孔轨迹应圆滑，以便套管下放，禁止钻孔大角度定向钻进。6.2.2 钻孔测斜全孔采用JDT-6型(或JDT-5型等) 陀螺仪测斜，基本测点间距30-50m，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。6.2.3注浆质量以形成堵水墙为施工目的。工程质量双方合同约定巷道迎头注浆后剩余水量不大于10m3/h。7 制浆与注浆7.1 注浆站的布设在井盘附近适宜位置建造一整套制、注浆系统。建造一套3020m的注浆泵房和水泥库房；布设两套单液水泥浆制作系统；建造一个容量不小于40 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、0.7:1、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0.7:1，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。7.2.3 水泥、水玻璃双液浆施工时用注浆泵注入水玻璃10-20T后再注入单液水泥浆，让其在井下自然混合或同时注入单液水泥浆和水玻璃。7.2.4 注浆1注浆工艺流程单液水泥浆注浆工艺流程见下图注浆工艺流程图 图2 注浆钻孔造孔 水泥 下入止浆塞 加水搅拌 压水试验 加食盐、三乙醇胺制成水泥浆 注 浆 注后压水 起塞、养护 复注等 2 注浆施工(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巷道之上5-10m处。(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。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10min。(3) 注浆作业测试单液水泥浆密度、粘度等性能指标，确定适宜的浆液配比，配制注浆浆液。由注浆泵将配制好的浆液通过注浆管路注入巷道内。在注浆期间，经常测试浆液密度、粘度等，根据实际注施工情况适时调整浆液配比，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。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。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。(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。(5) 起塞注浆后待孔内余压消除，即可将止浆塞从孔内起出。(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。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、合同要求的质量标准。2、参照执行GB50211-2010煤矿井巷工程施工规范、GB50213-2010煤矿井巷工程质量验收规范、煤矿安全规程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、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。6、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。7、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），发现误差要及时平差校正，确保钻孔深度的准确可靠。8、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。9、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。1、 造孔质量的检查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。2、 浆液配比的监测对配制的单液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。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。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。6、针对当地雨水大，冬季严寒的气候特点，应制定具体的防寒安全技术措施。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。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。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。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。4、 食堂及生活区（1）食堂应清洁卫生，餐具要及时刷洗消毒。（2）食堂应分操作间和保管间，并设专人负责。（3）食品有防蝇、防腐、防尘等设施。（4）生、熟食分放。（5）搞好饮食卫生，防止食物中毒和疾病传播。（6）经常改善伙食，提高饮食质量。（7）生活区要有值日、打扫卫生制度，保持清洁卫生。（8）经常打药，消灭蚊蝇。（9）养成良好的卫生习惯。5、 环境保护（1）实行环保分管领导负责制，按照建设单位和当地有关部门要求做好环保工作。（2）不将有害物质（如：油料、水玻璃等化学物品）随意倾倒，并妥善保管和使用。（3）泥浆及废渣、废浆排放按照建设单位要求和合同规定办理，不污染环境，施工场地布置尽量优化，有效地利用土地。（4）作业区附近设置必要的卫生设施，及时清扫处理。（5）竣工后及时清除临时设施，做到工完场清。10. 施工组织与工期10.1 施工组织该工程质量要求高、时间紧，为保证安全、优质、高效地完成工程施工任务，必须加强领导，强