注浆方案设计(徐州井巷注浆新技术有限公司)柳林阳塔隧道充填注浆

柳林县阳塔煤矿运输隧道顶板塌落区充填注浆施工方案中 国 矿 业 大 学徐州井巷注浆新技术有限公司2011年5月目 录一、工程概况2二、注浆治理控制措施21、技术要点22、技术难点2三、注浆方案设计31、注浆孔部孔基本参数32、施工工艺43、孔口管6四、注浆材料及配制6五、施工组织设计71、钻注设备及施工材料72、井下注浆系统73、施工人员配备9六、工期及经费预算101、工期102、费用预算10七、注浆施工安全措施10一、 工程概况柳林县阳塔煤矿一运输隧道宽约5m，高4m，主要用于地面与井下的运输衔接。2010年出现顶板塌落，塌落总长度约50m，矿方进行了初步的修复治理，主要采取用料石砌圈，然后又在塌空区间内嵌入道木的治理措施（图1）。为防止顶板来压而发生再次塌落现象，矿方决定对原塌落空洞区间进行注浆充填。图1 隧道破坏及初步修复示意图二、 注浆治理控制措施注浆的主要目的是充填塌落区间的空洞区，并且同时可以加固隧道顶板围岩。1、 技术要点技术要点包括注浆孔的孔深、孔距及布孔方式设计，注浆工艺及注浆压力等。注浆孔的技术参数与浆液的流动及絮凝特性参数密切相关，注浆工艺及注浆压力控制等决定着注浆充填的质量。注浆工程是一个系统工程，保证各相关设计及施工工艺的协调是保证施工质量的重要方面。2、 技术难点（1） 控制注浆工艺，防止浆液从顶板初步修复用的料石砌圈的缝隙中漏浆。（2） 控制注浆压力，一者防止发生顶板被注浆压力压垮的事故，二者要适当增加注浆压力使浆液不仅充填空洞区，还能渗入围岩裂隙，使注浆充填体与围岩“熔为”一体。（3） 控制注浆孔设计参数，使得浆液充分流动，保证空洞区不出现充填盲区。三、 注浆方案设计1、 注浆孔布孔基本参数注浆孔布孔拟采用深孔、浅孔协调布设的方式，初步设定深孔孔距为6m，浅孔孔距为2m。深孔沿隧道中心线延伸方向布孔，浅孔总体呈“Z”字行布设。浅孔下注浆孔口管 0.4-0.6m，深孔孔口管延伸至空洞顶面（长约2m），各孔需安装孔口阀。布孔方案见图2。共计布设浅孔25-28个，深孔8-9个。在现场布孔参数及数量可根据施工的实际情况进行适当调整。（a）断面图（b）仰视图（c）侧视图图2 注浆孔布设示意图2、 注浆工艺总体注浆工艺措施为：施工浅孔注浆（在料石顶面形成浆液固层）施工深孔注浆（充填空顶区）。具体施工步骤及说明见下面的描述。 施工浅孔。浅孔可采用锚杆钻机进行，钻孔适当外撇（10-20），钻孔成型后下孔口套管，套管要穿越料石0.3m左右，套管要安装有孔口阀。 对浅孔进行注浆。采用水泥-水玻璃双液浆，注浆的配比可根据漏浆情况进行调整，如顶面漏浆严重，要增加浆液的浓度，对于部分漏浆的缝隙可采用木楔、麻布等进行封堵。本次注浆的目的就是在料石砌圈顶面形成一层厚30cm左右的浆液固层，一者对料石砌圈进行加固。二者保证在下部注浆施工中不再出现漏浆现象。 施工深孔。深孔孔可采用锚杆钻机进行，岩隧道顶面中心线布设，垂直于隧道顶面，钻孔成型后下孔口套管，套管底部要达到塌落区顶面，套管要安装有孔口阀。在本次施工中可能会遇到钻孔施工时钻到道木的情况，这时要对注浆孔位进行适当调整。 对深孔进行注浆。采用纯水泥浆或浓度较低水泥-水玻璃双液浆，本次注浆的目的就是保证浆液充填原塌落形成的空洞区，所以要尽可能的多注浆液。适当增加注浆压力，使浆液渗入围岩裂隙，保证空洞充填的浆液凝固体与围岩固成一体。在本阶段施工时要严格控制注浆压力，注浆压力过大浆液扩散范围远，但将对顶板产生压力，可能造成顶板再次塌落；注浆压力太小，则浆液扩散及充填效果有限。根据以往施工经验阶段注浆压力设定为1-1.5MPa，注浆时要密切观察顶板。3、 孔口管孔口管采用42mm4mm无缝钢管加工，孔口管结构如图3所示，外段设置1520mm长的丝扣，内段加工成鱼鳞扣并缠绕麻丝以增加注浆管与井壁及壁后围岩间的摩阻力。为充分保证浆液对空隙的充填效果，在孔口管外端范围周边打设花孔以利窜浆。图3 孔口管结构示意图四、注浆材料及配制注浆材料选择普通硅酸盐水泥（建议采用325水泥），水玻璃模数2.83.4，浓度38-40Be。浆液类型为单液水泥浆和双液浆，根据施工时的需要选择单液浆及双液浆（表1表2）。表1 单液水泥浆配制表水灰比水泥用量(kg/袋)水(升)浆液体积(m3)0.6:11100/226601.0260.75:1950/197121.0291:1750/157501.0001.25:1650/138121.0291.5:1550/118251.0082:1450/99001.050表2 双液浆配制表水灰比水泥用量(kg/袋)水(升)40波美度的水玻璃(升)浆液体积(m3)0.6:11100/22630301.0260.75:1950/19682301.0291:1750/1572722.51.0001.25:1650/1379022.51.0291.5:1550/11810151.0082:1450/9885151.050五、施工组织设计施工前必须充分地做好注浆施工的准备和组织工作。1、钻注设备及施工材料（1）钻机选用锚杆钻机（风钻）进行钻孔，备足钢钎及易损备件。（2）注浆泵选用QB50/18型气动双液注浆泵或2TG2-60/200型双液电动注浆泵，均为双液无极变比可调。（3）搅拌机选用JS-1000型搅拌机，搅拌筒容量不低于0.5m3。此外，配置一容量不低于1.0m3的搅拌箱配合输浆。（4）为使注浆施工顺利进行，要求备足钻孔、注浆所用主要器材及耗材（表3）。2、井下注浆系统井下注浆系统见图4。由于本次注浆是随着注浆的进行，注浆井下注浆系统先前逐步推进的，所以在注完一定距离后，注浆系统要整体前移。注浆泵搅拌机输液管混合器隧道顶板搅拌箱临时料场塌落空洞区高压输液管已充填区 图4 井下注浆系统设置示意图表3 钻孔注浆主要材料一打 钻序号设备名称规格型号单位数量备注1钻机锚杆钻机台2备足易损件2孔口阀个10可循环利用3套管256mm0.5m根504手拉葫芦3T个25大锤5kg把2二注 浆1注浆泵QB50/18或2TG2-60/200台22抗震压力表0-30MPa块53抗震压力表0-10 MPa块54注浆三通4180kg/cm2个3高压，与108孔口管法兰盘及注浆软管联接5拌浆筒只26麻皮kg507铁丝8#kg508筛网0.80.8mmm2209注浆管无缝加厚38mm鱼鳞扣根3010三通盘块20一端与孔口管法兰盘，靠螺杆连接11高压球阀1寸个20三辅助设施1压风路13通风路14照明路15提升路16排水路1用以安装好的4寸管当排水7通讯路1通讯电话四主要材料1水泥PO32.5RT1500-20002水玻璃40BeT500五劳动保护1防护眼镜付302防尘口罩付303乳胶手套付304棉纱Kg505黄油Kg若干（1）场地防护为确保安全施工，钻孔、注浆施工前，要在近搅拌场地选择干燥场地作为井下临时料场；须清除钻机、注浆泵位置杂物。（2）水、电管路施工用水、电从巷道最近的接头接至施工现场。（3）井口料场建立井口注浆材料专用料场，主要用于贮存水泥、水玻璃等材料，料场要求无淋水、无积水，无其他杂物堆积，且尽量临近井口，以便于向井下输送。3、施工人员配备施工共配备人员14人，其中项目经理1名，技术负责1名，注浆施工人员按三班制配备，每班人员配备见（表4）。施工人员要明确责任，注浆前要进行岗前安全培训和操作指导，使施工人员熟悉施工流程和施工要求。表4 注浆施工人员配备组织表工种人 数/每小班备 注注浆工1可兼职钻进工，司泵工1可兼职搅拌工、运料工1可兼职安检员，信号员1可兼职合 计4六、工期及经费预算1、工期因本工程是顶板塌落空洞区的充填注浆，注浆进度是影响工期的主要环节。按预计工程量，如单班（8小时）注浆量15T，全部完成本工程的工期大约在4555天左右（不包括施工前期准备）。2、费用预算 本次施工拟采用甲方包料（注浆材料：水泥、水玻璃），施工方包工（注浆施工）的方式进行。我方仅预算施工费用，本次施工注浆是最重要的环节，按单价1000-1200元/T计价，注浆量按2000-2500T（水泥+水玻璃）计算，完成整个施工总费用为200300万元。七、注浆施工安全措施（1）对所有注浆操作人员应进行措施学习和操作训练；（2）注浆管路系统，从注浆泵开始逐渐降低，不得有抬高现象，以防浆液沉淀堵塞；（3）注浆前应有专职维修人员，对注浆系统进行检查，并对注浆泵和输送管路系统进行耐压试验，试验压力为注浆终压的1.5倍，时间应持续1530分钟，无异常情况时，方可使用；（4）要经常检查管路联接处，发现问题及时处理，防止拨脱伤人；（5）每次注浆前，应对所有注浆机具、管路系统、压力表等进行检查，发现问题及时处理；（6）建立健全各种岗位责任制，严格执行井下现场交接班制，保证注浆工作的连续性；（7）注浆工作人员必须佩戴好劳动保护用品后方准进入现场；（8）拌浆人员应严格掌握浆液浓度，水泥浆必须过筛，防止杂物混进浆液，结块过期水泥严禁使用；（9）池内浆液要淹没笼头，防止笼头悬空，吸入空气，应有专人放浆和过滤，注浆结束时应对搅拌池及笼头窝进行清洗；（10）注浆时，泵压剧减或不进浆，可能是笼头被堵，吸浆笼头应经常清洗，泵压突然下降并不回升，吸浆量增大，说明岩缝漏浆，可采取降压，调整浆液浓度的办法处理；（11）注浆时压力剧增，而工作面压力上升很慢或不上升，应立即检查管路，并将笼头移入清水池中；（12）注浆过程中应有专人观察压力表，观察工作面情况，发现异常，应及时查出原因并采取措施处理后再行注浆；（13）注浆时不得随意停水、停电，必要时必须事先通知，待停止注浆冲洗管路和注浆泵后方可停水、停电，正常注浆结束后必须立即清洗注浆泵和管路；（14）注浆记录人员应认真记录压力、流量、时间等原始数据，注浆结束后要对压力、流量（吸浆量）随时间变化情况进行汇总分析上报；（15）井下施工场地应保持干净，杂物一律上井。施工机具堆放整齐，位置合适，方便使用。注浆时井下人员必须佩戴防护眼镜、乳胶手套和口罩，以免窜浆烧伤眼睛，浆液搅拌站应有防尘措施；（16）当班施工负责人应检查记录人员的工作情况，确保原始资料的完整和准确，对注浆工程中所发生的问题，要认真分析及时处理。 （17）每次注浆结束后必须压清水冲洗管路，冲洗时间以注浆管出清水为准；（18）每次注浆结束后，应先关闭孔口管阀门，然后再打开泄浆阀把管路中的余浆放掉，再将两个吸浆笼头放入清水桶中，开泵高速运转10分钟，待注浆泵及其管路全部冲洗干净；（19）注浆结束后，关上高压阀后待注