红一风井壁后注浆施工安全技术措施

1、红一煤矿风井井筒基岩段壁后深孔注浆施工、安全、技术措施一、工程概况中电投宁夏青铜峡能源铝业集团有限公司红一煤矿建设规模2.4Mt/a，风井井筒净直径为6.0m，井筒实际深度为458.925m，穿过第四系及古近系深度363.89m，井筒均采用冻结法施工，冻结深度为453.18m。根据井筒检查孔报告分析，井筒基岩段揭露地层岩性主要为砂质泥岩和粉砂岩，岩体裂隙发育，含水丰富。对于基岩段的冻结孔，在冻结壁解冻后，冻结孔的管壁环形空间将形成上下串通的导水通道，特别是风井外排冻结管穿过马头门，这样承压水将通过导水通道渗、涌入马头门两侧巷道和井筒，进而影响井筒正常提升，甚至造成淹井。因此，应及时对基岩段岩体

2、进行壁后注浆封水加固。为此，根据安徽理工大学地下工程结构研究所对主、副、风井壁后深孔注浆封水和壁间夹层注浆封水方案设计编写此措施。二、工程地质及水文条件1、工程地质条件根据井筒检查孔资料和基岩段施工实际揭露岩性分析，揭露地层属于石炭系土坡组(Ct)，岩性主要以泥岩、砂质泥岩和粉砂岩为主，下部以灰黑、黑色泥岩为主，揭露段岩性完整性较差，岩体较破碎，裂隙发育。各种岩性的岩石抗外力和抗变形能力一般，易坍塌，遇水易软化，为不稳定弱稳定性岩体，工程地质性质较差。裂隙可能连通上下含水层，形成上下含水层的通道，富水性强、导水性好。2、水文条件红一矿井田内无常年性地表水体，分析认为地表水对井筒的充水影响不大。

3、古近系含水层、石炭系土坡组砂岩含水层对井筒充水影响较大。冻结壁解冻后，随着马头门两翼巷道不断掘进和硐室的开挖，掘进对上部裂隙岩体造成的多次扰动可能会使上下含水层之间水力联系加强，承压水通过导水通道和裂隙会造成掘进工作面涌水量增大，进而对巷道掘进造成影响，造成大的损失。通过井筒检查孔和施工资料分析，冻结壁解冻后，冻结孔、管环形间隙导水以及基岩段井筒和马头门渗、漏水的威胁主要来自古近系及基岩风化带孔隙裂隙含水层和石炭系土坡组砂岩裂隙孔隙含水层，古近系及基岩风化带孔隙裂隙含水层为中等富水性，石炭系土坡组砂岩裂隙孔隙含水层为弱富水性。根据红一矿提供的资料，风井古近系及基岩风化带孔隙裂隙含水层预计涌水量

4、151.81m3/h，涌水量均较大。三、注浆施工方案1、注浆段高及注浆范围由风井外圈冻结管分布图及风井冻结孔剖面图可知，采用全深冻结时，外圈单号孔共有21个冻结孔达到深度为455.0m，其中位于双层井壁壁座和马头门之间共有34.5m，冻结孔离井壁内缘设计距离为5.85m，开孔间距为2.412m。 图3-1 风井外圈冻结管分布图 R3000R3800R4000R4300R4550R3800R5000R6750R8850140m225m335m414m455m369m235m407m图3-2 风井冻结孔剖面图实际施工中共有7根外圈冻结管穿过马头门，分别为W1、W3、W19、W21、W23、W39和

5、W41，具体位置如图3-3所示，因此确定注浆段为壁座底至马头门顶板，共计34.5m。为有效封堵冻结孔的管、壁环形间隙，注浆孔深应超过外排冻结管一定范围，结合注浆封水设计理论和冻结孔钻孔偏斜情况，设计本次注浆孔深为8m。图3-3 风井注浆段高及注浆范围示意图2、注浆孔布置共设计6排注浆孔，排间距5.0m。每排布置8个孔，共设计注浆钻孔48个，上下排错孔布置，如图3-4图3-5所示。图3-4 风井注浆孔布置图图3-5 风井注浆孔布置平面图孔口管选用42×5mm长无缝管，长度为600mm。一端50mm外扣，另一头为400mm马牙扣，马牙扣一端缠上生麻，用大锤打进钻孔内。注浆方式采用上行式注

6、浆。3、注浆材料选择拟定先采用单液普通水泥浆液为主，先进行试注，根据注浆效果（如注浆量小）考虑改用超细水泥浆液，水泥-水玻璃双液浆为辅。a、单液普通水泥浆液注浆材料采用普通硅酸盐水泥，水灰比1:0.71:1。b、单液超细水泥浆液注浆材料采用1250目超细微粉水泥，水灰比1:0.71:1。c、水泥-水玻璃双液浆在单液普通水泥浆的基础上加水玻璃制成。水玻璃为浓度40Be，23.0模数的碱性水玻璃。注浆管注浆混合器延长管封堵器注浆泵管路水泥浆A液水玻璃管路管路4、注浆量计算水泥浆液注浆量采用下式进行估算：V= （R扩2- r2)H注·n·/M式中：V预注入浆液总体积，m3； R浆

7、液平均扩散半径，孔深8m+井筒半径3m=11m； r井中至井筒外壁的距离，3.8m；H注注浆段高；n受注浆岩石平均裂隙带，由于实际揭露岩性裂隙较发育，取受注体积的4%；有效充填系数，取0.9；M浆液结石率，取0.85；经计算，累计需注入浆液体积为530m3。本次预注浆主要以单位水泥浆为主，少量使用C-S双液浆，预计水玻璃占总注入浆液体积的5%，则：单液浆体积为：V单=V总×95%=530×0.95=504m3水玻璃的体积为：V双=V总×5%=530×0.05=26m3单液水泥浆水灰比平均按0.75:1计算，则需普硅水泥400吨。水玻璃按40Be计算，共比

8、重为1.32，则需水玻璃的重量：GS=VS×1.32 =26×1.32= 34(t)实际材料消耗量应根据现场注浆效果进一步确定。5、注浆压力一般来说，注浆压力是表示注浆材料在地层内渗透时所遇到的阻力，它受下列因素的明显影响：受注地层的成层状况和含水条件、注浆方法（注浆管结构等）、浆液材料的性质（粘度、凝胶时间等）。注浆压力可根据（1）式进行计算，同时必须考虑井壁的强度，应在井壁承受范围内。 （1）式中：-静水压力；-系数，根据区域地质和水文地质条件确定，取值范围1.53.0；-常数，取值范围24MPa，与注浆深度有关，浅取小，深取大。经计算，注浆压力应随着井筒深度的增加控制

9、在6MPa8MPa。实际注浆压力应根据现场施工情况进行调整。对于马头门上口第一排注浆孔，由于其离马头门顶板上部只有2.0m，考虑到注浆时对马头门压力传导明显，因此此排注浆孔注浆压力应控制在5MPa以内。6、壁后深孔注浆工艺注浆作业按照以下顺序进行：造孔安装孔口管安装防喷装置延伸造孔试压浆液制作注浆。注浆作业及劳动组织：（1）注浆准备基岩段深孔注浆，基岩段堵水时，造浆站布置在马头门北门绕道，在绕道安放一台注浆泵、一个水玻璃桶和一个清水桶。水泥浆、水玻璃通过造浆站经注浆泵对井壁进行注浆。基岩段加固时，造浆站设在地面，由JS-500搅拌机拌浆，沿风水管路安设25mm高压管路。水泥浆液经D90注浆泵沿

10、25mm高压管路井壁壁间注浆。在罐笼顶部焊接2排共4个架杆管(3mm厚，500mm长)，每排架杆管上用架杆卡子固定1根架杆管，在钢管上安放木板（55mm厚）搭建工作盘，木板应与钢管用铁丝绑牢，保证木板与井壁密闭，无缝隙。在井壁上按照设计用YT28型风钻，用42mm “一字”型钻头打眼，要求钻孔平直不变位；孔打好后要立即用清水冲洗干净，孔口管选用42×5mm长无缝管，长度为600mm，一端50mm外扣，另一头为400mm马牙扣，马牙扣一端缠上生麻，用大锤打进钻孔内，保证锚固力，然后安装高压球阀门，安装混合器，再用28mm锚杆钻头套孔，将孔钻至设计位置（孔深8m）后，连接输浆管路系统，安

11、装完后检查连接是否正确。注浆系统形成后，必须对注浆泵和整个管路进行试运转及耐压试验。每次注浆前，应先测静水压力，然后用清水作压水试验，以便检查注浆管的止浆效果及周围井壁的情况。管路连接好后，要关闭进将阀门，打开各管路阀门，开泵用清水试压，标准为注浆终压的1.5倍，持续1015min，无漏水为合格。（2）注浆操作 注浆前按选定的配比配制浆液。 注浆前对管路系统连接及通讯系统检查，管路连接准确，通讯通畅。 注双液浆时,先把吸水玻璃笼头放入水玻璃桶内，注10秒后,再把吸水泥浆笼头放入水泥浆桶内,正式注浆。结束时,先把吸水玻璃笼头放入清水桶内,再把吸水泥浆笼头正式放入清水桶内，打开卸压阀，关闭进浆阀，

12、冲洗管路，以防止管路堵塞。 经常观测进浆量，防止管路堵塞。注浆时设有经验的老工人观察压力变化和检查管路是否通畅，如发现堵塞应停泵处理。 注浆时由专人记录浆液消耗量，注浆时间及注浆压力等数据。 注浆过程中安排有经验的老工人严密监察井壁状况，发现异常立即停止注浆，果断处理并及时汇报。 正常注浆施工过程中，工作面作业人员要经常打开泄浆阀，观察进浆情况，严防进浆阀堵塞，避免压力达到设计要求后，不能及时泄压。 注浆结束后及时清洗注浆管路。 封孔采用双液浆，切实做到填满捣实绝不留后患。、注浆结束标准当达到终压时，即注浆结束；注浆孔不进浆，则注浆结束。注浆达到终压时,吸浆管即放入在清水中,关闭进浆阀,打开卸

13、压阀,用清水冲洗管路及注浆泵。四、劳动组织实行三八制作业，具体人员配备见下表。人员组织配备表作业方式工种小班出勤大班出勤合计三八制运输工26材料员11机修工13信号工26把钩工39电工13钻工（注浆）412司泵工26拌浆工26技术员13班长13合计19158五、施工技术、质量、安全管理1、施工技术和质量管理1、注浆材料的质量性能必须满足设计要求和规范要求。2、注浆过程中，可根据实际情况，适当调整浆液配比，使配比更加合理,以确保注浆效果。 3、严格交接班制度，交接班时井下情况要交接清楚。4、司泵工要密切注意压力表变化情况，严防超压，同时作好注浆泵清洗和维修工作。5、吸浆笼头应加设过滤罩，笼头工要

14、密切注意吸浆情况，发现异常,及时停泵检查。6、卸压员要严格按操作规程开、关闸阀，不得有误；必须保证始终有一个球阀畅通(进浆阀或卸浆阀)。7、注浆孔深度和注浆压力不得超过措施规定值。8、记录员要对注浆情况做好原始记录，对本班出现的重大问题及时上报。每次注浆自压水试验至注浆结束全过程都必须系统观测并记录泵压、吸浆(水)量、注浆(水)量及浆液配比、材料消耗等原始数据，作为分析注浆效果的依据。9、 注浆管固定要牢靠，注浆管一定要打入孔中，只留端部丝扣部分，外露长度不超过50mm。10、压力表必须安装在水玻璃浆液的管路上，发现压力表失灵应及时更换。11、井下工作人员要随时观察井壁有无漏浆及有无井壁开裂现

15、象，发现问题及时处理。12、注浆人员要严格掌握浆液浓度和配比，工作时，严防其他物品进入浆液内，水泥浆要过筛后才能放入浆液桶内。13、为提高注浆堵水效果，如果注浆压力长时间不上升，可考虑将浆液调稠一级配比；反之，如果注浆压力上升太快，可将浆液浓度调稀一级配比。14、注浆结束标志：单孔： 1、注浆孔进浆量小于30L/min。 2、注浆压力达到设计压力。 井筒：按设计方案，施工措施要求全部注浆孔结束。15、扫孔、复注：一次注浆量如果大于50m3或注浆时间持续6个小时仍达不到结束标准，可以结束本次注浆。在注浆结束后46小时后扫孔，然后再行注浆。16、止浆塞拔出后，用和好水泥填满捣实，孔口要平整。17、

16、 要确保注一孔，成功一孔。18、孔深必须按设计,打眼时在钎子上按设计孔深作记号。19、各孔结束或每班结束均要用清水清洗注浆泵及注浆管路至少20分钟。2、施工安全注意事项1、注浆工作盘要安全可靠。在罐笼顶部焊接2排共4个架杆管(3mm厚，500mm长)，每排架杆管上用架杆卡子固定1根架杆管，在钢管上安放木板（55mm厚）搭建工作盘，木板应与钢管用铁丝绑牢，保证木板与井壁密闭，无缝隙。 2、井上下保证信号、通讯畅通，工作台上要有良好的照明。 3、打眼时，严禁操作人员正对风钻。4、打眼时在即将穿透井壁时停一下，观察无异常时再进行钻进。5、造孔注浆期间马头门两侧10米以内拉线警戒，严禁站人。 6、风钻

17、、扫眼器与压风管、注浆管丝扣应拧紧并用铁丝联好，以防脱扣伤人。 7、所有工作盘上工作人员，都必须系保险带且生根牢固。工作盘上所有工器具都必须用绳索或铁丝与罐笼连接起来，防止工器具的坠落。 8、井下注浆人员佩戴防护眼镜、胶质手套。搅拌灰浆人员戴防尘口罩。 9、注浆时，井下工作人员都要注意观察井壁，发现异常立即停泵处理。 10、注浆时，止浆塞前方严禁有人，以防止浆塞高压时射出伤人。 11、注浆开启球阀，看管吸浆笼头人员一定要与注浆泵操作人员配合好，以免高压伤人事故发生。12、吸浆笼头应加过滤罩，以免笼头糊死，笼头工要密切注意吸浆情况，发现异常及时处理。 13、严禁携带烟火下井，严禁酒后下井。14、

18、风钻、注浆管、钻钎、工具等必须放置平稳牢固。15、在罐笼上作业人员，要佩戴保险带并生根牢固。16、打眼时，风钻腿要蹬实，操作人员站立两侧，后方不得站人。17、从注浆泵到注浆管及输浆管路，各种连接丝扣必须拧紧上牢，注浆时，工作人员不要站在所注孔正前方，开启球阀人员应站立在注浆管两侧。18、各工种要严格按本工种操作规程操作，由队长以上管理人员统一指挥，严禁违章指挥、违章作业。19、注浆时不得随意停、开风水，必要时要事先通知，待注浆泵及管路冲洗干净后，方可停电、停风。20、由于罐笼松、起频繁，每次松、起，井下信号工必须与地面信号工、绞车工联系好，作好提升位置记号。21、本措施要向所有参与本次注浆的施工人员和管理人员传达学习。 3、常见事故及特殊情况处理1、注浆中发现压力突降而吸浆量突然增大，或已注入一定量的浆液而注浆压力仍不见回升时，说明浆液进入孔隙或裂隙泄漏。此时应查明原因，可采取加大水泥浆浓度，缩短凝固时间等方法处理。2、注浆中发现泵压骤升，可能是注浆管路堵塞，应立即停泵检查，找出原因，及时处理，以保证注浆工作