义马煤业新义矿付井井筒壁后注浆施工方案

义马煤业新义矿付井井筒壁后注浆工方河南煤炭建设（集团）有限责任公司2006年6月14日一、工程概况二、地质、水文地质三、注浆方案1、注浆区段的确定及树脂锚杆加固段的确定2、注浆施工方案的选择3、注浆孔布置及布孔方式的选择4、注浆插管长度的确定5、注浆材料的选择6、注浆参数的选择四、提高注浆浆液凝胶速度的措施五、注浆施工顺序的选择六、施工组织管理七、注浆工期预计八、注浆作业1、设备选型2、注浆作业设施九、注浆工艺流程1、注浆前的准备工作2、注浆作业3、结束注浆十、施工质量、安全技术措施十一、注浆泵操作规程、吊盘运行操作规程十二、注浆材料一览表执笔：蔡振国2006年6月12日义马煤业新义矿付井井筒壁后注浆施工方案一、工程概况新义煤矿为120万T/年的矿井，付井井筒用普通凿井法施工，其技术特征为：井深704.0m，井筒净直径巾6m,表土段厚约19.8m,基岩段厚约684.2m。基岩段井壁厚度：0〜61.8m,井壁厚500mm,砼标号C30。61.8~480.0m，井壁厚约450mm，砼标号C30。480.0~704.0m，井壁厚约600mm，砼标号C40。井筒施工中井深410.0m〜520.9m伴生一高角度断层，断层破碎带宽度0.5〜0.8m，断层破碎带涌水量Q=32.0T/h左右。注浆封水后因断层破碎带膨胀力作用,致使井壁发生四次破裂,井壁破裂位置为：441.0〜446.0m破裂面积2X3.2m；451.0〜446.0m破裂面积5X2.0m;56.0〜451.0m破裂面积2X3.2m;436.0~441.0m破裂面积3.3X3.2m。井壁返修后对此段井壁及井筒穿越断层井壁段井壁采取锚、网、工字钢加固技术措施，即井深410.0m〜450.0m采用树脂锚杆、网加固，锚杆为巾20X3500mm巾6金属网网格80X80mm井深480.0〜523.8井壁采用11＃矿用工字钢,间距1.2m,局部绑扎钢筋,砼标号为C40。付井井筒施工已完成,在井筒施工过程中因穿巨厚层状平顶山砂岩及构造,对井壁壁后进行了数次注浆（其中平顶山砂岩含水层井深160.0〜197.0m段注浆9次,构造带段注浆3次）,目前井筒涌水量Q=54.6T/h。二、地质、水文地质付井井筒施工第四系、二迭系上、下石盒子组、山西组煤系地层,它所处的围岩均由下列岩性组成： 1）第四系黄土 2）二迭系均由红色、紫红色泥岩、灰色砂质泥岩、灰色细粒砂岩、白色中粒砂岩、粗粒砂岩组成。其中平顶山砂岩为中粒、粗粒、细粒砂岩组成,厚度为57.5m,硅质胶结，裂隙发育，全井筒穿过砂岩所占比例38.9%。井筒在井深410.0m~520.9m伴生一高角度断层，穿过井筒长度约110.9m。断层产状：N40〜50°ESEZ88°H=7.2m，断层破碎带宽度0.5〜0.8m。断层破碎带由断层角砾及断层泥质组成，泥质胶结，遇水具有膨胀性。岩层产状： N45°ESEZ9°。水文地质概况：付井井筒施工前没有施工井检孔，均依据1003号孔指导施工。施工中揭露厚薄不均的含水层较多，涌水量最大达到Q=80T/h，其中主要含水层段为平顶山巨厚砂岩含水层段及构造带含水层段。平顶山巨厚砂岩含水层砂岩厚约57.5m,含水层最大涌水量Q=80T/h，断层破碎带最大涌水量Q=32T/h。依据井筒岩性原始写实，细、中、粗粒砂岩厚度超过5.0m以上8层，超过10m以上8层，20.0m以上2层，细、中、粗粒砂岩约占砂岩总厚度的 38.9%。加之断层面沿井筒延续110.9m而结束，形成较为复杂的水文条件。经付井井筒的数次注浆现井筒总的漏水量 Q=54.6T/h，其中平顶山砂岩含水量层漏水量Q=20.3T/h，构造含水层段及下伏砂岩含水层漏水量Q=34.3T/h。三、注浆方案鉴于付井井筒所穿平顶山砂岩含水层厚度大、颗粒粗、孔隙度大、富水性较好，裂隙发育、水头值高，井筒所穿高角度断层，沿井筒距离长，断层破碎带宽，胶结遇水膨胀的特点，加之对平顶山砂岩含水层段9次壁后注浆，对断层破碎带3次壁后注浆，以及构造破碎带膨胀作用，曾使井筒井壁发生了不同程度、不同部位的压裂、突出。依据付井井筒赋存的地质、水文地质、构造地质条件及《矿山井巷工程及验收规范》“第3、7、6条：井筒建成后的总漏水量不得大于6m3/h，井壁不得有0.5m3/h以上的集中漏水孔”验收标准，结合现井筒基岩段的漏水状况，注浆方案选择如下:1、注浆区段的确定及树脂锚杆加固段的确定依据注浆目的，此次注浆为安装前的井筒最后一次竣工注浆，原则上对全井筒所有漏水点进行壁后注浆。前述井筒赋存地质、水文地质、构造地质条件及井筒含水层段的分布，又在前期数次壁后注浆使井壁发生不同程度的破裂，增添了不同程度的人为裂缝，存在着不同程度的细小裂缝漏水，以及砼接茬存在不同程度的漏水，风窝麻面片状漏水。为此本次注浆将明显出水点，片状漏水，砼接茬漏水，破裂缝漏水作为全井筒重点处理注浆外，将平顶山砂岩含水层段160.0m〜197.0m,井筒穿构造段410.0m〜520.9m含水层作为本次井筒壁后注浆的重点区段。若在构造段依据井筒于构造接触位置、受力概况，在注浆过程中认为井壁强度而无法承受注浆压力、破碎带膨胀力时，为防止井壁压裂发生破坏，而依据实际情况用树脂锚杆进行加固后进行注浆。2、注浆施工方案的选择依据井筒实地观测漏水状况及井壁穿过构造段的分布范围，以及井壁不同井深含水层的厚度，富水性，注浆方案选择如下：1）、付井井筒壁后注浆浆液性质原则上选用水泥浆、水玻璃浆双液浆液进行处理。2）、对平顶山砂岩数次注浆含水层段即 160.0m~197.0m段采用均匀布孔、深孔诱导，复合注浆方式对壁后和含水层进行帷封堵水。3） 、对井筒构造段即410.0m〜520.9m段依据井壁漏水位置、于构造的相互空间位置、井壁受力状况等因素综合分析后，选择方案原则为：采用先锚固，后封水。4）、除平顶山砂岩数次注浆段及井筒构造段外，其余井壁完整段含水层漏水采用中深孔直接堵水。5）、采用深孔透导、复合注浆方式注浆段，注浆浆液采用单、双液结合注浆方式。3、注浆孔的布置及布孔方式的选择注浆孔的布置及布孔方式的选择，应依据实测漏水点及井壁不同形式出水、漏水点井壁质量及地质、水文地质条件等因素选择。为此对井壁片状漏水，砼接茬缝漏水采用深、浅孔结合方式，孔排距1.0X1.5m，孔深3.5m〜1.5m。对井壁质量较好段明显出水点对点布孔直接堵水，孔深2.5m。对井壁质量较差又多次进行壁后注浆形成井壁大面积渗流的含水层段，采用深孔均匀布孔方式，孔排距2.0X2.0m,孔深3.5m。对构造段井壁漏水采用深孔均匀布孔方式，孔排距2X2.0m,孔深3.5m。布孔形式均为三花孔。井壁需进行树脂锚杆加固时孔排距1.0X1.0m,锚杆选用巾20X3300mm4、 注浆插管长度的确定采用深孔注浆时，注浆插管长度1.5m；浅孔注浆时，注浆插管长度0.70m。5、 注浆材料的选择依据井筒注浆堵水的性质,选择水泥—水玻璃双液注浆方案,其目的加快浆液凝胶速度,缩短凝胶时间,快速封堵井壁漏水,增加井壁强度,减少材料浪费提高堵水效果,缩短注浆工期。依据地质、水文地质条件及井壁部分段落注浆次数造成井壁细小裂缝或风窝麻面漏水状况,本次注浆材料选择如下规格的水泥及水玻璃：水泥：选择普通新鲜硅酸盐42.5mPa水泥水玻璃：选择45Be、M=2.8~3.2之间的玻璃水6、注浆参数的选择、注浆浆液的配比a、 水泥浆液水灰比的选择依据井壁漏水状况及壁后注浆要求，本次注浆依据井壁的不同漏水状况，不同井壁质量，不同的造孔深度来选择浆液配比，其水灰比范围3：1~1：1。在注浆施工过程中可依据井壁质量及漏水量的大小、封水加固的要求，选择适当水泥浆的水灰比，有效的增加堵水效果，预防浆液流失造成浪费。b、 水泥浆一水玻璃浆液体积比(C:S)的选择C：S体积比对浆液胶凝时间，结石体抗压强度、封水效果、材料消耗有直接影响。依据井壁质量、漏水状态、造孔深浅，适时掌握不同C:S体积比均能收到良好的注浆效果，为此选择C:S体积比在1：0.3~1：0.6之间，注浆时依据封水条件作调整。注浆压力的确定依据付井井筒受注点的静水压力选用下列公式进行计算:PC=PO+(5~8)式中：Pc—注浆终压；P。一受注点静水压力；(5~8)—压力系数；注浆终压是随着井深的增加而不断变化的，它随着受注点静水压力不同而有不同的注浆终压。此次注浆将井口锁口盘为井深的始点，利用井内悬挂的测绳来计算井筒不同深度注浆的终压。压力系数的选择可依据井壁的质量来选择，井壁质量好，造孔深度较大时选择大压力系数；反之选择小压力系数。3）浆液扩散半径选择及注浆孔孔数的确定依据井筒注浆目的根据所揭露砂岩含水层裂隙发育程度以及浆液浓度的选择，将浆液的扩散半径选择为 1.5m即可。注浆孔数的确定，依据受注不同的地质、水文地质、构造地质条件段高，布孔孔数采用加权平均值的方法，即注浆孔的孔排距平均为2.0X2.0m,孔深平均为2.0m，其受注段的段高取266.0m,共布置133排注浆孔，每排9个孔，共预计布置注浆孔1250个（锚杆加固孔依据井壁实际情况现场定）。4）浆液的注入量预计依据公式：Q=■'Rh'nmR 浆液扩散半径m入一浆液损失系数m—R 浆液扩散半径m入一浆液损失系数m—结石率（取0.85）H—注浆孔深度mn—岩体裂隙率（0.5〜3%）B—浆液在孔隙内的有效充填系数（可取0.85）N—注浆孔孔数参数选择：入=1.1 R=1.5m H=2.0mn=1%B=0.85 m=0.85 N=1250个23.141.5 20.010.85 3Q=1.1X X1250=194.28m0.855）注浆材料预计若水泥浆水灰比按1:1计算,C:S体积比按1:0.4计算，则水泥量为104.0t，水玻璃76.6t，故本次付井井筒壁后注浆所需水泥、水玻璃预估：新鲜普通硅酸盐水泥 42.5mpa104.0T，水玻璃45Be、m=2.8〜3.2 77.0T。四、 提高注浆浆液凝胶速度的措施依据井壁质量提高封水效果，适当提高浆液的凝胶速度，在水

泥浆液中加速凝剂Ca(oH)2，加快於水玻璃的反应速度 ，胶凝体很快增加，凝固时间缩短。为此依据井筒的漏水状况，结合井壁质量，本次注浆采用添加Ca(oH)2的方法来加快浆液凝胶的时间， Ca(oH)2的用量约为水泥重量的10%即可。五、 注浆施工顺序的选择1、 注浆施工顺序为下行式，避免井壁漏水量较大给施工带来不利因素及工作环境，便于观察井壁的漏水位置及井壁质量状况。2、 对平顶山砂岩160.0〜197.0m均匀布孔施注时，注浆施工顺序为下行式，造孔、注浆完成一排孔后，再施注下一排孔。完成此段注浆工作后，上行检查注浆，然后下行施注下伏井壁漏水。3、 对井筒穿构造410.0〜520.9m段井壁漏水结合井壁於构造的接触断面、漏水部位，综合分析井壁受力后，确认为该段井壁应进行锚固并确定锚固范围，方可在注浆封水的部位遵循先锚固后注浆的原则进行锚固，锚固采用上行式，注浆采用下行式。4、待达到设计位置后采用上行式的方式进行检查注浆，最后达到规定的验收标准。六、 施工组织管理。施工组织及人员配备一览表职另人数配备工作内容

一个班三个班管理人员13负责技术及施工管理注浆人员721造孔、和浆、堵漏电工13负责照明电气维修钳工13负责管路及注浆泵的维修信号工13井上下联系运输工39负责水泥、水玻璃、注浆设备材料运输合计1452七、 注浆工期预计依据付井井筒地质、水文地质条件，注浆次数、井壁质量、选用注浆设备及设备的能力、组织管理、施工工艺、操作技术的熟练程度决定注浆施工工期。结合付井井筒现漏水段及漏水量的分布，构造、井筒井深、井壁接茬数量、均匀深孔布孔、局部井壁锚固加固工艺程序等因素，按平均天圆班施工 6.0—8.0m，则施工工期预计为：44d~34d。八、 注浆作业1、设备选型一览表设备选型一览表名称型号台数备注风钻YT-284造孔用注浆泵2TGZ60/2103注浆用泵2、注浆作业设施为了确保注浆顺利进行，保证注浆人员的施工安全，注浆工作位置设置在井筒工作吊盘的二层盘上，吊盘外缘距井壁之间间距不得大于150mm,吊盘二层盘上在吊盘外缘有合页门时，工作时打开合页门与井壁接触。九、注浆工艺流程本次注浆采用吊桶送运注浆材料，工作地点人工搅拌的方法直接由注浆泵吸入泵内压到被施注的砼壁。1、注浆前的准备工作1）首先由测量给出一个标准基准点，以此点悬挂测绳以便于准确掌握注浆进度于不同井深位置地质、水文地质概况，确定受注点的注浆终压、注浆方式、方法。2） 准备合适的遮挡吊盘喇叭口的材料，如木板则厚度不得小于70mm，遮盖时且将木板连成一个整体。3） 井筒涌水量或淋水较大时要准备有遮盖水泥、水玻璃风筒布4） 对各种类型的注浆、造孔设备进行维修，配齐易损零配件，保证有备用零配件，包括出浆管、压力表、不同规格型号的阀座，测试安全阀灵活可靠。5） 注浆记录齐全、试验记录齐全。6） 注浆所用工用具齐全，有备用。如和灰桶、道钉、破布、阀门、各种型号的注浆插管、木楔、特殊道钉。2、注浆作业1）、注浆造孔时，结合井壁质量，漏水量的大小，决定造孔的深度，确定注浆插管的长度。2）注浆造孔时应注意观察孔内的情况，如孔内出水位置、水量、颜色、压力等，并详细的记录注浆孔在井壁上的实际分布情况，并在注浆作业中按操作规程对设备进行维修及保养。3）注浆前依据孔内涌水量的大小调整浆液的水灰比，依据造孔深度确定的方案适时改变浆液的性质。4）若在注浆过程中单孔进浆量较大时，当压力不变并连续进浆的情况下，应调浓一级的浆液并加快浆液速凝。5）注浆前不管选用长插管、短插管时，必须将插管用破布缠好，用道钉固定好后方可进行压水及注浆工作。6）若选用长插管时，插管露出井壁长度不大于 30mm（此注浆插管不拔出）。7） 浆液级配总的原则为：稀浆—浓浆—稀浆。8） 注浆过程中通过浆液浓度的调配原则，孔内表现压力缓缓上升，吸浆量逐渐减少并封堵漏水，即可结束本孔注浆。3、结束注浆注浆结束后，或中途停止注浆及中途处理注浆设备或管路故障时，都要将注浆泵内、管内冲洗干净，预防浆液沉淀凝固堵塞管子或泵。将剩余浆液用小桶倒入罐内，提升井口外进行处理，不得倒入井底。十、施注质量、安全技术措施1、 参加注浆的工作人员须认真学习注浆施工措施，明确注浆方案、施工方法、施工顺序，严格施工保质保量。2、 注浆泵及注浆工用具上、下井必须拴牢绑好，悬吊注浆泵的钢丝绳套的卡子一定要上紧，起吊前必须经核查后方可使用起吊。并且所有设备、机具、材料运送时绞车都必须慢速行驶3、此次注浆在工作吊盘的二层盘上进行，下到工作盘上的注浆设备、造孔设备等机用具以及注浆材料摆放合理，造孔设备不得竖直靠在井壁上，防止歪倒伤人或坠入井下。4、对维修注浆泵的工用具应放在专用的小桶内，并放在较稳定的地点。注浆插管、道钉、破布也要放稳防止坠落井下。5、由于采用双液注浆，散落的灰浆具有很光滑的性能，在堵漏工作时为防止脚底打滑而发生意外，参加吊盘注浆的工作人员必须佩带保险带。参加注浆人员必须戴防护眼罩，防止浆液喷入眼内。注浆工作中必须戴防护手套。6、在造孔完成后将注浆插管用破布缠紧后，塞入孔内并用大锤将四周用道钉固定紧，待检查后方可进行注浆工作。7、造孔的方法为：均匀布孔时，一次施工一圈孔，注浆完成后施工下一圈孔。对点造孔时可造一孔或数孔然后进行注浆，造孔时必须湿式凿孔，谨防孔内岩粉卡钻杆。8、注浆工作中注浆插管后方严禁站人或干其它工作，谨防注浆孔内压力大时将插管顶出伤人。并坚持在注浆施工中使用42.5mpa普通新鲜硅酸盐水泥。9、因工作吊盘空间较小，每次下到工作盘上的水泥不宜过多，并将水泥堆放在专用的架板上，上面用风筒布盖起来，防止水大淋湿结块失效造成浪费。10、运送玻璃水用25kg装塑料桶运送，注浆期间必须有专用的风水管路，并且随工作盘的移动而移动。井中所有的管路接头必须符合注浆工作的要求，保证注浆工作的正常进行及注浆工作的安全。11、对完成注浆的注浆孔或不进浆的注浆孔应将注浆插管拔出，拔出后应及时用塑胶泥封堵，并用炮棍或锤把将孔内用塑胶泥捣实、抹平，在井壁不得留有痕迹，待处理完成后方可进行下一圈孔的注浆工作。12、注浆工作盘照明必须充分，通风良好。工作盘上必须有专职信号工，信号井上、下必须统一。13、在注浆工作中必须有专人严密观察井壁的变化情况，以及注浆孔内的压力、进浆量的大小、泵子的运转状况、发现或发生异常时立即停止注浆，待检查及处理后方可继续进行工作。14、注浆工作中要作好原始注浆记录，认真仔细填写表格中的每一项内容，通过井内测绳作好任一段处位置的布孔示意图。15、注浆完成后或注浆过程中若有其它问题待处理时，必须将注浆泵及管路用清水冲洗干净，以免浆液凝固堵塞管子及注浆泵。16、为了防止浆液中混入纸片及水泥硬块、杂物而堵塞泵子及管路，在吸浆桶中的浆液要进行过虑。17注