常村礦風井注漿方案及施工措施

1、洛陽龍門煤業(yè)常村礦風井井筒注漿方案及措施二五年五月三十日13前 言 洛陽龍門煤業(yè)常村礦風井，利用普通鑿井法施工，雖然節(jié)約了大筆的冷凍資金，然而給施工也帶來了相應(yīng)的技術(shù)問題，對施工方的技術(shù)要求也更高了，其中如何有效地治理地下水是工程能否順利進行的關(guān)鍵問題所在和中心環(huán)節(jié)。井筒施工中治理地下水害，就洛陽偃師地區(qū)地質(zhì)情況看，工作面超前予注漿是最直接、最有效也最經(jīng)濟的手段，也是常用的主要治水措施，而在沖積層中進行工作面超前予注漿，卻是一種新的嘗試，尤其對本地區(qū)來講，第三系沖積層的地層巖性介于膠結(jié)狀態(tài)和松散狀態(tài)之間，屬于半膠結(jié)狀態(tài)，有一定的特殊性，為了在這種特殊條件下有效地治理礦井地下水害，確保井筒施工順

2、利進行，特制訂本設(shè)計方案及施工措施。方案設(shè)計責任一覽表序號姓名性別出生年月技術(shù)職稱學歷工作單位責任人1雒發(fā)生男1959年3月工程師大學河南礦建三公司主要決策2曾凡偉男1967年9月高級工程師碩士河南礦建三公司主要決策3劉其瑄男1964年5月工程師大學河南礦建三公司主要設(shè)計，技術(shù)把關(guān)4蔡振國男1968年1月高級工程師大學鄭州礦業(yè)建設(shè)公司主要設(shè)計5李小青男1962年9月高級工程師大學河南礦建三公司主要設(shè)計，監(jiān)督實施6李明道男1954年3月工程師大專河南礦建三公司負責實施7蔡新偉男1960年6月高級工程師大學河南礦建三公司負責實施8程 真男1960年8月高級工程師大學河南礦建三公司主要參加9吳繼祥男

3、1953年5月工程師大專河南礦建三公司主要參加11王文海男1968年10月高級工程師大學河南礦建三公司主要參加12宋文生男1967年3月高級工程師大學河南礦建三公司主要參加13李新政男1965年10月工程師大專河南礦建三公司主要參加14丁運華男1962年11月高級工程師大學河南礦建三公司主要參加洛陽龍門煤業(yè)常村礦風井井筒注漿方案及措施1 概 況：常村煤礦設(shè)計生產(chǎn)能力45萬噸/年，按60萬噸/年裝備。井口坐標X3827856.771，Y38373363.00，Z=+223.5m，井筒落底標高±0.00m，井筒深度223.5m，井筒凈徑4000mm,井筒揭露地層沖積層厚度204.272m

4、，基巖厚度19.228m。2 地層據(jù)常村礦地質(zhì)報告及風井井筒檢查孔地質(zhì)資料顯示，預(yù)測風井井筒揭露的地層自上而下分別為第四系、第三系及石灰系太原組，見附圖1第四系：厚度35.172m，巖性為黃土，未膠結(jié)。第三系：埋深35.172m204.272m，厚度169.10m，巖性以含礫泥巖，含礫砂質(zhì)泥巖、泥礫為主，局部半膠結(jié)，夾松散礫石多層。石炭系太原組：埋深204.272m253.562m，預(yù)測厚度49.29m，巖性為泥巖，薄層灰?guī)r，細砂巖，其中L7灰?guī)r7.21m。3 地下水文地質(zhì)特征第四系：厚35.172，黃土，富水性極弱。第三系：埋深35.172m204.272m，厚度169.1m，夾松散砂礫及礫

5、石層6層，其厚度分別為2.4m、1.3m、2.2m、2.5m、5.8m、12.6m，為敘述方便，把以上6個含水層段分別稱為第一段、第二段第六段（見附圖）。其結(jié)構(gòu)為松散狀結(jié)構(gòu)，含水量具有明顯的不均衡性，水位標高187.88m。預(yù)計井筒涌水量在5080m3/h左右。石炭系太原組：埋深204.272m253.562m，厚度49.29m，穿見L7灰?guī)r和L4灰?guī)r，灰?guī)r巖溶裂隙發(fā)育，富水性極強，地下水位標高171.5m，預(yù)計井筒涌水量186m3/h。4 工作面超前預(yù)注漿的目的及要求，加固井筒圍巖，封堵井筒揭穿含水層中的地下水，避免大的出水事故發(fā)生，減少井筒施工過程中的涌水量，降低排水費用，確保井筒的正常施

6、工和井筒的工程質(zhì)量，最終井筒涌水量控制在6m3/h以下。5 治水方案。包括含水層位確定，探水及注漿方案。5.1 含水層位的埋深及厚度是注漿堵水的關(guān)鍵問題之一，只有在施工過程中才能準確認定，具體如下：在施工中穿過黃土層時，大約35.20m，要及時準確測量埋深，確定第一段含水層的深度和厚度及其它特征，由于第三系多為半膠結(jié)，層位、厚度及順序相對穩(wěn)定，以第一段含水層為參照，進而確定下面幾個含水層的位置、厚度及其它地質(zhì)特征。5.2 探水方案5.2.1 對埋深35.17237.572m，砂礫層含水層，水頭高度189.88m。井深33m此段含水層用風鉆進行探水即可。5.2.2 第二段、第三段含水層合為一進行

7、探水，工作面預(yù)留巖帽及止?jié){墊，采用鉆探方法進行探水。5.2.3 對第四段第五段第六段及L7灰?guī)r承壓水，均采用井筒不同水平工作面預(yù)留巖帽及止?jié){墊，采用鉆探方法進行探水。5.2.4 巖帽的予留厚度應(yīng)不低于5米。5.3 注漿方案依據(jù)砂礫層、礫石層孔隙含水層巖性的組成特點，巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、含水層間距、涌水量大小、水頭壓力、補給性，采取如下注漿堵水方案。5.3.1 對于第一段含水層可強行施工通過法，待施工過后進行壁后注漿。5.3.2 對于第二段含水層，先探水，視水量大小而定，若水量大于10m3/h,可采取工作面超前預(yù)注漿法施工通過，若水量小于10m3/h,，可采取強排、強過施工法，而后進行壁后注漿。5

8、.3.3 對于第三段、第四段的含水層，采取工作面預(yù)留巖帽及止?jié){墊超前工作面預(yù)注漿輔以吊泵強排的注漿方案，若探明砂礫層含砂量大于60，且呈流動狀態(tài)時采用工作面置換注漿方案，5.3.4 對于第五段、第六段及L7灰?guī)r含水層，采用工作面預(yù)留巖帽，止?jié){墊注漿法輔以吊泵強排水注漿方案。6 注漿工藝根據(jù)井筒施工及含水層的埋深，含水層的分布、涌水量的大小以及現(xiàn)有鉆探，設(shè)備的能力，確定注漿工藝。6.1 設(shè)備選型，現(xiàn)有設(shè)備QZB50/60 氣動泵 2臺2TGZ60/210型 電動泵 2臺MK3型 全液壓坑道鉆機 1臺MD4650×60 臥泵 2臺6.2 止?jié){巖帽與止?jié){墊為保證漿液在壓力作用下進入可注層，

9、并防止從工作面跑漿的發(fā)生，應(yīng)對預(yù)注漿的含水層在注漿鉆進前首先施工止?jié){墊，但為了將止?jié){墊的厚度縮小，采用預(yù)留巖帽與止?jié){墊相結(jié)合的方法，而止?jié){墊采用標號C50混凝土，目的是減小止?jié){墊的厚度，加快混凝土的早強，快速進行鉆機探水及注漿施工（或在砼中加入早強劑等附加劑，加快砼的快凝早強），此次采用預(yù)留一定厚度巖帽（一般不小于5m）與止?jié){墊的方法，經(jīng)計算止?jié){墊的厚度分別為：0.9m 1.0m 1.4m 1.6m 1.7m 1.7m，止?jié){墊的設(shè)計見附圖2。6.3 鉆進作業(yè)及設(shè)施6.3.1 鉆進作業(yè)采用模板固定鉆機，工作面搭設(shè)鉆機工作臺等工序。6.3.2 砂礫層鉆進分次鉆進，節(jié)距一般為1.0m。6.3.3 鉆

10、進時要時刻觀測孔內(nèi)情況，測量涌量，并詳細記錄。6.3.4 礫石層鉆進若礫石層為膠結(jié)狀態(tài)可以一次鉆注。若為松散狀態(tài)時應(yīng)分次鉆注，節(jié)距一般為1.0m，或依據(jù)賦存狀態(tài)采用短探、短注、短掘。6.3.5 若砂礫層含砂量大于6070采用置換注漿，一次放砂量應(yīng)為2.5m3左右為好。6.3.6 各鉆孔注漿前作注水試驗，確定鉆孔吸水量，根據(jù)結(jié)果再確定是否注入骨料。6.3.7 為減少漿液流失，降低材耗，提高注漿效果，采用全壓間歇式注漿法。6.3.8 在上部注漿時，注意漿液擴散情況，必要時用雙漿液注入，保證水井安全。6.3.9 孔口管徑108mm，鉆孔孔徑采用89mm。6.3.10 采用地面和漿，用注漿管吸入泵內(nèi)注

11、入含水層。6.4 布孔及注漿段高。6.4.1 注漿段高的劃分注漿段高的劃分是依據(jù)需注含水層的埋深，含水層的埋藏條件，地質(zhì)構(gòu)造條件，含水層的裂隙性、含水層的厚度及含水層的富水性、補給性，各個含水層之間的位置關(guān)系等因素綜合分析。保證注漿質(zhì)量，降低材料消耗，加快施工速度，有相應(yīng)的鉆探設(shè)備及注漿設(shè)備能力為原則，來確定注漿段高，為此，依據(jù)以上劃分依據(jù)，將風井井筒砂礫層，礫石層，L7石灰?guī)r孔隙，溶隙含水層分為五個探水段，五個注漿段，其劃分如下：（1）五個探水段第一探水段：47.57m54.77m 第二探水段：139.77m142.27m第三探水段：182.87m188.67m 第四探水段：190.37m2

12、02.97m第五探水段：204.27m211.97m（2）五個注漿段第一注漿段：47.57m54.77m 第二注漿段：139.77m142.27m第三注漿段：182.87m188.67m 第四注漿段：190.37m202.97m第五注漿段：204.27m211.97m6.4.2 注漿孔的布孔方式，依據(jù)砂礫層、礫石層組成特點，富水性，可注性特點，對第三系賦存四層砂礫層布孔均采用密集式多孔布置方式；礫石層（膠結(jié)狀態(tài)）L7石灰?guī)r含水層采取多孔布置方式，若探明礫石層為松散結(jié)構(gòu)時，布孔也采用密集或多孔布置方式（見后附圖）6.5 孔口密封裝置，因井筒排水設(shè)施為二次排水，為避免砂礫層中含砂量較大，泥質(zhì) 較多

13、而造成淹井事故的發(fā)生，在探水鉆進前均應(yīng)在孔口管上安裝空口閘閥及空口防噴裝置。7 注漿參數(shù)的確定7.1 注漿壓力是給予注漿漿液擴散、充塞、壓實的能量，但注漿壓力因地質(zhì)、水文地質(zhì)條件的變化而在注漿過程中是不斷變化的，所以確定注漿壓力的原則依據(jù)含水量埋藏的深度及靜水壓力來確定，一般選用靜水壓力的24倍為工作面注漿最終壓力，本次注漿選取靜水壓力的3.0倍為注漿終壓，即五段注漿終壓分別為1.8mpa、4.2mpa、5.7mpa、6.0mpa、6.2mpa。7.2 注漿孔數(shù)依據(jù)砂礫層巖性組成成份，結(jié)構(gòu)松散，孔隙率及孔隙連通性，富水性，補給性，漿液的擴散半徑，井筒斷面的大小等因素來確定本次注漿孔數(shù)，而對砂礫

14、層注漿采取密集式或多孔工作面預(yù)注漿，孔間距0.5m，布孔孔數(shù)24.0個，礫石層（膠結(jié)狀態(tài)），L7石灰?guī)r含水層孔間距1.0m，布孔孔數(shù)12.0個，對礫石層探明為非膠結(jié)狀態(tài)時，礫石層注漿孔數(shù)布孔24.0個。7.3 徑向角與孔徑的確定經(jīng)計算砂礫層、礫石層、L7石灰 巖含水層徑向角分別為：17°10°13°8°9°，孔徑采取6080mm。7.4 漿液擴散半徑注漿過程中漿液的擴散半徑隨著巖層的滲透系數(shù)、孔隙度的發(fā)育程度、注漿壓力、注漿時間、漿液性質(zhì)、漿液濃度等參數(shù)有關(guān)，依據(jù)砂礫層、礫石層孔隙含水量水層結(jié)構(gòu)特點，為形成較為理想的隔水帷幕，參考有關(guān)資料，擴散

15、半徑定為22.5m即可。7.5 漿液性質(zhì)及漿液濃度依據(jù)砂礫層、礫石層，L7石灰?guī)r含水層結(jié)構(gòu)特點及堵水性質(zhì)，注漿二段、三段、四段采用水泥單液漿液配合雙液漿液；注漿五段、六段采用單液漿液（若礫石層為不膠結(jié)狀態(tài)時，除單液漿液外，配合雙液漿液）。注漿七段采用單液水泥漿，漿液水灰比濃度選擇范圍1:12:1，水泥漿水玻璃體積比選擇1:0.41:0.6，對注漿二、三、四段當孔內(nèi)涌水量較小時，選用水灰比1.5:12:1，當孔內(nèi)涌水量較大時可選用水灰比1:1，或者單、雙液配合注入；對注漿五、六段當孔內(nèi)涌水量較小時，選用水灰比2:12.5:1，當孔內(nèi)涌水量較大時可選用水灰比1:1，當注漿二、三、四段探明為松散結(jié)構(gòu)

16、，含砂量大于60%70%時，則選擇轉(zhuǎn)換注漿，漿液性質(zhì)選擇雙液漿液，水灰比選擇1.5:12:1，體積比選擇10:5。7.6 漿液注入量及主要材料預(yù)計砂礫層、礫石層：砂礫層、礫石層注漿量采用下式進行預(yù)估。Q=.R2.H.1.5式中：漿液損失系數(shù)；R帷幕半徑m；H含水層高度m；礫石孔隙率，1.注入與實際體積比。參數(shù)：=1.1 R=5.0 H=24.4 =0.3 水灰比1:1（1m3漿液需750kg水泥）。Q=1.1×3.14×52×0.3×24.4×1.5×0.75=711T基巖段：基巖段注漿量采用下式進行預(yù)估Q=式中：Q注漿量，漿液損失系

17、數(shù)，R漿液擴散半徑m，H注漿段高m，m結(jié)石率，巖層裂隙率，漿液在裂隙內(nèi)有的效充填系數(shù)，N注漿孔數(shù)。參數(shù)：=1.5 R=2.5m m=0.85 =3% =0.85 N=12 H=7.7m水灰比1.5:1（1m3漿液需水泥550kg）。Q=材料預(yù)估：水泥：756T 水玻璃：20T（注：漿礫石層作為松散結(jié)構(gòu)形式）。8 施工工期依據(jù)砂礫層的結(jié)構(gòu)特點，被注砂礫層的涌水量及若采用置換砂層的施工工藝，施工方法，選用設(shè)備，操作技術(shù)的熟練程度均與鉆探注漿工期相關(guān)連，為此鉆注工程預(yù)計是一個隱蔽工程施工，是一個很難正確進行預(yù)測的工程，只能依據(jù)平常積累的工作經(jīng)驗，用統(tǒng)計的方法進行經(jīng)驗預(yù)測及預(yù)估，其原則除考慮上述因素外

18、，并按最大施工時間來考慮。下面對砂礫層及基巖段鉆注時間預(yù)計如下?；鶐r段時間預(yù)計12天，第一段第六段合計注漿60天，總計工期72天。9 注漿結(jié)束標準與注漿效果檢查9.1 單孔注漿標準原則是以注漿終壓達到設(shè)計終壓，而且注漿壓力符合由低逐漸升高或由低逐漸升高、再降低，再升高的變化規(guī)律。9.2 單孔注漿量達到設(shè)計要求（對松散結(jié)構(gòu)置換注漿）9.3 對流砂層控制進漿量與放砂量誤差不大于20。9.4 注漿效果的檢查9.4.1 綜合分析注漿原始資料，綜合該段注漿量與放砂量之比1:11:1.5為準。9.4.2 鉆孔檢查：由于是靜水位以下注漿，注漿效果的檢查采用放水法，通過注漿孔最后一個孔的涌水量，來計算井筒開挖

19、時最大涌水量超過規(guī)定即5.0m3/h時應(yīng)補打注漿孔繼續(xù)注漿。9.5 預(yù)想注漿效果，依據(jù)方案及所制訂的施工工藝、注入量、注漿結(jié)束開挖施工中無較大涌水，預(yù)想堵水率在85%左右，注漿段能正常進行掘砌工作。10 勞動組織按四六制序號工種每小班數(shù)每圓班人數(shù)主要職責1技術(shù)負責14負責小班技術(shù)及施工工程2值班隊長14全面負責井上下工作3注漿工624負責打鉆和注漿4鉆進工、司泵工28負責鉆機、注漿泵的運轉(zhuǎn)5電工、鉗工14負責照明及電路維修7信號工28負責井上下聯(lián)系8運輸工312負責材料運送9絞車工28負責設(shè)備和人員上下10把鉤工14負責井口工作11風 工14負責通和排水合計208011 注漿材料一覽表序號材料

20、名稱規(guī)格單位數(shù)量1普通硅酸鹽水泥32.5RT7502玻璃水35BEM=2.43.2T203球形閥10Mpa個1004壓力表40Mpa塊405無縫鋼管1寸m1006無縫鋼管4寸m1007和漿桶0.5m×0.5m×0.5m個48道釘長0.4m個409膠管1寸m4010膠管3/4寸m4011大錘把412手鉗把313螺栓M6×10個10014螺栓M8×25個10015螺栓M10×30個5016螺栓M6個10017螺栓M8個10018螺栓M10個5019機械油5mKg10020黃油包1521塑料桶25kg只822破布Kg10023手套雙6024眼罩付6025釬子桿根2012 安全技術(shù)措施12.1 含水層的準確位置的確定對整個工程非常重要，要特別關(guān)注。12.2 作好施工中井筒防水、排水工作，具備一定的排水能力，謹防淹井事故的發(fā)生。12.3 在鉆探過程中，要有熟練的鉆機操作工開啟和掌握鉆機，程序按有關(guān)規(guī)定進行。12.4 需進行壁后注漿時按井筒施工組織設(shè)計中的方案參照執(zhí)行。12.5 在進行壁后注漿時，使用風動注漿進行注漿，保證井壁安全。12.6 在工作面予注漿時，由于壓力比較大，要時刻注意觀看井壁情