工作面探水二次注漿措施

1、駱駝山煤礦一號(hào)回風(fēng)立井井筒工作面探水、注漿、施工 技術(shù)安全措施項(xiàng)目經(jīng)理：陳志文技術(shù)負(fù)責(zé)：張 藝措施編制：孫 斌 編制單位：中煤三建29處駱駝山項(xiàng)目部編制日期：2007年5月12日10一、工程概況駱駝山煤礦一號(hào)回風(fēng)立井井筒設(shè)計(jì)凈直徑為6.0m，全深410m，井口標(biāo)高+1288.5m，表土段深度為8.6m，基巖段深度為401.4m。根據(jù)1#回風(fēng)立井井筒檢查孔工程勘察報(bào)告顯示，-8.6m以下井筒穿過的基巖段主要含水層為二迭三迭系的中砂巖地層。07年4月20日至07年5月7日期間進(jìn)行了井筒工作面鉆孔注漿，鉆孔注漿深度為1#孔深為55.8m，3#孔為25.3m，4#孔深為35.1m，5#孔深為55m。經(jīng)

2、鉆孔對(duì)-119m的以上巖層觀測(cè)，注漿效果良好。根據(jù)鉆孔實(shí)際標(biāo)高及所揭露巖層觀測(cè)，井筒該段巖層穿過斷層，斷層落差為8.3m，該段巖層中穿過井筒東西傾斜、南北走向，傾斜角a=750850，斷斜長(zhǎng)為37m39.5m，裂隙延伸至粗砂巖。于07年5月7日7：40分開始井筒掘砌施工，07年5月12日井筒施工至-89.9m，工作面?zhèn)沣@打眼時(shí)再次出現(xiàn)涌水，經(jīng)分析：根據(jù)有關(guān)資料推斷，粗砂巖的水經(jīng)斷層裂隙向上補(bǔ)給而出，擬定井筒工作面封水注漿。為了安全、順利施工，根據(jù)駱駝山煤礦一號(hào)回風(fēng)立井井筒施工組織設(shè)計(jì)及有關(guān)規(guī)程規(guī)定，特編制本工作面注漿施工、安全、技術(shù)補(bǔ)充措施。二、地質(zhì)及水文地質(zhì)概況2·1地層結(jié)構(gòu)根據(jù)井

3、筒檢查孔及實(shí)際施工所揭露的地層巖性，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，對(duì)410米鉆探深度范圍內(nèi)所揭露的地層劃分如下：第 層松散地層（Q）：由黃褐色濕巖性粉土、粉細(xì)砂、中粗砂等構(gòu)成。第 層二迭三迭系地層（PT）：由紫色、綠色等雜色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖及雜色細(xì)、中、粗砂巖構(gòu)成；第 層二迭系地層分為上二迭統(tǒng)地層及下二迭統(tǒng)地層； 第 層上石炭統(tǒng)地層：以灰黑色泥巖及砂質(zhì)泥巖為主，夾薄層粉細(xì)砂巖，泥巖中含有植物化石，在巖層節(jié)理及裂隙中充填有黃鐵礦及方解石。2·2水文地質(zhì)根據(jù)1號(hào)回風(fēng)立井井筒檢查孔工程堪察報(bào)告資料顯示，在井筒相對(duì)標(biāo)高-97.6m103.4m之間有涌水現(xiàn)象。而實(shí)際施工中，在井筒掘進(jìn)至-83m 時(shí)出現(xiàn)涌水

4、現(xiàn)象，并在實(shí)際揭露中出現(xiàn)兩個(gè)含水砂層，其中，中砂巖平均含水62m3/h、粗砂巖平均含水85m3/h。根據(jù)煤礦安全規(guī)程立井基巖段施工應(yīng)遵循快速、打干井的原則，并遵守下列規(guī)定：（一）單層涌水量小于10m3/h的含水層段，應(yīng)強(qiáng)行穿過。（二)單層涌水量大于10m3/h 的含水層段應(yīng)預(yù)注漿堵水。三、探水、注漿方案根據(jù)駱駝山煤礦一號(hào)回風(fēng)立井井筒地質(zhì)資料及實(shí)際揭露巖層分析，該段巖層所穿過的斷層主要含水層為粗砂巖、其注漿方案具體如下：（1）根據(jù)水文地質(zhì)及實(shí)際揭露斷層條件，對(duì)一個(gè)主要含水層段施工采用二個(gè)探水與注漿段高。探水注漿起止深度為-89.9m-159.9m，段高為70m。（2）工作面注漿是以封堵巖溶及斷層

5、裂隙水為目的，采用人工砌筑砼止?jié){墊，預(yù)埋無縫鋼管作注漿孔管，用鉆機(jī)在工作面施工探水、注漿孔，將攪拌好的水泥漿液，壓入斷層含水層的裂隙中。（3）由于斷層傾角及裂隙太大，施工時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況采用短鉆、短注方案，依防涌水太大，造成淹井事故。四、注漿工程設(shè)計(jì)本措施針對(duì)實(shí)際揭露的井筒斷層裂隙，所穿通的粗砂巖含水層的相應(yīng)位置，進(jìn)行的工作面注漿，而對(duì)于其它位置出現(xiàn)的涌水則需在探水后根據(jù)具體情況另行編制注漿措施。（1） 注漿起止深度及注漿方式根據(jù)該段水文地質(zhì)條件，確定探水注漿起始深度（見下表）。注漿深度進(jìn)入不透水層約5.5m；注漿方式為，分段高下行壓入式注漿。鉆進(jìn)過程中，當(dāng)鉆孔涌水量大于10m3/h時(shí)，暫停鉆

6、進(jìn)，先注漿封水，鉆孔水量減少至10m3/h以下時(shí)恢復(fù)鉆進(jìn)至終孔。井筒含水層名稱注漿段起止深度（m）注漿段高（m）風(fēng)井中砂巖-89.9-119.930.0風(fēng)井粗砂巖-119.9-159.940.0各含水層的注漿起、止深度表（2） 注漿孔的布置及徑向傾角 根據(jù)各含水層的水文地質(zhì)條件、井筒特征、類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)計(jì)算出含水層的注漿孔數(shù)為9個(gè)。鉆孔的徑向傾角為1.50。（3） 注漿孔施工順序注漿孔9個(gè)，4#孔布置在井中正北方向，順時(shí)針編鉆孔序號(hào)，孔間距均勻布置。（見鉆孔平面布置圖）。注漿孔施工采取對(duì)稱、分組施工的原則，施工順序?yàn)?#、6#4#、8#1#、3#5#、7#， 9#做質(zhì)量檢查孔。（4） 注漿

7、壓力注漿壓力是驅(qū)動(dòng)漿液在裂隙中流動(dòng)、擴(kuò)散、充塞壓實(shí)的能量，是控制漿液距離的重要因素之一。詳見下表。注漿起止深度、段高、孔數(shù)、鉆孔徑向傾角及注漿壓力段高段次注漿起止深度（m）注漿段高（m）注漿孔數(shù)（個(gè)）鉆孔徑向傾角（0）注漿壓力（MPa）1-89.9-94.54.692.02-89.9-119.930.04152.443-119.9-159.940.04152.44注漿壓力為工作面表壓力，前期封堵大裂隙注漿取低值，后期針對(duì)小裂隙注漿取高值，注漿終壓取4.0MPa。（5） 注漿材料及漿液注入量本次注漿選用單液水泥漿。采用P.O425R普通硅酸鹽水泥漿液，含水層水泥漿液量及材料據(jù)現(xiàn)場(chǎng)注漿量實(shí)際情況調(diào)

8、整，確保達(dá)到注漿封水效果。（6）復(fù)合型止?jié){墊砼止?jié){墊為單級(jí)平底型，砼設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為C30。配合比為水泥：砂子：石子：水=1：1.58：2.93：0.48（水泥選用P.O42.5R水泥）。止?jié){墊厚度2.5m,碎石墊層厚度為2.0m，養(yǎng)護(hù)期3天。為防止止?jié){墊與井壁間漏水漏漿，要求止?jié){墊砼與井壁重疊500mm，且在重疊段，將井壁周圈用風(fēng)鎬刷出一道槽，槽深300mm，槽高350mm。砼澆筑，采用井筒施工的地面砼配制，經(jīng)底卸式吊桶下料澆注。澆注要連續(xù)施工，加強(qiáng)震搗。五、注漿孔施工注漿鉆孔采用1臺(tái)MZ120-型錨固鉆機(jī)，配60mm鉆桿，與DHD3.5沖擊器施工，鉆頭90mm，用清水作循環(huán)液。在打鉆前，要在10

9、8mm孔口管上安設(shè)108mm高壓球閥，以防鉆進(jìn)時(shí)含水層突水造成淹井事故。打鉆施工是在工作面上進(jìn)行的，鉆進(jìn)過程中，鉆孔涌水量超過10m3/h，或因巖石破碎塌孔難以鉆進(jìn)時(shí)，停鉆注漿，否則一直鉆進(jìn)直至終孔深度。終孔時(shí)要核實(shí)鉆具長(zhǎng)度，確保鉆孔深度符合設(shè)計(jì)要求。六、孔口管埋設(shè)先施工砼止?jié){墊而后埋設(shè)9個(gè)探水孔口管，將鉆機(jī)按設(shè)計(jì)的方位、孔徑、傾角固定在打鉆平臺(tái)上，預(yù)埋孔口管時(shí)，鉆孔的方位角、傾角要由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行操作，預(yù)埋過程中要及時(shí)準(zhǔn)確校對(duì)。七、注漿作業(yè)1、注漿站及輸漿管路地面配制單液水泥漿站利用現(xiàn)有設(shè)備，利用JS1000型攪拌機(jī)作為一級(jí)攪拌池，采用底卸式吊桶下放到工作面的吊桶內(nèi)，上料利用現(xiàn)有水泥人工上

10、料。2、注漿設(shè)備試運(yùn)轉(zhuǎn)注漿設(shè)備及管路安裝完畢后，必須進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，注漿系統(tǒng)要滿足最大注漿壓力和流量的要求。經(jīng)試運(yùn)轉(zhuǎn)及耐壓試驗(yàn)，設(shè)備應(yīng)無異常響聲。具體作業(yè)程序如下：(1)全面檢查注漿、攪拌系統(tǒng)及管路聯(lián)接處等。(2)注漿系統(tǒng)進(jìn)行無負(fù)荷試運(yùn)轉(zhuǎn)。(3)全系統(tǒng)聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)。(4)處理存在問題，并再次進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，直至符合要求。3、注漿作業(yè)(1)注漿作業(yè)流程：漿液經(jīng)攪拌系統(tǒng)攪拌后經(jīng)注漿泵、注漿管進(jìn)入受注巖層。(2)作業(yè)程序：當(dāng)注漿孔鉆進(jìn)到即定深度后，用清水沖孔（破碎帶不沖），直到返清水，注漿作業(yè)程序如下：接通輸漿管路壓水試驗(yàn)注漿定量壓清水沖冼輸漿管路拆洗注漿泵掃孔或鉆進(jìn)。(3)壓水試驗(yàn)：注漿前進(jìn)行壓水試驗(yàn)，沖冼

11、巖石裂隙中的充填物，提高漿液結(jié)石與巖石裂隙面的粘結(jié)強(qiáng)度及抗?jié)B能力，并根據(jù)泵壓及注入量。進(jìn)行鉆孔吸水量的測(cè)定。壓水試驗(yàn)時(shí)，盡可能采用大泵量，壓力值控制在本段注漿終壓，一般壓水時(shí)間為30分鐘，精確測(cè)量、記錄壓水段高、流量和壓力。在破碎帶壓水時(shí)間縮短或不壓水。(4)注漿壓力的調(diào)整：在注漿過程中，注漿壓力可分為初期、正常及終壓三個(gè)階段變化，當(dāng)初始濃度確定后，根據(jù)注漿壓力變化情況要及時(shí)地控制泵量，調(diào)整漿液濃度及凝膠時(shí)間等，使注漿壓力平緩地升高，避免出現(xiàn)較大波動(dòng)，直至達(dá)到注漿終壓、終量，并穩(wěn)定30分鐘以上。(5)漿液的調(diào)配單液水泥漿常用的水灰比為1.5：1、1.25：1、1：1、0.75：1、0.6：1。

12、每次注漿的初始濃度，根據(jù)壓水試驗(yàn)測(cè)定的單位鉆孔吸水量選擇。見下表：漿液起始濃度選擇表單位鉆孔吸水量（L/MIN）水泥漿濃度（水：灰）5.01.5:17.08.01.25:19.01:111.130.75:1>150.6:1當(dāng)漿液在裂隙沉析、充填階段時(shí)，若壓力不升，進(jìn)漿量不減時(shí)，應(yīng)逐級(jí)加大濃度；反之，若壓力上升快，減量也快，此時(shí)為了保證足夠的注入量，應(yīng)加入少量的速凝劑。每更換一次漿液濃度，一般持續(xù)30min。當(dāng)單液注入量接近預(yù)計(jì)注入量的40%50%，其壓力不升，進(jìn)漿量不減時(shí)，可采用低壓，間歇注漿的方法達(dá)到注漿終壓。下行初注濃度一般較大；上行復(fù)注一般較?。?）開始注漿1）關(guān)閉水泥將管路的輸出

13、閥門及孔口池壓閥門。2）打開孔口（及混合器）前的起止閥。3）打開水泥漿泵的回漿閥及進(jìn)漿閥。4) 啟動(dòng)水泥漿泵，調(diào)節(jié)流量，或用進(jìn)漿閥門調(diào)節(jié)流量。5）打開水泥漿管路輸出閥，關(guān)閉回漿閥，向巖層裂隙注漿。6）當(dāng)流量、壓力、不符合要求時(shí)，應(yīng)于調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)進(jìn)漿閥使壓力、流量達(dá)到正常注漿的要求。7）為防止因注漿時(shí)間長(zhǎng)而堵塞回路，一般每隔20min左右開關(guān)一次回漿閥，以流出少量漿液并達(dá)到暢通回路為準(zhǔn)。8）設(shè)專人看管吸漿籠頭及時(shí)清理籠頭上的糊堵物。9）注漿時(shí)機(jī)電維修人員不能離開注漿站，要精心維護(hù)注漿設(shè)備，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。（7）結(jié)束注漿：當(dāng)鉆孔注漿達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)或因裂隙較大，雖未達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，但為防止?jié){液擴(kuò)散較遠(yuǎn)，

14、按預(yù)定的本次注漿的注入量已達(dá)到要求，需結(jié)束本次注漿時(shí)，在結(jié)束之前，需壓注一定量的清水，將管路中的漿液沖洗干凈，注入量為輸漿管路和注漿孔容積的80%，然后關(guān)閉孔口球閥，卸開輸漿管路沖洗。（8）注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)1）各注漿孔的注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓值，注入量小于30L/min，穩(wěn)定30min以上。2）注漿結(jié)束時(shí)，漿液的水灰比為1：1或更稀。3）巖芯裂隙被漿液充填飽滿，具有一定強(qiáng)度，并達(dá)到設(shè)計(jì)的有效擴(kuò)散半徑。4）漿液的注入量基本達(dá)到或超過設(shè)計(jì)注入量。5）根據(jù)注漿孔最后一次注漿前壓水?dāng)?shù)據(jù)計(jì)算，地層滲透系數(shù)小于10-3。7）根據(jù)鉆孔剩余水量計(jì)算井筒涌水量小于10m3/h。（8）掃孔和復(fù)注，注漿結(jié)束后，原則上在注

15、漿段位置能托住鉆就可以掃孔，一般需46小時(shí)，掃孔后進(jìn)行壓水試驗(yàn)，當(dāng)耗水量小于20L/min，可不再注漿，進(jìn)行下一個(gè)鉆孔的鉆進(jìn)。否則應(yīng)復(fù)注。八、打鉆注漿技術(shù)要求及注意事項(xiàng)1、打鉆注意事項(xiàng)（1）開鉆前要認(rèn)真檢查鉆機(jī)安裝的牢固性、平穩(wěn)性、各部件連接是否可靠，操作手柄是否靈活，并進(jìn)行鉆機(jī)的試運(yùn)轉(zhuǎn)，確認(rèn)無誤后可進(jìn)行鉆進(jìn)。（2）檢查風(fēng)壓系統(tǒng)各管路接頭是否擰緊。（3）鉆具要擰緊，各工具及其它物品嚴(yán)防掉進(jìn)孔內(nèi)，下放和提拔鉆具時(shí)，要有專人指揮，確保安全。（4）鉆桿絲扣連接時(shí)要纏白鉛汕麻絲。2、注漿技術(shù)要求（1）注漿前對(duì)注漿材料進(jìn)行試驗(yàn)，材料的質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)條件，并找出在給定條件下漿液的最佳配比和濃

16、度。（2）注漿時(shí)必須注意注漿壓力和吸漿量的變化情況，及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，并認(rèn)真記錄，每注1m3或5min記錄一次泵壓和泵量。發(fā)現(xiàn)異常情況，及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。（3）各工程操作人員要堅(jiān)崗位，服從統(tǒng)一指揮，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)匯報(bào)，以便采取措施。（4）灰漿攪拌先加水后加灰。必須保證連續(xù)供漿、不得間斷。（5）漿液配比及濃度必須符合設(shè)計(jì)要求。（6）止?jié){墊或巖帽厚度，強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求，經(jīng)清水試壓達(dá)到設(shè)計(jì)終壓，無跑水現(xiàn)象。（7）孔口管結(jié)構(gòu)、加工、埋設(shè)符合設(shè)計(jì)要求，固結(jié)牢靠，實(shí)驗(yàn)壓力不大于注漿終壓1.2倍，孔口不跑漿。（8）灰漿池內(nèi)要不斷攪動(dòng)，確保漿液不離析沉淀。（9）每次注漿結(jié)束后，灰漿攪拌池要清洗干凈，無

17、殘漿、灰渣，注漿泵打開清洗、檢修、試運(yùn)轉(zhuǎn)，待下次注漿使用，值班技術(shù)員整理好資料，填寫注漿報(bào)告單。（10）兩臺(tái)錨固鉆機(jī)同時(shí)作業(yè)時(shí)，要布置在對(duì)稱位置上，終孔后按順時(shí)針移鉆。（11）當(dāng)注漿孔大量噴水，水壓頂鉆或出現(xiàn)塌孔噴渣無法鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)立即停鉆注漿。九、突水預(yù)防及處理本次封水注漿主要是粗砂巖預(yù)計(jì)涌水量均不超過85.5m3/h，預(yù)計(jì)突水淹井可能性不大，但是為萬無一失，施工人員必須注意：（1）上層吊盤安設(shè)一臺(tái)臥泵和臨時(shí)水箱，管、電路連接好，一旦發(fā)生涌水能及時(shí)排出。（2）吊盤位置距工作面以10m左右為宜，必須下放安全梯。（3）孔口管上必須安設(shè)高壓閥門，鉆具可通過閥體鉆進(jìn)，遇有突水征兆時(shí)，應(yīng)停止鉆進(jìn)，拔出鉆具，迅速關(guān)閉閥門進(jìn)行注漿工序，（4）井下由班長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指揮，遇有突水，要冷靜處理。一邊要提出鉆具，關(guān)閉閥門，如果突水較大，無法抽壓和關(guān)閉閥門不果，則速撤人至吊盤，提盤避險(xiǎn)。十、主要安全措施1、嚴(yán)禁酒后下井，嚴(yán)禁違章作業(yè)，認(rèn)真做好防墜工作。2、打鉆過程中隨時(shí)觀測(cè)工作面水位，若水量增加較快，應(yīng)立即拔出鉆桿，關(guān)閉閥門，測(cè)量水壓、水量，通知地面注漿。3、本次注漿屬高壓注漿，閥門及各管路要固定牢固，各接頭要擰緊，連接牢靠。4、