紅一風井壁后注漿施工安全技術(shù)措施

1、紅一煤礦風井井筒基巖段壁后深孔注漿施工、安全、技術(shù)措施一、工程概況中電投寧夏青銅峽能源鋁業(yè)集團有限公司紅一煤礦建設(shè)規(guī)模2.4Mt/a，風井井筒凈直徑為6.0m，井筒實際深度為458.925m，穿過第四系及古近系深度363.89m，井筒均采用凍結(jié)法施工，凍結(jié)深度為453.18m。根據(jù)井筒檢查孔報告分析，井筒基巖段揭露地層巖性主要為砂質(zhì)泥巖和粉砂巖，巖體裂隙發(fā)育，含水豐富。對于基巖段的凍結(jié)孔，在凍結(jié)壁解凍后，凍結(jié)孔的管壁環(huán)形空間將形成上下串通的導水通道，特別是風井外排凍結(jié)管穿過馬頭門，這樣承壓水將通過導水通道滲、涌入馬頭門兩側(cè)巷道和井筒，進而影響井筒正常提升，甚至造成淹井。因此，應及時對基巖段巖體

2、進行壁后注漿封水加固。為此，根據(jù)安徽理工大學地下工程結(jié)構(gòu)研究所對主、副、風井壁后深孔注漿封水和壁間夾層注漿封水方案設(shè)計編寫此措施。二、工程地質(zhì)及水文條件1、工程地質(zhì)條件根據(jù)井筒檢查孔資料和基巖段施工實際揭露巖性分析，揭露地層屬于石炭系土坡組(Ct)，巖性主要以泥巖、砂質(zhì)泥巖和粉砂巖為主，下部以灰黑、黑色泥巖為主，揭露段巖性完整性較差，巖體較破碎，裂隙發(fā)育。各種巖性的巖石抗外力和抗變形能力一般，易坍塌，遇水易軟化，為不穩(wěn)定弱穩(wěn)定性巖體，工程地質(zhì)性質(zhì)較差。裂隙可能連通上下含水層，形成上下含水層的通道，富水性強、導水性好。2、水文條件紅一礦井田內(nèi)無常年性地表水體，分析認為地表水對井筒的充水影響不大。

3、古近系含水層、石炭系土坡組砂巖含水層對井筒充水影響較大。凍結(jié)壁解凍后，隨著馬頭門兩翼巷道不斷掘進和硐室的開挖，掘進對上部裂隙巖體造成的多次擾動可能會使上下含水層之間水力聯(lián)系加強，承壓水通過導水通道和裂隙會造成掘進工作面涌水量增大，進而對巷道掘進造成影響，造成大的損失。通過井筒檢查孔和施工資料分析，凍結(jié)壁解凍后，凍結(jié)孔、管環(huán)形間隙導水以及基巖段井筒和馬頭門滲、漏水的威脅主要來自古近系及基巖風化帶孔隙裂隙含水層和石炭系土坡組砂巖裂隙孔隙含水層，古近系及基巖風化帶孔隙裂隙含水層為中等富水性，石炭系土坡組砂巖裂隙孔隙含水層為弱富水性。根據(jù)紅一礦提供的資料，風井古近系及基巖風化帶孔隙裂隙含水層預計涌水量

4、151.81m3/h，涌水量均較大。三、注漿施工方案1、注漿段高及注漿范圍由風井外圈凍結(jié)管分布圖及風井凍結(jié)孔剖面圖可知，采用全深凍結(jié)時，外圈單號孔共有21個凍結(jié)孔達到深度為455.0m，其中位于雙層井壁壁座和馬頭門之間共有34.5m，凍結(jié)孔離井壁內(nèi)緣設(shè)計距離為5.85m，開孔間距為2.412m。 圖3-1 風井外圈凍結(jié)管分布圖 R3000R3800R4000R4300R4550R3800R5000R6750R8850140m225m335m414m455m369m235m407m圖3-2 風井凍結(jié)孔剖面圖實際施工中共有7根外圈凍結(jié)管穿過馬頭門，分別為W1、W3、W19、W21、W23、W39和

5、W41，具體位置如圖3-3所示，因此確定注漿段為壁座底至馬頭門頂板，共計34.5m。為有效封堵凍結(jié)孔的管、壁環(huán)形間隙，注漿孔深應超過外排凍結(jié)管一定范圍，結(jié)合注漿封水設(shè)計理論和凍結(jié)孔鉆孔偏斜情況，設(shè)計本次注漿孔深為8m。圖3-3 風井注漿段高及注漿范圍示意圖2、注漿孔布置共設(shè)計6排注漿孔，排間距5.0m。每排布置8個孔，共設(shè)計注漿鉆孔48個，上下排錯孔布置，如圖3-4圖3-5所示。圖3-4 風井注漿孔布置圖圖3-5 風井注漿孔布置平面圖孔口管選用42×5mm長無縫管，長度為600mm。一端50mm外扣，另一頭為400mm馬牙扣，馬牙扣一端纏上生麻，用大錘打進鉆孔內(nèi)。注漿方式采用上行式注

6、漿。3、注漿材料選擇擬定先采用單液普通水泥漿液為主，先進行試注，根據(jù)注漿效果（如注漿量小）考慮改用超細水泥漿液，水泥-水玻璃雙液漿為輔。a、單液普通水泥漿液注漿材料采用普通硅酸鹽水泥，水灰比1:0.71:1。b、單液超細水泥漿液注漿材料采用1250目超細微粉水泥，水灰比1:0.71:1。c、水泥-水玻璃雙液漿在單液普通水泥漿的基礎(chǔ)上加水玻璃制成。水玻璃為濃度40Be，23.0模數(shù)的堿性水玻璃。注漿管注漿混合器延長管封堵器注漿泵管路水泥漿A液水玻璃管路管路4、注漿量計算水泥漿液注漿量采用下式進行估算：V= （R擴2- r2)H注·n·/M式中：V預注入漿液總體積，m3； R漿

7、液平均擴散半徑，孔深8m+井筒半徑3m=11m； r井中至井筒外壁的距離，3.8m；H注注漿段高；n受注漿巖石平均裂隙帶，由于實際揭露巖性裂隙較發(fā)育，取受注體積的4%；有效充填系數(shù)，取0.9；M漿液結(jié)石率，取0.85；經(jīng)計算，累計需注入漿液體積為530m3。本次預注漿主要以單位水泥漿為主，少量使用C-S雙液漿，預計水玻璃占總注入漿液體積的5%，則：單液漿體積為：V單=V總×95%=530×0.95=504m3水玻璃的體積為：V雙=V總×5%=530×0.05=26m3單液水泥漿水灰比平均按0.75:1計算，則需普硅水泥400噸。水玻璃按40Be計算，共比

8、重為1.32，則需水玻璃的重量：GS=VS×1.32 =26×1.32= 34(t)實際材料消耗量應根據(jù)現(xiàn)場注漿效果進一步確定。5、注漿壓力一般來說，注漿壓力是表示注漿材料在地層內(nèi)滲透時所遇到的阻力，它受下列因素的明顯影響：受注地層的成層狀況和含水條件、注漿方法（注漿管結(jié)構(gòu)等）、漿液材料的性質(zhì)（粘度、凝膠時間等）。注漿壓力可根據(jù)（1）式進行計算，同時必須考慮井壁的強度，應在井壁承受范圍內(nèi)。 （1）式中：-靜水壓力；-系數(shù)，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)和水文地質(zhì)條件確定，取值范圍1.53.0；-常數(shù)，取值范圍24MPa，與注漿深度有關(guān)，淺取小，深取大。經(jīng)計算，注漿壓力應隨著井筒深度的增加控制

9、在6MPa8MPa。實際注漿壓力應根據(jù)現(xiàn)場施工情況進行調(diào)整。對于馬頭門上口第一排注漿孔，由于其離馬頭門頂板上部只有2.0m，考慮到注漿時對馬頭門壓力傳導明顯，因此此排注漿孔注漿壓力應控制在5MPa以內(nèi)。6、壁后深孔注漿工藝注漿作業(yè)按照以下順序進行：造孔安裝孔口管安裝防噴裝置延伸造孔試壓漿液制作注漿。注漿作業(yè)及勞動組織：（1）注漿準備基巖段深孔注漿，基巖段堵水時，造漿站布置在馬頭門北門繞道，在繞道安放一臺注漿泵、一個水玻璃桶和一個清水桶。水泥漿、水玻璃通過造漿站經(jīng)注漿泵對井壁進行注漿?；鶐r段加固時，造漿站設(shè)在地面，由JS-500攪拌機拌漿，沿風水管路安設(shè)25mm高壓管路。水泥漿液經(jīng)D90注漿泵沿

10、25mm高壓管路井壁壁間注漿。在罐籠頂部焊接2排共4個架桿管(3mm厚，500mm長)，每排架桿管上用架桿卡子固定1根架桿管，在鋼管上安放木板（55mm厚）搭建工作盤，木板應與鋼管用鐵絲綁牢，保證木板與井壁密閉，無縫隙。在井壁上按照設(shè)計用YT28型風鉆，用42mm “一字”型鉆頭打眼，要求鉆孔平直不變位；孔打好后要立即用清水沖洗干凈，孔口管選用42×5mm長無縫管，長度為600mm，一端50mm外扣，另一頭為400mm馬牙扣，馬牙扣一端纏上生麻，用大錘打進鉆孔內(nèi)，保證錨固力，然后安裝高壓球閥門，安裝混合器，再用28mm錨桿鉆頭套孔，將孔鉆至設(shè)計位置（孔深8m）后，連接輸漿管路系統(tǒng)，安

11、裝完后檢查連接是否正確。注漿系統(tǒng)形成后，必須對注漿泵和整個管路進行試運轉(zhuǎn)及耐壓試驗。每次注漿前，應先測靜水壓力，然后用清水作壓水試驗，以便檢查注漿管的止?jié){效果及周圍井壁的情況。管路連接好后，要關(guān)閉進將閥門，打開各管路閥門，開泵用清水試壓，標準為注漿終壓的1.5倍，持續(xù)1015min，無漏水為合格。（2）注漿操作 注漿前按選定的配比配制漿液。 注漿前對管路系統(tǒng)連接及通訊系統(tǒng)檢查，管路連接準確，通訊通暢。 注雙液漿時,先把吸水玻璃籠頭放入水玻璃桶內(nèi)，注10秒后,再把吸水泥漿籠頭放入水泥漿桶內(nèi),正式注漿。結(jié)束時,先把吸水玻璃籠頭放入清水桶內(nèi),再把吸水泥漿籠頭正式放入清水桶內(nèi)，打開卸壓閥，關(guān)閉進漿閥，

12、沖洗管路，以防止管路堵塞。 經(jīng)常觀測進漿量，防止管路堵塞。注漿時設(shè)有經(jīng)驗的老工人觀察壓力變化和檢查管路是否通暢，如發(fā)現(xiàn)堵塞應停泵處理。 注漿時由專人記錄漿液消耗量，注漿時間及注漿壓力等數(shù)據(jù)。 注漿過程中安排有經(jīng)驗的老工人嚴密監(jiān)察井壁狀況，發(fā)現(xiàn)異常立即停止注漿，果斷處理并及時匯報。 正常注漿施工過程中，工作面作業(yè)人員要經(jīng)常打開泄?jié){閥，觀察進漿情況，嚴防進漿閥堵塞，避免壓力達到設(shè)計要求后，不能及時泄壓。 注漿結(jié)束后及時清洗注漿管路。 封孔采用雙液漿，切實做到填滿搗實絕不留后患。、注漿結(jié)束標準當達到終壓時，即注漿結(jié)束；注漿孔不進漿，則注漿結(jié)束。注漿達到終壓時,吸漿管即放入在清水中,關(guān)閉進漿閥,打開卸

13、壓閥,用清水沖洗管路及注漿泵。四、勞動組織實行三八制作業(yè)，具體人員配備見下表。人員組織配備表作業(yè)方式工種小班出勤大班出勤合計三八制運輸工26材料員11機修工13信號工26把鉤工39電工13鉆工（注漿）412司泵工26拌漿工26技術(shù)員13班長13合計19158五、施工技術(shù)、質(zhì)量、安全管理1、施工技術(shù)和質(zhì)量管理1、注漿材料的質(zhì)量性能必須滿足設(shè)計要求和規(guī)范要求。2、注漿過程中，可根據(jù)實際情況，適當調(diào)整漿液配比，使配比更加合理,以確保注漿效果。 3、嚴格交接班制度，交接班時井下情況要交接清楚。4、司泵工要密切注意壓力表變化情況，嚴防超壓，同時作好注漿泵清洗和維修工作。5、吸漿籠頭應加設(shè)過濾罩，籠頭工要

14、密切注意吸漿情況，發(fā)現(xiàn)異常,及時停泵檢查。6、卸壓員要嚴格按操作規(guī)程開、關(guān)閘閥，不得有誤；必須保證始終有一個球閥暢通(進漿閥或卸漿閥)。7、注漿孔深度和注漿壓力不得超過措施規(guī)定值。8、記錄員要對注漿情況做好原始記錄，對本班出現(xiàn)的重大問題及時上報。每次注漿自壓水試驗至注漿結(jié)束全過程都必須系統(tǒng)觀測并記錄泵壓、吸漿(水)量、注漿(水)量及漿液配比、材料消耗等原始數(shù)據(jù)，作為分析注漿效果的依據(jù)。9、 注漿管固定要牢靠，注漿管一定要打入孔中，只留端部絲扣部分，外露長度不超過50mm。10、壓力表必須安裝在水玻璃漿液的管路上，發(fā)現(xiàn)壓力表失靈應及時更換。11、井下工作人員要隨時觀察井壁有無漏漿及有無井壁開裂現(xiàn)

15、象，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。12、注漿人員要嚴格掌握漿液濃度和配比，工作時，嚴防其他物品進入漿液內(nèi)，水泥漿要過篩后才能放入漿液桶內(nèi)。13、為提高注漿堵水效果，如果注漿壓力長時間不上升，可考慮將漿液調(diào)稠一級配比；反之，如果注漿壓力上升太快，可將漿液濃度調(diào)稀一級配比。14、注漿結(jié)束標志：單孔： 1、注漿孔進漿量小于30L/min。 2、注漿壓力達到設(shè)計壓力。 井筒：按設(shè)計方案，施工措施要求全部注漿孔結(jié)束。15、掃孔、復注：一次注漿量如果大于50m3或注漿時間持續(xù)6個小時仍達不到結(jié)束標準，可以結(jié)束本次注漿。在注漿結(jié)束后46小時后掃孔，然后再行注漿。16、止?jié){塞拔出后，用和好水泥填滿搗實，孔口要平整。17、

16、 要確保注一孔，成功一孔。18、孔深必須按設(shè)計,打眼時在釬子上按設(shè)計孔深作記號。19、各孔結(jié)束或每班結(jié)束均要用清水清洗注漿泵及注漿管路至少20分鐘。2、施工安全注意事項1、注漿工作盤要安全可靠。在罐籠頂部焊接2排共4個架桿管(3mm厚，500mm長)，每排架桿管上用架桿卡子固定1根架桿管，在鋼管上安放木板（55mm厚）搭建工作盤，木板應與鋼管用鐵絲綁牢，保證木板與井壁密閉，無縫隙。 2、井上下保證信號、通訊暢通，工作臺上要有良好的照明。 3、打眼時，嚴禁操作人員正對風鉆。4、打眼時在即將穿透井壁時停一下，觀察無異常時再進行鉆進。5、造孔注漿期間馬頭門兩側(cè)10米以內(nèi)拉線警戒，嚴禁站人。 6、風鉆

17、、掃眼器與壓風管、注漿管絲扣應擰緊并用鐵絲聯(lián)好，以防脫扣傷人。 7、所有工作盤上工作人員，都必須系保險帶且生根牢固。工作盤上所有工器具都必須用繩索或鐵絲與罐籠連接起來，防止工器具的墜落。 8、井下注漿人員佩戴防護眼鏡、膠質(zhì)手套。攪拌灰漿人員戴防塵口罩。 9、注漿時，井下工作人員都要注意觀察井壁，發(fā)現(xiàn)異常立即停泵處理。 10、注漿時，止?jié){塞前方嚴禁有人，以防止?jié){塞高壓時射出傷人。 11、注漿開啟球閥，看管吸漿籠頭人員一定要與注漿泵操作人員配合好，以免高壓傷人事故發(fā)生。12、吸漿籠頭應加過濾罩，以免籠頭糊死，籠頭工要密切注意吸漿情況，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。 13、嚴禁攜帶煙火下井，嚴禁酒后下井。14、

18、風鉆、注漿管、鉆釬、工具等必須放置平穩(wěn)牢固。15、在罐籠上作業(yè)人員，要佩戴保險帶并生根牢固。16、打眼時，風鉆腿要蹬實，操作人員站立兩側(cè)，后方不得站人。17、從注漿泵到注漿管及輸漿管路，各種連接絲扣必須擰緊上牢，注漿時，工作人員不要站在所注孔正前方，開啟球閥人員應站立在注漿管兩側(cè)。18、各工種要嚴格按本工種操作規(guī)程操作，由隊長以上管理人員統(tǒng)一指揮，嚴禁違章指揮、違章作業(yè)。19、注漿時不得隨意停、開風水，必要時要事先通知，待注漿泵及管路沖洗干凈后，方可停電、停風。20、由于罐籠松、起頻繁，每次松、起，井下信號工必須與地面信號工、絞車工聯(lián)系好，作好提升位置記號。21、本措施要向所有參與本次注漿的施工人員和管理人員傳達學習。 3、常見事故及特殊情況處理1、注漿中發(fā)現(xiàn)壓力突降而吸漿量突然增大，或已注入一定量的漿液而注漿壓力仍不見回升時，說明漿液進入孔隙或裂隙泄漏。此時應查明原因，可采取加大水泥漿濃度，縮短凝固時間等方法處理。2、注漿中發(fā)現(xiàn)泵壓驟升，可能是注漿管路堵塞，應立即停泵檢查，找出原因，及時處理，以保證注漿工作