龍?zhí)裂氐V南風井注漿方案09.03.20

1、龍?zhí)裂氐V南風井-108米井筒工作面涌水的封水治理方法及中深孔預注漿施工施工組織設計攀鋼集團冶金工程技術有限責任公司 特種分公司 二00九年三月匯簽表工程名稱：和成礦業(yè)龍?zhí)裂罔F礦井巷及井下相關工程總包單位：中鋼集團馬鞍山勘察設計有限公司施工單位：攀鋼集團冶金技術有限公司方案名稱：南風井-108米井筒工作面涌水的封水治理方法及中深孔預注漿施工方案內 容簽 字日 期審 核施工負責人編 制 人技術負責人質量負責人安全負責人龍?zhí)裂氐V南風井-108米井筒工作面涌水的封水治理方法及中深孔預注漿施工方案一、工程施工概況： 龍?zhí)裂罔F礦南風井設計凈直徑3m,井深128m(其中由于-120m中段平巷掘進排碴及排水的

2、需要，井筒需增加延伸長度8m)，井頸段+6.8m至-68.65m，井壁砼300×2=600mm，為C40鋼筋砼井壁；壁座-68.65m以下為C25砼，300mm厚素砼井壁。井口封口盤盤面標高+6.8m?，F(xiàn)井筒掘進已到-108.0m,井壁襯砌至-107.0m.1、圍巖揭露情況從南風井現(xiàn)掘進位置-108m地質來看，巖性為弱風化新鮮白云巖及方解石巖，巖體較破碎，其中白云巖巖石堅硬，方解石巖則屬軟巖。地質預報在-112m以下巖性為含礦大理巖、角礫狀大理巖，含礦角礫巖及礦體，屬較軟巖，層狀結構或碎裂鑲嵌結構，巖體較破碎至破碎，巖石強度較低。局部會有溶洞及含水大裂隙，地下水豐富，水頭高。2、涌水

3、情況 2009年3月2日下午掘進，鉆孔探水后無涌水，三點十八分響炮，一小時通風排煙后，施工人員下井出渣,發(fā)現(xiàn)井筒出現(xiàn)涌水，且涌水量較大已淹至-95m左右。隨后立即組織人員組裝水泵并下放至井筒抽水，在正常排水后，由我項目部施工人員測量并記錄井中水位標高。3月3日經測算涌水量達180m3/h，經過連續(xù)3天不間斷的排水，自3月6日開始涌水量保持在120m3/h左右，井筒內涌水量補給來源穩(wěn)定，其水壓將在1.1Mpa左右。二、工作面涌水封堵方法：1、基本方法：由于井筒工作面的涌水較大，放炮后的松碴還未出，不能將工作面的涌水完全抽干，因此不能準確定位涌水點，本方案擬采用填碎石、澆灌砼止?jié){墊及盲注水泥漿封水

4、的方法，為下一步工作面采取中深孔預注漿創(chuàng)造條件。2、排水：先用潛水泵將井筒內的水抽至最低水位（距松碴面約2米左右）。為了縮短抽水時間，應加大水泵抽水能力并保證兩臺水泵同時抽水，抽水量應大于最大涌水量三分之一以上。當井筒內的水位抽至最低水位后，用一臺水泵維持抽水。根據(jù)已經實測的最大涌水量，此水泵應選用流量Q=180m3/h的多級潛水泵，并需另外準備一臺備用。備用水泵應將電纜線及排水管接頭聯(lián)接好、放在吊盤下層盤上隨時備用。3、下放水泵濾水套桶：為了控制在填碎石層及澆灌砼止?jié){墊時期的涌水水位，保證在此期間的施工不受影響，在井筒水位降到最低水位后，立即下放和固定水泵濾水套桶，并將水泵放入濾水套桶內繼續(xù)

5、抽水。濾水套桶采用=8mm鋼板預先卷曲并焊成直徑D=500mm的圓桶，濾水套桶下端2.2米長的周邊用火焊割成直徑15mm25mm濾水孔眼，孔眼間距=100mm200mm。濾水套桶長度根據(jù)填碎石層及砼止?jié){墊厚度決定，本方案確定長度為6米。在濾水套桶的上口，還需加設封閉桶蓋，在封水注漿時當套桶內涌水降低至3m3/h時，停止桶內抽水，桶蓋用16mm螺栓與套桶密閉聯(lián)接。4、埋設注漿套管及填碎石層：當使用地表卷揚下放和固定水泵濾水套桶后，先要埋置注漿套管。注漿套管使用108mm鋼管，長度5.8米，管頭處接有4吋閘閥（抗壓力大于4Mpa）。注漿套管下端2.2米長的管壁用火焊割成花網孔眼。注漿套管埋設間距為

6、1.5米，共需埋設5根，上口安裝DN100的閘閥5個。然后即可開始填碎石層。碎石層填2.5米厚。填碎石時要均勻攤鋪，用已有的溜灰管從井口下料，從吊盤處用串筒接至作業(yè)面，操作人員在吊盤或吊桶上控制串筒口的溜放位置。碎石為混凝土用粗骨料，顆粒度越大越好（4080mm）。在填碎石層時，注意水泵的排水正常，以及水位的上升速度和高度。5、澆灌砼止?jié){墊：碎石層填到規(guī)定厚度以后，立即開始澆灌砼止?jié){墊。砼止?jié){墊澆灌厚度根據(jù)經驗數(shù)值確定為3米。采用C40砼澆灌并振搗密實，砼料在地面攪拌、仍用溜灰管及串筒下料。為了增加砼止?jié){墊與原有井壁砼之間的摩擦力及接茬的密實性，應將原砼井壁人工鑿毛。為了提高砼止?jié){墊的早期強度

7、，可在砼攪拌時添加早強劑。6、工作面封水注漿：當砼止?jié){墊澆灌完畢并達到設計強度的50%時，開始通過預先埋設的注漿套管對碎石層進行封水注漿。此封水注漿為單液水泥漿注漿。注漿參數(shù)選擇如下：水泥漿水灰比：0.5：11：1之間。漿液擴散半徑：因該次注漿為封水注漿，僅對松石及碎石層進行注漿，達到固結及封水的目的，因此本次注漿的漿液擴散半徑選擇為：R=1m。注漿孔間距：L=（1.31.5）R=（1.31.5）×1 選取L=1.5m。注漿壓力：PH=（22.5）H/100 式中：H受注點到靜水位的水柱高度，-108m+4.0 m，H=112 m。 水密度，取=1.1。 PH=（22.5）H/100

8、=（22.5）×112×1.1÷100=2.4643.08(Mpa)。 取PH=3.5 Mpa。本次注漿量估算：參考礦山井巷工程施工及驗收規(guī)范中：漿液注入量計算式Q=AR2HnB/m計算，式中：A漿液消耗系數(shù)，為1.21.5，取1.3。R以井筒中心為基點的漿液有效擴散半徑，取2.0mH注漿段高,本次為6.5mn巖層平均裂隙率，本次為松石及碎石層，取0.3B漿液充填系數(shù)，取0.95m漿液結石率,取0.85。漿液注入量Q=AR2HnB/m=1.3×3.14×22×6.5×0.3×0.95÷0.85=35.59

9、m3。此注漿總量為理論計算結果，施工時可能有出入，應以注漿原始記錄為準。7、封水注漿的勞動組織：封水注漿工序多，要求工序銜接緊湊，因此施工組織安排要合理，使各道工序協(xié)調動作。排水到位后，按方案先制作、安設水泵慮水桶及孔口管并安裝好水泵和管線，然后填碎石層，再澆注止水墊砼,最后進行封水注漿施工，施工分三班作業(yè)。人員配備如下表：勞動力組織人員配備表施工班組工種人數(shù)工作安排安裝班班長1×3組織施工指揮與檢查施工，保證安全作業(yè)焊工2×3負責濾水桶及孔口管制作、安裝的焊接鉚工、鉗工3×3負責濾水桶及孔口管制作、安裝注漿班班長1×3組織指揮與檢查施工，保證安全作業(yè)技

10、術員1×3負責注漿配比，檢查注漿質量記錄員1×3負責記錄施工中泵壓力，孔口壓力，流量等數(shù)據(jù)司泵工2×3操作注漿泵，按設計要求操作灰漿配制工5×3按要求配漿注漿工2×3注漿操作其他輔助人員把鉤工1×3摘掛吊桶及裝卸材料水泵工3×3負責排水信號工3×3負責井上下信號聯(lián)系機電維修工2×3負責鉆孔班所有設備維修絞車司機4×3負責提升絞車運轉合計938、封水注漿的工期安排：制作、安設水泵濾水桶及孔口管72h，填碎石層、澆注止水墊砼8h, 止?jié){墊養(yǎng)護期35天，封水注漿施工二十四小時作業(yè)，碎石層封水注漿預計時

11、間2h/孔×5孔=10h，碎石層注漿完畢后養(yǎng)護期23天。9、封水注漿的主要設備及材料計劃：注漿主要設備及材料計劃表序號材料名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注1注漿泵2TGZ-120/105臺12攪拌機LJ-200臺13空壓機壽力20臺14潛水泵臺2流量180m3/h5電焊機YB-400臺26波美度計2050波美度根27孔口管Ø108×4.5×6500mm根58水泵濾水管Ø500×10×6500mm根19注漿管2寸高壓膠管m2×1010高壓閘閥D=Ø108mm,4.0MPa個511水泥P.O42.5t按施工用量12漿

12、液桶0.5m3個21.2m3個113乳膠手套雙5014防護眼鏡付3015工字鋼20m1016鋼板201.017鐵線8#518麻絲kg510、封水注漿中的安全施工事項：10.1涌水監(jiān)報和監(jiān)控量測在施工中貫徹始終。 10.2施工排水系統(tǒng)要完備，疏排及時，嚴防涌、積水。 10.3針對大量涌水注漿施工的特點和要求，嚴格執(zhí)行安全實施細則。 10.4加強全員安全意識教育，堅持安全第一的思想，不盲目施工，以防止安全隱患的發(fā)生。 10.5要配備一臺應急水泵，作為應急時使用。 10.6注漿作業(yè)人員戴口罩、眼鏡和軟手套，以防止水泥粉塵和水玻璃溶液對人體造成傷害。 10.7要有良好的照明條件，注意用電的安全檢查工作

13、，嚴防井筒漏電、跑電現(xiàn)象。 10.8做好備用電的準備工作，嚴防緊急停電。10.9作好使用前井筒提升系統(tǒng)的檢查工作，確保系統(tǒng)的正常安全使用。三、工作面中深孔預注漿方法：當南風井-108 m井筒工作面實施完成封堵涌水后，即可按本方案實施中深孔的工作面預注漿。預注漿從井下的砼止?jié){墊（標高-102.5 m）起，至井底以下：標高-133 m止，注漿段高30.5 m。1、預注漿基本方法：采用KQJ-100B型潛孔鉆機，先按設計孔位（井筒內沿2.6米直徑的圓周上布5個孔、井中心1個孔）和傾角（見附圖）鉆130mm的孔，孔深2.5m，鉆完孔后，埋設孔口管。埋孔口管時，孔內灌水泥砂漿（沙子要過篩）后埋入108&

14、#215;4.5×2500mm的孔口管，孔口管采用無縫鋼管制作，每根長2.5m，孔口管上焊纏8#鐵絲，上端頭焊有和4"高壓球閥相連接的法蘭盤，法蘭盤露出巖面300mm。在孔口管達到養(yǎng)護期后用90mm的鉆頭在管內鉆進，鉆進時，孔口管上必須安裝高壓球閥。鉆孔時，當涌水量較大時必須停止鉆孔，拔出鉆桿，關閉閥門。在單孔出水量達6m3/h或6個鉆孔總出水量達到20m3/h時，必須進行工作面注漿。注漿至終壓后待漿液終凝后掃孔，如發(fā)現(xiàn)掃到原孔深，孔內仍有涌水，需進行復注。孔內無水，則繼續(xù)加深鉆孔，直到鉆孔達到終孔深度。6個注漿孔依次注漿完成后，在井中鉆檢查孔三個，檢測注漿效果，鉆孔參數(shù)同

15、注漿鉆孔。2、注漿參數(shù)確定：漿液性質：水泥、水玻璃雙液漿：即C-S漿液。水泥漿水灰比：0.5：12：1之間。水玻璃濃度：35Be40Be之間。水泥漿與水玻璃（雙液漿）體積比：水泥漿：水玻璃=1：01：0.8之間(注漿過程中根據(jù)注入量、壓力、堵水情況靈活調整)。漿液擴散半徑： R=103式中：為裂隙平均寬度，取=6mm。R=103=103×6mm=6m注漿孔間距：為加強注漿效果，選取L=1.63m。注漿壓力：PH=（22.5）H/100 式中：H受注到靜水位的水柱高度，-133m+4.0 m，H=137 m。 水密度，取=1.1。 PH=（22.5）H/100=（22.5）×

16、137×1.1÷100=3.0143.768(Mpa)。 取PH=3.04.0 Mpa。本次注漿量估算：參考礦山井巷工程施工及驗收規(guī)范中：漿液注入量計算式Q=AR2HnB/m計算，式中：A漿液消耗系數(shù)，為1.21.5，取1.5。R以井筒中心為基點的漿液有效擴散半徑，取7.8mH注漿段高,本次為30.5mn巖層平均裂隙率，取0.05B漿液充填系數(shù)，取0.95m漿液結石率,取0.85。漿液注入量Q=AR2HnB/m=1.5×3.14×7.82×30.5×0.05×0.95÷0.85=488.4m3。此注漿總量為理論計算

17、結果，施工時若遇大裂隙或溶洞注漿可能有出入，應以注漿原始記錄為準。3、注漿施工： 注漿孔施工設備選擇擬選用KQJ-100B潛孔鉆機鉆孔，選用D-90鉆頭配Ø50mm鉆桿打注漿鉆孔。施工順序每鉆孔的施工順序為：鉆孔遇水注漿凝固掃孔鉆進遇水注漿鉆眼至全深注漿封孔掃孔鉆眼至全深 鉆注方式根據(jù)本次注漿的特點，決定采用分段下行式壓入注漿的方法，涌水量超過3m3/h停鉆即注，待漿液終凝后掃孔，如發(fā)現(xiàn)掃到原孔深，仍然有不小于3m3/h的涌水，需進行復注，直到達到注漿結束的標準后，方可開新孔。注漿壓力 注漿壓力是給預注擴散，充塞、壓實的能量，根據(jù)井筒工作面預注漿，注漿壓力一般大于靜水壓力，注漿終壓一

18、般為P0的22.5倍，本次工作面注漿最深處為標高-133m，根據(jù)井筒靜止水位埋深為137m，則靜水壓力為1.37MPa，初步定為注漿終壓為6.0-8.0MPa。漿液配比此次注漿以單液漿為主，單液漿起始濃度先稀后濃，當涌水量大時要及時封堵，可采用水泥-水玻璃雙液漿，單液漿加入外加劑（三乙醇胺和工業(yè)食鹽，三乙醇胺和工業(yè)食鹽分別加入水泥重量的0.5和5）。漿液起始濃度的確定，通常根據(jù)注漿前壓水實驗時鉆孔的最大水量來選擇，漿液的起始濃度可根據(jù)下表來確定鉆孔最大吸水量（L/min）漿液濃度（水：灰）60-802：180-1501.5:11502001.25:1或1：1>2000.5：1或雙液 稀漿

19、結石率低，大量使用稀漿，必然增大擴散范圍，造成漿液流失和延長注漿時間，經常使用水泥漿液濃度為水灰比2：1、1.5：1、1.25：1、1：1、0.8：1等五個等級，其漿液配比見下表：漿液配比表水灰比水泥（袋）水（L）三乙醇胺（kg）食鹽（kg）比重(g/cm3)體積(m3)0.8:1187200.484.81.621.0371:1157500.383.81.501.0021.25:1138120.333.31.421.0301.5:1118250.282.81.371.0092:199060.232.31.291.0513:169750.181.81.211.053漿液的配制在地面進行，根據(jù)井下

20、壓水實驗的結果，配制所需的水泥漿液，漿液濃度是先稀后濃，若壓力不上升，吸漿量變化不大，應逐漸加大濃度，反之，若壓力上升快，吸漿量變小，可降低漿液濃度，以保證有足夠的注入量，在涌水量較大，需及時封堵時，可用雙槳液注漿，注漿工作結束后，注入一定量清水，把管路沖洗干凈，孔內漿液終凝后，再掃孔，重做壓水實驗，當吸水量小于20L/min時，可不再注漿，大于該值，應當復注。4、注漿工藝 注漿設備選擇 擬選用2TGZ-120/105型注漿機，漿液攪拌采用攪拌機攪拌，注漿泵安置在吊盤下層，在旁邊放置兩個0.5m3鐵桶存放水玻璃和儲存清水，一個1.2m3鐵桶存放水泥漿。壓力和流量的測定及壓水實驗a、壓力鉆孔出水

21、后，提出鉆具，接好注漿系統(tǒng)，關閉進漿閥和泄壓閥，待壓力穩(wěn)定后，讀出壓力表數(shù)據(jù)。b、流量注漿系統(tǒng)接好后，打開泄?jié){閥，如水量較小，用普通秒表測定，容積法測量鉆孔涌水量，如鉆孔涌水量大，用吊桶測出涌水量。c、壓水實驗在注漿開始之前，向鉆孔壓清水，檢查鉆孔吸水量，以確定漿液起始濃度。壓水實驗盡可能采用大泵量，應使壓力控制在注漿終壓范圍內，壓力持續(xù)1-20分鐘無異常即可注漿。 漿液的配制漿液的配制在地面進行，根據(jù)井下壓水實驗的結果，配制所需的水泥漿液，漿液濃度是先稀后濃，若壓力不上升，吸漿量變化不大，應逐漸加大濃度，反之，若壓力上升快，吸漿量變小，可降低漿液濃度，以保證有足夠的注入量，在涌水量較大，需要

22、及時注入水泥，水玻璃雙液注漿，注漿工作結束后，注入一定量清水，把管路沖洗干凈。 注漿工藝流程注漿工藝流程是從配制漿液開始，到漿液進入含水層裂隙的作業(yè)程序。a、地面攪拌站利用地面攪拌機拌料，嚴格按漿液設計配合比拌制漿液，水泥漿攪拌好后用小吊桶運至井底b、注漿機泵站2TGZ-120/105型雙液注漿泵安裝在下吊盤上，吊盤上需布置儲漿桶、清水桶和水玻璃桶，注漿泵吸漿管，直接由儲漿桶吸漿。c、工作面注漿系統(tǒng)和孔口管用法蘭盤連接，注漿系統(tǒng)的進漿閥與連接注漿泵的高壓膠管相連接，系統(tǒng)全部就緒后，由工作面人員通知吊盤上司泵工，開泵壓水實驗，壓水之后，根據(jù)鉆孔吸水量，吊盤工通知地面人員所需漿液水灰比。根據(jù)泵壓和

23、孔口管壓力的變化，當班注漿指揮人員，決定調整漿液的水灰比，當達到注漿終壓和進漿量太小時，指揮人員決定停止注漿。 注漿效果檢驗6個注漿孔注漿結束后之后，在井筒布置圈徑之內，布置檢查孔，鉆孔一次達到終孔深度，檢查鉆孔涌水量，涌水量小于2m3/h時，可結束本段注漿。 注漿效果分析注漿是隱蔽性的施工工程，為保證工程質量，以獲得良好的封堵效果，應從施工開始到注漿結束，對全過程的每一孔段都詳細記錄，為注漿效果的分析提供資料。a、技術資料的分析對每個孔的每一孔段注漿中注漿壓力、流量、漿液濃度，吸水量的變化進行分析，判斷注漿施工是否合格。b、檢查孔資料的分析、檢查孔終孔后，如有涌水，測量水壓、水量，換算成大井

24、涌水量，看大井涌水量是否小于2m3/h，如果檢查孔經計算出的大井涌水量均小于2m3/h，就可以認為裂隙的漿液充填飽滿、密實，可結束注漿。注漿工作的注意事項a、由于攪拌站設在地面，注漿泵、鉆機布置在工作面，因此，地面、吊盤、工作面之間必須設置直通電話和聲光信號，保證注漿施工安全，順利的進行。b、在注漿過程中孔口安裝壓力表，每班指派專人觀察壓力的變化，注漿過程中，防止突然升壓，超過注漿終壓，及時要關閉注漿閥。5、注漿施工勞動力組織及工期注漿施工分三班作業(yè)，見水即注漿，預計工期4天/孔×6孔=24天，檢查孔及收尾需6天，預注漿施工總計需30天。人員配備如下表： 勞動力組織人員配備表施工班組

25、工種人數(shù)工作安排打鉆班班長1×3組織施工指揮與檢查施工，保證安全作業(yè)機具2×3負責鉆機正常運轉，鉆孔不得偏斜鉆工4×3負責鉆具拆換，提落鉆桿，不得掉鉆桿注漿班班長1×3組織指揮與檢查施工，保證安全作業(yè)技術員1×3負責注漿配比，檢查注漿質量記錄員1×3負責記錄施工中泵壓力，孔口壓力，流量等數(shù)據(jù)司泵工2×3操作注漿泵，按設計要求操作灰漿配制工5×3按要求裴江注漿工2×3注漿操作其他輔助人員把鉤工1×3摘掛吊桶及裝卸材料水泵工3×3負責排水信號工3×3負責井上下信號聯(lián)系機電維修工2

26、×3負責鉆孔班所有設備維修絞車司機4×3負責提升絞車運轉合計966、注漿主要設備及材料計劃表注漿主要設備及材料計劃詳見附表7、安全技術措施（1）、注漿期間除應執(zhí)行立井井筒的安全措施外，還應嚴格執(zhí)行以下安全措施（2）、在鉆孔之前，必須檢查排水系統(tǒng)是否正常，各泵是否正常運轉。必須確保水泵有備用泵，防止水泵在鉆孔過程中出現(xiàn)故障。（3）、開鉆前，要求檢查鉆機安裝的牢固性和平穩(wěn)性，檢查各部件連接是否可靠，并運行試運轉，確認無誤后，方可鉆孔。（4）、注漿前，對注漿材料的出廠日期，及凝膠時間等進行檢查，不符合要求的材料，不準使用（5）、注漿系統(tǒng)各連接部分，都要求連接牢固，注漿過程中，人員要避開孔口管位置（6）、注漿前要對注漿管路進行耐壓實驗。（7）、注漿過程中，隨時觀察注漿壓力和吸漿量的變化，并隨時記錄，發(fā)現(xiàn)異常應立即采取措施進行處理（8）、注漿過程中，各工程都要堅守崗位，精心組織施工，拌灰一定要先加水，后加灰，并且保證連續(xù)供漿，司泵人員要控制好泵量，保證壓力穩(wěn)定，井下工作面設專人觀察，認真監(jiān)視注漿管、井壁的異常情況，發(fā)現(xiàn)特