郭屯礦井注漿措施

山東魯能荷澤煤電開發(fā)有限責任公司郭屯礦井主井井筒工作面預注漿施工措施施工單位：中煤三建（集團）公司二十九處編制時間:二OO六年七月五日

編制與審核山東魯能荷澤煤電開發(fā)有限責任公司郭屯礦井主井井筒工作面預注漿施工措施一、工程概況山東魯能荷澤煤電開發(fā)有限責任公司郭屯礦井設計生產(chǎn)能力240萬噸，采用立井開拓方式，主井位于中央?yún)^(qū)工業(yè)廣場內(nèi)，井口設計標高為+45m，井筒凈徑5.0m,全深862.0m,表土段595.0m,風化帶深度587.4?623.5m，凍結(jié)深度702.0m。凍結(jié)段采用雙層砼井壁支護，其中內(nèi)壁分三次套壁施工，砼標號為C50?C70不等。主井井筒于2005年9月16日開始施工,目前已施工至井深684.0m。二、主井筒基巖段水文地質(zhì)特征主井筒基巖段共有7個含水層段：叫垂深634.20?655.70m；M垂深674.00?692.40m；M垂深708.30?714.30m；M垂深734.00?234755.80m；M垂深779.60?787.4m；M垂深820.80?826.80m；M5 6 7垂深853.50?857.50m。其中M1M2為風氧化帶裂隙含水層，巖性主丄、 乙要為灰色細砂巖及粗粒狀石英長石砂巖，鈣質(zhì)及泥質(zhì)膠結(jié)，垂向裂隙發(fā)育，局部巖芯較破碎。檢3孔上簡易水文觀測水位22.30?22.60m，孔深692.39m，沖洗液漏失量為6.4m3/h。此段含水層段水量較大，井筒掘砌采用凍結(jié)法施工通過。M3?M7含水層砂巖厚度49.32m，由淺灰色、灰色細粒砂巖，粉砂巖及雜色泥巖組成，790m以上細粒砂巖較發(fā)育，垂向裂隙發(fā)育，局部巖芯較破碎。總之，主井井筒基巖段水文地質(zhì)條件極其復雜，含水層多，水量豐富且豎向裂隙發(fā)育，角度為60°?90°，涌水量多達980m3/h，雖經(jīng)地面預注漿處理，但由于含水層埋藏深、水量大，難以完全保證注漿效果，而凍結(jié)段凍結(jié)有效深度在深702.0m，考慮井筒及注漿安全，現(xiàn)決定在井筒掘砌至684.0m時，鋪筑止?jié){墊進行對M3含水層進行工作面預注漿，以保證井筒掘砌施工安全。另外，待m3含水層注漿結(jié)束后，再決定M4?M7含水層的注漿方案。三、注漿方案井筒基巖段掘進施工要穿過M］?M7含水層，且目前含水層M2位于井筒凍結(jié)段內(nèi)，掘進施工時還將揭露5個含水層，分別為M3?M7含水層，分布較深，豎向裂隙發(fā)育，為確保注漿效果，擬采用短段分層加密鉆孔注漿方案。第一段注漿設計在現(xiàn)有掘進位置684.0m，鋪筑止?jié){墊，對M3含水層進行注漿施工，注漿段設計為684.0?730.0m，段高為46.0m，鉆探注漿要求為先探后注，并且根據(jù)鉆孔揭露含水層情況進行注漿，然后再根據(jù)本段注漿情況決定下部含水層（m4?m7）的注漿方案。本段高注漿設計布置10個注漿孔，注漿孔布置兩圈，第一道圈徑4.2m，沿徑向傾斜5°,布置5個孔；第二道圈徑4.0m，沿切向傾斜3°，布置5個孔，兩圈鉆孔交叉均勻布置。另外注漿結(jié)束后，在井筒中心線的位置施工1個注漿檢查孔，預計鉆進工程量為506.0m。澆筑止?jié){墊前預埋孔口管，孔口管設計為①108X6mm,下設深度要求6.0m。四、注漿參數(shù)1、注漿壓力根據(jù)檢3孔資料顯示，本次M3含水層的底板標高為-714.30m,因此推算本次揭露含水層的靜水壓力為7.0MPa,根據(jù)鉆探注漿操作規(guī)程和以往注漿經(jīng)驗，注漿終壓及止?jié){墊、孔口管的清水試驗壓力均為靜水壓力的2.0倍，考慮以往水文地質(zhì)資料和現(xiàn)有施工條件，決定本次注漿終壓及止?jié){墊耐壓試驗壓力取14.0MPa，注漿施工時，可視具體情況酌情調(diào)整。2、漿液材料選擇及現(xiàn)場漿液配制本次注漿選用單液水泥漿為主，但遇漿液消耗量特別大時，為控制擴散范圍或者加快砼凝固時間，可考慮加入速凝劑，或水泥、水玻璃雙液漿，水泥選用新鮮42.5R硅酸鹽水泥，每袋重量為50Kg；水玻璃選用模數(shù)為2-3,Be'=20-40Be'。單液水泥漿水灰比選用3：1、2：1、1.75：1、1.5：1、1.25：1、1：1共6個級配（單液水泥漿現(xiàn)場配制表祥見下表）。注漿時，視壓水吸水量確定起始濃度，注漿漿液調(diào)配原則為先稀后濃再稀。若遇可注性較差情況，每次注漿前可考慮注入1?2m3水玻璃對鉆孔裂隙進行潤滑處理，以提高可注性，并增加注漿效果。若止?jié){墊和孔口套管耐壓試驗出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，即可加入雙液漿，雙液漿與單液水泥漿的配比為1：1。速凝劑選用現(xiàn)有的三乙醇銨和氯化鈉復合速凝早強劑，其用量分別是水泥漿液量的0.05%和0.5%。單液水泥漿現(xiàn)場配制表水灰比水泥（袋）水（升）制成漿量（m3）3：169001.0002：199001.0501.75：1108751.0421.5：1118251.0081.25：1138121.0291：1157501.0003、注漿孔數(shù)及布孔方式本次注漿共布置11個鉆孔，沿井筒周圈布置兩圈共10個注漿孔，井筒中間布置1個檢查孔。采用e75mmPDC復合片鉆頭或075mm潛孔沖擊器成孔。鉆探注漿順序為對稱開孔注漿，先外后內(nèi)，切忌亂鉆不注。由于注漿段豎向裂隙較發(fā)育，井筒周圈孔，外圈鉆孔沿徑向傾斜5°,外圈注漿孔距離井幫為400mm，內(nèi)圈注漿孔沿切向傾斜3°,距離井幫為600mm，兩圈鉆孔交叉布置。（詳見鉆孔平面布置圖）。4、泵量和注漿量估算（1）泵量：一般情況下可根據(jù)壓水試驗結(jié)果確定泵量，在壓力相同情況下，初期泵量為壓水泵量的80%左右為正常，以后隨著泵液注入量的不斷增加，壓力漸升，泵量逐減，直至結(jié)束為止。（2）注漿量估算利用公式計算如下：Q=AnR2HnP/m=1.3X3.14X62X46X0.02X0.8/0.80=135.20m3;式中：Q-注入量m3；

九-注液損失系數(shù)取1.3R-漿液擴散半徑R=6mH-注漿段高 H=46mn-巖層裂隙率％ n=2%0-注漿有效充填系數(shù)0=80%m-結(jié)石率 m=0.80按水灰比1：1折算，本注漿段水泥用量約為101.40噸。5、注漿結(jié)束標準本次工作面預注漿結(jié)束標準為實際漿液注入量大于或接近設計計算的注漿量，注漿壓力呈規(guī)律性增加并達到終壓，鉆孔基本不吸漿或吸漿量＜20L/min，維持終壓終量30min即可結(jié)束注漿。五、止?jié){墊設計本次注漿選用單液平底形混凝土止?jié){墊。利用公式計算如下：0.3r0.3r=4.6m式中：B--止?jié){墊厚度 mP0--注漿終壓 P=14MPa=140kg/cm2r--井筒荒半徑 r=2.5+1.75=4.25m[a]--混凝土允許抗壓強度kg/cm2[a]=R/k=500X2/3/2=167(kg/cm2)k--安全系數(shù)。 k=2砼墊用C50混凝土砌旋，止?jié){墊厚度取5m,六、孔口管結(jié)構(gòu)及安設選用①108X6mm無縫鋼管，上焊高壓法蘭，做鉆探注漿孔口管用。要求孔口管埋設長度為6m,上端高出止?jié){墊1.0m；預埋部分管壁外用16#螺紋鋼筋纏繞并焊牢（詳見鉆孔結(jié)構(gòu)示意圖）。在澆筑止?jié){墊前，孔口管按設計孔位固定牢靠?？卓诠馨苍O：在預制砼前，由專業(yè)技術(shù)人員按照設計要求標定各鉆孔傾角、方位角，然后由施工人員采用繩索或相互連接等方法將孔口管固定并預埋，要求預埋孔口管管壁密實牢固。待止?jié){墊凝固后，用鉆機對各個鉆孔掃孔，掃孔孔深6.5m，然后連通注漿裝置，向孔內(nèi)注入清水，對孔口管埋設進行清水耐壓試驗，試驗要求：耐壓14.0MPa，穩(wěn)定30min，鉆孔進水量小于20L/min，孔口管不活動、孔口周圍不漏水為固管合格。七、止?jié){墊的澆筑施工與加固按照上述公式計算，本段注漿設計止?jié){墊厚度為5m,采用C50砼，澆筑砼時，要保持連續(xù)不得中斷，工作面要分片用震搗捧震搗，同時應防止孔口管位移或偏斜，且在止?jié){墊上部泵位附近預留一個0.5m3的水窩，以便注漿施工時排水。止?jié){墊加固：止?jié){墊澆筑凝固后，必須對其進行承壓試驗，具體方法為，用鉆機將預埋鉆孔孔口管掃孔6.5m，進行清水耐壓試驗，試驗壓力為14.0MPa，若試壓不合格，出現(xiàn)漏水和從其它地點滲水等情況，要求進行注漿加固，注漿時可采用水泥-水玻璃雙液漿，水泥漿的水灰比為1:1，單液水泥漿與水玻璃的配比為1:1，注漿時可適當減小泵量，待漏水及滲水點不出漿時，再加壓注漿，并達到注漿結(jié)束標準。待全部加固完畢并凝固后，再次進行清水耐壓試驗，直至止?jié){墊承壓合格。八、打鉆注漿前的準備工作1、排水系統(tǒng)形成打鉆注漿前應形成不低于50m3/h的排水能力。井筒安裝一趟①108mm無縫鋼管作為排水管路，吊盤上安設一臺DC50-80X10型高揚程離心式水泵及水箱，工作面放置多臺潛水泵。利用工作面潛水泵將工作面涌水排至吊盤水箱，然后由DC50-80X10型泵將水箱中的水通過供水管路排至地面。井口外備用一臺DC50-80X10型高揚程離心式水泵，要保證設備完好，隨時投入使用。2、 輸漿管路的安裝利用傘鉆繩捆扎兩路e25mm高壓膠管，從地面輸送漿液到工作面作為輸漿管路，高壓膠管的耐壓強度不少于16MPa。3、 井下操作平臺的搭設利用井筒懸掛第四層吊盤作為打鉆工作平臺。在井壁的四個方位打入四根鐵道鍥，將四層吊盤固定在鐵道鍥上。工作臺固定要牢固穩(wěn)定。4、 攪拌站設置在地面井口房一側(cè)設置攪拌站，同時在地面挖三個池，分別存放配制的水泥漿液，水玻璃漿液和清水池。池旁邊布置注漿泵。九、施工設備及器具本次工作面預注漿采用XY-2B型液壓鉆機一臺，SGZX-3型鉆機一臺，鉆具采用①50X6mm的地質(zhì)鉆桿，075mmPDC復合片鉆頭或①75mm潛孔沖擊器。注漿泵采用HFV-C型雙液注漿泵二臺，一臺工作，一臺備用，攪拌采用自制1m3的攪拌桶。十、鉆進施工1、 鉆孔施工順序為對稱開孔，先外后內(nèi)。2、 工作臺與鉆機安裝要牢靠平整，禁止彎曲鉆桿下井，提高對中度，過硬巖時，不應加壓過量。3、 帶閥清水鉆進，地面連續(xù)供水，一旦水量變小或中斷應立即停鉆或提鉆，檢查原因，恢復正常供水后，再繼續(xù)鉆進。4、 無芯鉆過，分層測水，砂巖較硬時，可在砂巖段采用取芯鉆進。5、 定時檢查鉆具，發(fā)現(xiàn)不合格者應及時更換、加壓、鉆速適當6、 為防掉物入孔，鉆進時孔口鉆桿套厚皮膠板。7、 鉆頭加工要規(guī)格，出刃一致，焊結(jié)實，使用前嚴格檢查。8、 每孔終孔停鉆后，應加大水量沖孔，沖孔時間一般為30分鐘左右，直到孔內(nèi)巖粉基本排除為止。9、 要認真做好鉆進記錄與鉆機維修工作。十一、注漿施工1、壓水試驗每孔終孔測水后接通輸漿管路進行壓水試驗，壓力由小到大逐步升壓到最大注漿終壓，測定各不同壓力參數(shù)時的吸水量并繪制吸水量曲線，壓水時間可為20?30分鐘。2、注漿（1） 工藝流量：單液水泥漿經(jīng)二次攪拌-注漿泵-輸漿管-控制閥-孔口管-巖層裂隙。（見示意圖）（2） 據(jù)壓水結(jié)果，確定起始漿液配比。（3） 壓力調(diào)整：注漿壓力變化有時漸變，有時呈波狀，調(diào)整壓力應與孔內(nèi)情況、漿液濃度等密切配合，當漿液濃度確定后，用人為的方法控制泵量，使壓力達到終壓。（4） 漿液調(diào)整：漿液在巖層裂隙充填階段中，如壓力和進漿量穩(wěn)定不變時，應逐級加大濃度，如壓力上升快，進漿量很快減小，應依次降低漿液濃度，每改變一次漿液濃度可持續(xù)20分鐘。（5） 注漿結(jié)束前，應壓注清水，使管路大部分漿液注入巖層裂隙中去。但要防止清水壓入地層，當壓清水時需及時通知井下準備閉閥泄?jié){，然后清洗整個注漿系統(tǒng)。（6） 養(yǎng)護、掃孔和復注：每孔首次注漿結(jié)束后，養(yǎng)護2?3小時，用鉆機掃孔到底，沖孔測水后進行復注。復注次數(shù)可為一至多次，復注時采用稀漿，水灰比選用3：1或2：1。注漿結(jié)束后，由記錄員及技術(shù)員整理各孔鉆注全部數(shù)據(jù)資料。填制繪圖上報、存檔。十二、鉆孔防偏斜措施1、將鉆機用4顆①18mm的螺絲將鉆機底盤和工作面吊盤緊密連接在一起，要求安裝牢固，并且保證鉆孔施工時，鉆機不活動，不偏移。2、預埋孔口管時，鉆孔的方位角、傾角要由專業(yè)技術(shù)人員進行操作，預埋過程中要及時準確校對。3、 鉆進使用平頂鉆頭或PDC金剛石復合片鉆頭并帶同徑具長度不小于3m的扶正器。4、 換層鉆進時，壓力減小，當鉆進不小于0.5m深度時再正常給壓鉆進。5、 彎曲或不同心的鉆具一律不能使用。十三、鉆孔防突水及防噴措施1、鉆孔施工前要建立完善的排水系統(tǒng)，確保工作面至地面的排水管路暢通，并配備兩臺以上完好排水泵（臥泵），備用。2、每個鉆孔孔口管耐壓試驗合格后，均要在孔口法蘭上安裝高壓閘閥和防噴閥后方可鉆進。3、孔內(nèi)涌水后立即啟動排水系統(tǒng)，并及時向項目部領(lǐng)導匯報，經(jīng)同意后方準提鉆，提鉆時鉆具一律由立軸中以上卸下，提鉆后立即關(guān)閉孔口高壓閘閥，并連接注漿裝置進行注漿。4、 鉆孔出水后要及時進行“三量”觀測，當鉆孔出水大于5m3/h時，停鉆進行注漿。5、 套管法蘭盤與閘閥以及閘閥與注漿法蘭盤之間一律使用高壓石棉墊圈，并壓緊壓牢。十四、施工安全技術(shù)措施1、建立健全各工種及技術(shù)人員的崗位責任制，并嚴格執(zhí)行。2、施工前應對打鉆、注漿、供水、排水等設備進行嚴格檢查，在止注墊砌筑和打鉆注漿期間要確保有2臺臥泵完好。3、 在止?jié){墊砌筑和打鉆過程中，必須安排有經(jīng)驗的水泵工操作以保證水泵正常運行，二回路供電，打鉆期間工作面水位距操作臺距離應不小于1.5米。4、 打鉆時，操作人員應注意觀察鉆孔內(nèi)涌水情況，一旦發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)涌水量接近臥泵排水能力時，必須立即停鉆注漿。5、 注漿前應對注漿管路系統(tǒng)進行耐壓試驗，耐壓程度應大于最大注漿壓力。6、 試驗管路及注漿時，在注漿系統(tǒng)范圍內(nèi)，非工作人員嚴禁到現(xiàn)場，參加注漿人員應佩戴好勞動保護用品，方準進入現(xiàn)場。7、 每次注漿前，必須對供電、供水、攪拌、供風、注漿設備及管路，井筒提升、排水、信號及勞動組織進行嚴格檢查落實。以防注漿中斷及堵管。8、 井上下與注漿泵站設直通電話、電鈴、規(guī)定電鈴信號，管路必須安裝牢靠，壓力表要經(jīng)常檢查，壞表應及時更換。9、 攪拌人員嚴格掌握漿液濃度，嚴防水泥紙屑及其它雜物入池，放漿口設過濾網(wǎng)，嚴禁使用失效結(jié)塊水泥。10、 打鉆、注漿操作人員應密切注意人身及機械安全。注漿時，司泵、工作面注漿人員應密切注視壓力變化情況，嚴格控制注漿壓力。若發(fā)現(xiàn)異常應立即處理。工作面一定要設壓力表，沒有壓力表時嚴禁注漿。11、應設專人處理吸漿籠頭，以防糊堵。12、值班記錄人員要認真及時做好原始記錄，記錄數(shù)據(jù)要齊全并在工作地點交接班。13、施工時項目部要成立專門組織，統(tǒng)一指揮，負責工作面打鉆注漿工作，并派專人值班。14、除本措施外，其他有關(guān)井內(nèi)作業(yè)安全措施，執(zhí)行部頒《煤礦安全規(guī)程》中有關(guān)規(guī)定及原井筒作業(yè)安全規(guī)定。十五、工期及勞動組織1、 工期：本次鉆探注漿約用工期30天；2、 勞動組織：實行鉆注合一，鉆孔人員終孔后參加注漿工作，見表如下：附：1、鉆孔平面布置圖2、 鉆孔剖面布置圖3、 鉆孔結(jié)構(gòu)示意圖4、 注漿工藝流程圖5、 止?jié){墊澆筑布置圖6、 鉆注勞動組織表7、 主要設備及材料明細表

鉆注勞動組織表工種名稱圓班人數(shù)備注123合計鉆 工66618鉆后參加注漿司泵333由鉆工兼運輸工88824制漿工55515籠頭工2226放漿、處理籠頭、記池數(shù)記錄員1113記錄打鉆、注漿原始數(shù)據(jù)巡檢員1113打鉆注漿時觀察水量及管路等井下注漿工3339觀察工作面及井壁、開、關(guān)進泄?jié){閥門等電焊工1113