青云煤业主井井筒工作面打钻注浆施工安全技术措施

　　一、工程概况

　　主立井井筒设计净直径Φ5.5m，井筒工程量为695.8m，基岩段为素砼支护，支护厚度为400mm，砼强度C30;

　　主立井井筒现成井133m。2012年2月12日6点10分伞钻打眼，共打三个钻孔，在钻孔4m左右都出水，根据经验感觉涌水量大，项目部派技术人员下井观察实际情况，6点30向青云煤业项目部、监理部汇报有关情况。然后将伞钻提到井口，7点30分施工、建设、监理三方共同下井实测涌水量，经实测涌水量为每小时40.144m³。现共有三个钻孔出水，出水工作面标高+855.5m。

　　二、方案的确定

　　首先对现出水的3个钻孔进行注浆，然后利用潜孔钻机打钻检验水浆效果，如出水继续进行注浆，打钻深度46m。

　　三、设备选型

　　1、钻机

　　DZ100型潜孔钻机2台，钻注工具一套，倒链一套。

　　2、注浆泵

　　YSB-250/120一台，KBY-50/120一台，搅拌机一台，储浆池两个，清水罐一个，水玻璃罐一个。

　　四、探水工作

　　探水工作使用DZ100型潜孔钻机钻孔，首先要搭设工作平台，将潜孔钻机用扒锯固定在工作平台上，然后按下列参数进行探水工作。

　　1、工作平台

　　木结构， 150×150mm×3m方木。搭设工作平台时，应先对探孔编号，以合理布置平台，布置原则以不影响施工探孔。

　　2、探水参数

　　①探眼个数

　　4个(1#、3#、5#、7#)，1#孔布置在岩石倾斜上方，其他孔按顺时针方向布置。

　　②探眼深度

　　46m

　　③布眼方式

　　同心圆径向斜孔，角度α=3o

　　④开口圆径和间距

　　D=5m，L=3.92m

　　⑤在4个探孔钻探深度到预定深度的过程中，若单孔涌水量小于5m3/h,可继续钻探，等探到预定深度后，再进行工作面预注浆;如果单孔涌水量超过5m3/h，应立即停钻，采用工作面预注浆封水。

　　五、工作面预注浆

　　本次工作面预注浆采取预留岩帽作为止浆垫，要固定好钻孔孔口管，钻孔注浆前首先加固止浆垫。工作面预注浆采用单、双液结合方式，即：先注单液水泥浆，当注浆量过大时，如仍不显示压力，即改用水泥—水玻璃浆液。可将注浆站设在地面井口附近。

　　1、布孔参数

　　①注浆段高

　　46m

　　②孔数

　　8个

　　③布孔方式

　　同心圆径向斜孔，角度α=3o

　　④开口圈径向斜孔

　　D=5 m，L=1.96 m

　　⑤在工作面预注浆时，由于角度α与开口圆径与探水时相符，所以可利用探水时的探孔，根据间距，正好在1#、3#孔间布2#孔;3#、5#孔间布4#孔;在5#、7#孔间布6#孔，于7#、1#孔间布8#孔。

　　2、止浆岩帽

　　①止浆岩帽厚度

　　B=Po·D/4[τ]

　　式中：

　　B—止浆岩帽厚度，(5.5m)。

　　Po—注浆终压，取静水压的3倍;取2.4Mpa

　　D—井筒净直径，5.5m。

　　[τ]—岩石抗剪强度，层状砂岩，取1.2Mpa。

　　②止浆岩帽的强度要求

　　搭好工作平台后，打开口钻采用φ130mm钻头钻进2.0m，然后采用φ108mm无缝钢管作为孔口管，孔口管外壁焊接几圈φ6㎜盘条，孔口管带高压阀门，采用双液固定;待凝固后钻眼至2.5m—7.5m，然后注单液水泥浆加固止浆岩帽，打一个孔注一个孔，全部注完后并养护至少24小时，止浆岩帽即可以承受注浆压力。

　　3.注浆参数

　　①设计终压

　　Po=3Hr/10

　　式中：

　　Po—注浆终压，2.4Mpa。

　　H—注浆工作面至静止水位的水柱高度80m。

　　R—水的比重，取1。

　　②注入量(以10米为单位，视实际注浆段高乘以一定系数而定)

　　Q=π(r+H/2tgα+R)2×H×N×λ×η/M

　　式中：

　　Q—预注水泥浆用量。

　　r—井筒荒径，取3.2m。

　　H—注浆段高，10m。

　　α—倾斜角度，α=3°。

　　R—浆液扩散半径，6m。

　　N—岩石裂隙率，取3%。

　　λ—浆液损失系数，取1.3。

　　η—裂隙充填率，取95%。

　　M—浆液结石率，取0.9。

　　③注浆分段高

　　原则上一次钻注全深，但当钻孔有裂隙卡钻或者岩蕊破碎塌孔时，或者钻孔单孔出水量达到5m3/h，应立即注浆，注浆后扫孔继续钻进。

　　④钻注顺序

　　单孔段交替钻注。分单号组与双号组，先施工单号孔组，再施工双号孔组，利用后施工钻孔检查前期施工钻孔的钻注效果，最后一个孔全孔扫孔，并加深2米作为全注段的检查孔。

　　⑤浆液材料及浓度配合比

　　a、注浆材料

　　P.O.42.5R普通硅酸盐水泥。

　　水玻璃，模数为2.4—3.4，浓度为45Be以上。

　　b、注浆配合比

　　单液注浆时，水灰比为：2:1、1.5:1、1.25:1、1:1、0.75:1、0.6:1六种，以水泥浆为主。

　　双液浆时，水泥浆液与水玻璃体积比为：1:0.3~1:0.5

　　浓度配合比视注水试验来确定起始注浆浓度：

　　先稀—逐渐加浓—最后又变稀(接近终压时)。

　　⑥钻进方式及钻孔规格

　　采用无芯钻进法，钻孔规格为φ90mm。

　　六、加固止浆岩帽

　　1、施工准备工作

　　导向管的制作与验收：

　　导向管为3.0米，采用φ108㎜无缝钢管制作。

　　技术要求：

　　A、焊前，法兰盘必须与闸门压盖试配。

　　B、管的材质、规格符合设计要求。

　　C、法兰盘要与管身轴线垂直。

　　D、安高压容器要求焊接，不许有砂眼。

　　E、管身要直，自上而下3.0m不许有凹坑。采用旧管时不得有影响强度的损伤、锈斑或锈坑。

　　验收：

　　A、按技术要求逐项验收。

　　B、抽样打压试验，试验压力为2.4MPa。

　　2、下导向管

　　A、钻机在预开口位置固定，调整机头，根据技术要求调整钻杆方向，保证按照技术方案施工。

　　B、开口要低压慢速，防止跑钻。

　　C、导向管孔深度为2.0m，技术要求误差±100mm，角度误差±0.5o。

　　D、导向管孔全部施工完毕后，下好导向管，用CS双液灌注，进行认真养护24小时。

　　3、止浆岩帽注浆

　　分单号孔间距打钻，打到止浆岩帽表面以下5m，打一个注一个，开始注浆，先单液水泥浆，浓度先稀后浓，压力达到2.4MPa时注CS双液浆封孔;单号孔全部注完后，再打双号孔，双号孔作为检查上一步的检查孔，最后一个双号孔作为总检查孔，检查止浆岩帽的水量。

　　七、全段注浆结束标准

　　1、浆液耗量超过或接近设计量。

　　2、先后施工的钻孔有规律的水量减少。

　　3、先后施工的钻孔吸浆量有规律的减少。

　　4、最后检查孔全孔扫孔涌水量小于0.5m3/h。

　　5、各种资料齐全。

　　八、劳动组织

　　采用三八作业制，每小班人员安排如下：

　　1、打钻

　　①井下

　　跟班队长 1人

　　班长 1人

　　机手 5人

　　信号工 1人

　　泵工 1人

　　坐盘 1人

　　看阀门 1人

　　合计 11人

　　① 井上(电修工兼井下)

　　电工 1人

　　维修工 1人

　　把钩工 1人

　　信号工 1人

　　绞车司机 2人

　　合计 6人

　　总计每小班17人

　　1. 注浆

　　① 井下

　　跟班队长 1人

　　班长 1人

　　注浆工 3人

　　井观测 1人

　　信号工 1人

　　坐盘 1人

　　泵工 2人

　　看水笼头 1人

　　合计 11人

　　② 井上(电修工兼井下)

　　搅拌 2人

　　运搬 2人

　　电修工 1人

　　信号工 1人

　　绞车司机 2人

　　看笼头 1人

　　合计 9人

　　总计每小班20人

　　值大班人员：

　　经理 3人

　　技术员 3人

　　队长 1人

　　调度 2人

　　不包括项目部管服人员。

　　九、安全技术措施

　　(一)一般规定

　　1. 实行三八作业制

　　2. 所有上班人员班前不许喝酒，精力要充沛，劳动保护要搞好，岗位工种要持证上岗。

　　3. 严格执行班前会制度和班后汇报制度。

　　4. 实行工作面交接班制度和岗位交接班制度，交接班时，要交安全、交进度、交任务、交存在的问题和隐患以及上班时处理的问题。

　　5. 实行请销假制度，不得无故旷工、迟到、早退和中途退岗。

　　6. 对所有参加施工的人员必须认真进行施工措施的严格培训及地面实际操作训练。

　　7. 注浆期间，劳动力安排应分工明确，定人、定位、定任务，不得随意更改，以使熟练掌握操作要领、程序和技术要求。

　　8. 施工班组在打钻期间，一定要记清钻杆根数，准确掌握孔深。

　　(二)打钻安全注意事项

　　1. 闸阀每次使用后，必须认真检修，保证其各密封部位干净无伤，闸板活动自如，关闭后不漏水。

　　2. 为防止闸门呲垫，所用石棉纸必须采用高压石棉纸。

　　3. 闸门所用的螺丝规格(直径、长度、扣长)与之相配套，并全数拧紧，加弹簧垫圈，防止打钻时震动使之松动，定时检查松动后全数认真紧固一次。

　　4. 上闸门前必须认真检查孔口法兰盘有无由于碰撞、敲打等原因造成变形、凹坑、划口、起刺等缺陷，同时检查是否有泥沙等物品，防止影响上紧;上闸门螺丝时必须按照对角隔孔拧紧，检查法兰盘的间隙等宽后，再上其余螺丝。

　　5. 对钻头的要求

　　使用钻头时要定期检查，定期更换，防止钻头磨损严重。

　　6.对钻杆的要求

　　弯曲每米不超过3mm，磨损单边不超过2mm，整个直径不超过3mm;对丝扣涨大、变形、丝扣严重变形、配合过松或仅有几扣受力，在钻进时严禁使用;钻杆下井前要认真检查，使用随时检查。

　　7.防偏措施

　　打钻过程中要认真操作，钻进、钻速、转速三量依不同地层、孔深进行调整，尤其压力指标;换层或过裂隙时，钻进要注意一定慢速、轻压;严禁使用变形严重的钻杆，磨损超限的钻头;钻机在开口时要做到“三点一线”。

　　8.防止卡钻、埋钻

　　操作钻机时要坚守工作岗位，手不离操作手柄，有异常时要及时停机，防止把钻杆扭伤和扭断;岩层破碎时，可以采用停钻转入注浆工作的措施;停钻时要把钻杆提到安全高度，防止埋钻事故的发生;减少钻机移动，按时进行扫孔，防止出现钻孔偏斜;在停钻和终孔时要把钻具提上来，防止塌孔造成埋钻事故，所用工具及螺丝等物品严禁放在正在施工的钻孔上，防止掉入造成卡钻事故;出现卡钻、埋钻、或者出现缩孔现象，马上停机采取应对措施。

　　9.打钻过程中，应有专人观察水量和捞取岩粉，及时判断地质情况;认真尺量钻具，钻孔深度应符合设计要求，各孔终孔点要落在同一水平面上，误差严格控制在300mm以内。

　　(三)工作面预注浆作业

　　1. 注浆前先将注浆泵及储浆罐等安置好，然后连接管路，并认真检查管路联接是否正常，材料准备是否充足，准备工作完成后对注浆泵进行试运转，一切正常后方可注浆。

　　2. 井筒内注浆管路用2〞铁管，两端用1〞高压注浆胶管连接。

　　3. 进行打压实验，具体步骤如下：关闭孔口阀，启动注浆泵，用清水对管路打压，当压力达到2.4Mpa时，稳定五分钟，管路无跑漏现象即为合格。

　　4. 进行压水试验，具体步骤如下：在打压试验结束后，打开孔口阀向孔内注清水，观察压力及吸水量，压力时间不得低于10分钟，以便为注浆提供依据。

　　5. 根据钻孔吸水量确定浆液起始浓度，当钻孔吸水量大于250升/分时，起始浓度为1.5:1;吸水量小于200升/分时，用2:1。

　　6. 造浆前，对所用水泥进行凝胶时间的测定，初凝时间超过15小时，不准使用。搅拌罐应放过滤筛，以防止杂物及硬块混入浆液。搅拌罐内的浆液应随时搅拌，防止浆液沉淀。注浆泵应有专人负责。

　　7. 注浆时观察纪录一次压力、进浆量、浆液浓度，认真填写记录，作为分析该孔注浆效果的依据。

　　8. 注浆时，应遵循先稀后浓的原则，水灰比分为2:1、1.5:1、1.25:1、1:1、0.75:1、0.6:1六个级别，起始浓度浆液注入时间为30分钟，然后调换浓一级浆液，如用某级浆液压力上升很快，吸浆量随之减小，则需调换稀一级浆液，以保证钻孔的注入量。

　　9. 当用最浓浆液时，注入量达到设计量的80%，压力仍不升，吸浆不减，可能属超扩散，应采用注、停结合的方法，间歇时间为20分钟，这时应关闭孔口阀，打开放浆阀使吸浆管吸清水，以防注浆管路凝固或堵塞。

　　10. 注浆过程中随注入量的增加，压力逐步上升为正常，如压力突增，应考虑管路或孔内堵塞，停用水玻璃并提高压力然后用单液浆将其冲开，如冲不开，应逐段检查处理;如压力突降，应检查注浆泵是否吸浆，管路及止浆垫有无跑漏，如各项检查均无问题，即属超扩散，应及时降低单位注入量，调整水玻璃用量，使其尽快恢复正常压力。

　　11. 单孔注浆结束标准

　　单位注入量﹤20升/分，注浆达到设计终压时，维持20分钟方可结束该孔注浆。

　　12. 钻注原则上钻一个孔注一个孔，最后一个孔加深2米，作为总检查孔。

　　(四)工作面预注浆安全技术措施

　　1. 注浆材料：新鲜的P.O.42.5普通硅酸盐水泥、45Be水玻璃。

　　2. 加固止浆岩帽时，可采取低压注浆，若跑浆严重，可采用停停注注或CS双液浆，注浆过程中要有专人观测井壁和工作面，防止井壁破裂和跑浆严重。

　　3. 注浆过程中，必须有专人看管注浆水笼头，防止堵管，专人看管注浆泵以及浆液的调配。

　　4. 注浆前要对注浆泵的易损件进行必要的更换，防止注浆过程中，出现不吸浆造成堵管现象。

　　5. 工作面派人注意观察井壁和止浆岩帽，进浆压力表，防止井壁损坏和保证止浆岩帽的安全，对放浆阀门定时进行放浆，防止浆液堵塞，压力表定期加油，防止堵塞。

　　6. 加强对水泥浆的过滤工作，防止浆液堵塞管路。

　　7. 最短扫孔养护时间为24小时。

　　8. 注浆时，要设专门信号规定，防止与其他信号混淆，造成事故。

　　9. 井下工作人员在注浆时，必须佩戴防护眼镜、乳胶手套，注浆管路要牢固，防止脱出伤人，放浆时，人员要避开放浆阀门，防止浆液溅入眼内，损伤眼睛。

　　10. 吊桶上下时，工作面、吊盘、井口的信号把钩工要精力集中，手不离信号，在本职范围内要目接目送吊桶离开。

　　未尽事宜，参考《山西介休义棠青云煤业有限公司主井井筒施工组织设计》及有关规范、规定和措施。