上跑蹄进风立井探水、工作面预注浆施工(方案)及安全技术措施

　　建设单位：霍州煤电集团辛置煤矿

　　监理单位：山西煤炭建设监理咨询有限公司

　　施工单位： 河南富昌建设工程有限责任公司矿建第十项目部

　　编 制 ： 刘运来

　　日 期 ： 2009年3月17日

　　一：工程概况：

　　霍州煤电集团辛置煤矿上跑蹄进风立井，净直径Ø6.5m，壁厚0.45m。井深422m，2009年3月16日施工到198米，标高512.015米位置。井下

　　工作面打眼时出水，为探明含水层涌水量、水压情况，以及实施工作面预注浆堵水，顺利通过含水层，经与建设单位、监理单位协商一致同意，根据《规程》有疑必探、先探后掘的探放水原则，决定在198米位置对含水层进行探水、预注浆施工。

　　根据设计单位提供的含水层水文地质情况及钻孔资料，钻孔涌水量

　　20m³/h。实际施工到198米，井底有5-6眼涌水，涌水量为30.27 m³/h，

　　最大涌水量为43.88 m³/h。经计算净水压约为1Mρa。

　　二：探水、井筒预注浆方案

　　1：确定探水超前距离、探水段高

　　为安全期间，确定探水超前距离为15米(起点标高+512.015米终点+497.015米)，探孔直接钻透含水层11米，确定探水注浆施工段高15米。

　　初定在工作面井深198米处打钻探水，在井深198米工作面预注浆施工。

　　2：钻孔布置

　　根据建设单位提供的地质资料，岩石裂隙最大值5mm，根据经验数据，浆液扩散半径R取2米。根据公式确定钻孔布置8个，中间布置1个检查孔，共计9个孔。

　　N=∏×(D-2A)/L=3.14×(6.5-2×0.3)/1.3×2≈8孔

　　其中：D为井筒净直径，A为钻孔离井壁距离，取300，L为注浆空间距，一般取1.3～1.5倍的浆液扩散半径，扩散半径取2米。

　　探水、预注浆初步设计布置9个孔，孔径Ф=75mm。距井径净断面300mm

　　位置均匀布置8个孔，孔距2.44米。中间布置一个检查孔(见附图)

　　3：注浆参数选择

　　工作面预注浆以单液浆为主，双液为辅。遵循“单夜稀浆-单液稠浆-单夜稀浆-双液浆”的原则。

　　W：c取(水灰比)2.0：1.0—1.0：1.5

　　C：s取(体积比)1.0：0.4—1.0：0.6

　　水泥选用42.5级普通硅酸盐水泥。水玻璃取模数2.4--2.6，45Bè和模数2.8以上38Bè。

　　确定注浆压力条件，主要依据注浆段的深度和所注岩层裂隙发育程度，

　　工作面预注浆经验值为净水压的3--4倍。本次注浆设计终压控制在3Mpa，在现场经过水压试验后可作调整。

　　注浆终量不大于10L/min，持续时间不少于30 min。

　　三：施工方案

　　1、钻前准备

　　1.1孔口管的埋设

　　井筒掘进到井深198米，标高512.015米时，停止井筒掘且施工。清出岩层硬底。沿井壁均匀布置 8个孔口管，中间布置1个。(见附图)按设计位置预埋钻注孔口管(规格：Ф108mm×3mm末端代法兰)，预埋钻注孔口管进入预留岩帽2.5米。孔口管应在法兰端起0.5--1.5米位置焊上钢筋，以增大

　　摩擦力。

　　环形布孔以井筒中心为圆心，距井壁0.3米均匀布孔(注1—注8)8个k孔。为增加下部含水层受注几率，钻注孔均以2～5°切线角布孔，钻注孔

　　终孔落底位置距(净)井壁1.5米。

　　1.2钻机工作平台的搭设

　　在井筒内施工作业，需在距预留岩帽上方2.0米位置搭设钻机平台。平台搭设架梁选用20#槽钢焊接加工，平台高2米。平台组装后用70㎜厚木板严密铺实，梁下用Ф150圆木做顶柱，保证平台稳固可靠。并将风、水、电接至平台。

　　1.3注浆站的设置(视情况注浆站布置在井底还是地面)

　　注浆站布置在地面，尽可能靠近进口，注浆站安置WDH--60/18或D2D2—18.5--60/60双液注浆泵，注浆时布置一趟Ф25mm水管，另安设一趟

　　输浆管路(Ф25mm钢管)，浆液在注浆站搅拌均匀后，经注浆泵加压后，通过两趟高压输浆管路，送至工作面，经混合室送至受注孔内。

　　2、钻注施工

　　施工流程

　　施工前准备 埋设孔口管 建立注浆站

　　验收 探水注浆 安置钻机 搭设工作平台

　　孔口管埋设后，对孔口管及岩帽进行双液注浆加固，加固注浆压力应大于设计注浆终压1.5倍。透孔后对防突阀门、孔口管及预留岩帽进行耐压试验，承受压力大于设计注浆终压后，方可进行钻注施工。

　　为了保证注浆效果，钻注顺序为：先钻注单号孔，注浆以单液浆为主，再钻注双号孔。注浆采用下行注浆，钻进孔内涌水即注。钻进前孔口管必须安装防突水装置，设计选用1台ZYG--150全液压钻机，配备Ф75㎜钻头，按设计钻进。在钻进过程中出现涌水，应立即进行注浆施工，以避免较大水量涌出，并换下一孔进行钻注施工。直至8个孔都经过反复钻进、注浆达到设计深度15米，并符合设计终压，最后对检查孔实行钻进，检查注浆效果。如井中检查孔涌水量超过规定，应根据各孔进浆量，结合现场情况补打探水孔。

　　注浆操作程序：首先用28风钻5米钻杆对岩冒进行反复钻井加固、预注浆。(程序和钻机注浆相同)。待达到注浆条件时进行钻机开孔、钻进、注浆。

　　当钻孔钻进到终孔或出现涌水后，先进行压水试验，然后进行注浆施工作业。其程序为：涌水(终孔)--接输浆管路—启动注浆设备---搅拌灰浆--调整注浆参数—达到标准(达到注浆压力时停留30分钟、压力稳定在设计范围方可进行下一道工序)--关闭进将阀门—进入下一循环(结束)。

　　四：设备与材料

　　1：设备

　　注浆泵 WDH-60/18双液注浆泵 1台

　　D2D2—18.5--60/60 1台

　　钻机 150全液压钻机(配套钻具) 2台

　　搅拌机 350型 1台

　　风镐 G10 2部

　　凤钻 28型 2部

　　2：材料经计算和经验(预计)

　　每个孔注入量 Q=λΠR²H1ßη/m 总注入量 Q0=N.Q

　　R--浆液扩散半径，米 H1注浆断高，米 η—岩层裂(孔)隙率η=0.5～3% m=结石率，%

　　ß=浆液在裂隙内的有效充填系数，可取0.8～0.9 λ=浆液损失系数可取1.2～1.5 N=注浆孔数目，个

　　水泥 P042.5 150吨

　　水玻璃 模数2.8以上38Bè 15吨

　　孔口管 Ф108mm×3mm末端代法兰 9棵

　　防突装置 4套

　　变经闸阀 Ф108mm—Ф25mm 9套

　　阀门 Ф108mm(高压) 8个

　　阀门 Ф25mm (高压) 30个

　　输浆管路 Ф25mm 400米

　　木板 70㎜厚 60㎡

　　五：劳动组织与工期

　　1：劳动组织

　　采用“3.8”作业制，钻注直接工每班8人，8×3=24

　　管理2人共计26人(不含辅助工)

　　2：工期

　　预计工期19天

　　钻前准备及搭设钻机平台 1天

　　预留岩帽及孔口管加固 3天

　　198米施工段钻进(含复钻) 9天

　　注浆段15米 6天

　　撤离 1天

　　预计工期不含排水时间，若注入量大于设计工期相应顺延。

　　六：验收标准

　　各钻注孔钻注结束后，终孔干孔出现，单孔注浆达到终压，从而确定注浆效果。检查结束应作封孔处理，封孔使用双液浆，压力应大于6 Mρa。

　　七：安全技术及质量保证措施

　　1、开工前由专人向参加人员，贯彻本措施及相关规章制度，并签名备查。

　　2、所有参加人员必须对本措施进行认真学习，井上下特殊工种必须持证上岗。

　　3、参加施工人员必须明确施工目的、任务、熟知各项参数及安全技术要求，

　　保证安照设计方案施工。

　　4、入井设备需经过检修保证完好，并进行安全检查，有失爆或不符合安全规程的，严禁入井。

　　5、入井人员必须戴好安全帽和矿灯，入井前严禁喝酒。必须坚持入井检身制度和入井人员清点制度。

　　6、入井人员必须戴好安全带，不得人、料同灌。上下设备、运料必须捆绑牢固，有专人接送。、

　　7、井口附近必须清扫干净，以免坠物伤人。风、水、电输浆管路必须固定牢靠(间隔6米安装一副卡子固定)，防止坠落。

　　8、搭建钻机工作平台需安设牢固，各连接部位必须紧密。风、水、电输浆管路接至钻机工作平台，管路必须摆放、悬挂整齐，确保可靠。

　　9、吊盘及工作平台上物料应摆放整齐、牢靠，避免滑落。

　　10、开孔前，钻手必须严格按设计定位、定向，明确孔深、方向开钻。孔口管进行双液注浆加固(压力不小于6mPa)。钻井前必须安装防突水装置，保证机构可靠、校对方位、倾角后，方可司钻。

　　11、施工时，井上下不得同时作业，保证信号畅通。

　　12、打钻造孔人员劳动保护必须佩戴整齐，以防打钻时钻杆缠绕工作服或注浆时浆液伤人。打钻时严禁戴手套。物料应摆放牢靠，打钻施工时人员、设备、物料避免滑落。

　　13、注浆前必须对设备及输浆管路进行耐压试验并保证畅通、不漏。注浆应按照设计要求进行，必须达到设计注浆终压、终量。

　　14、钻进中孔内涌水即注，不得强行钻进，以免水量突然增大。备用排水设备、管路等排水能力必须满足最大涌水量的要求。

　　15、各钻注孔钻注深度，必须达到设计要求，不得有漏打、漏注发生。对已注钻孔进行复钻时，必须确定该孔浆液胶凝情况，打开或拆除阀门不应出水。

　　16、钻机机械传动部位必须安装牢固可靠的防护装置，机械的各部罩、盖及安全阀等必须齐全、完整、可靠。

　　17、钻进时司钻人员必须精心打钻，发现问题及时处理，及时汇报。钻进中如果钻孔突然涌水、顶钻等，必须停止钻进，但不得拔除钻杆，现场负责人必须立即向项目部汇报，并派人监视水情;如果情况危急，人员必须立即上井。

　　18、探钻施工期间，项目部各岗位工种自始至终配备专人，各岗位工种比的痹批大义，不得脱岗、离岗，如发生突水，应积极配合。必须有一只吊桶在井下守候，一便突水时人员迅速撤离。

　　发生钻孔突水汇报井上调度可以控制及时关闭

　　防突阀门检查各部安全情况确认钻进进尺转入注浆

　　无法控制停止钻进确认储水排水能力避灾自救清点人员上井

　　调度停钻、停电开启大泵清点人员

　　突发情况发生时井下人员采取措施及避灾：

　　19、封口注浆前必须对设备及输浆管路进行试验并保证畅通不漏，根据现场压水试验，确定注入量、浆液配比、注浆压力等参数，注浆必须有排气出口，确保浆液饱满。

　　20、保证设备完好率，极具配件齐全充足，进场的施工材料、施工机械设备等，要符合施工组织设计要求。

　　21、每班当班记录及钻孔情况有当班班长记录，应记录详实，不得涂改。

　　22、配备专职技术员，做好开钻孔深、涌水量、水压、注浆前后注浆压力、注浆量、浆液配比变化、压力试验等各项记录。

　　井筒预注浆施工段钻注孔设计参数一览表

　　1、1—8号孔为注浆堵水孔。

　　2、9号为检查孔，主要检查本次堵水情况及下部水位情况。

　　3.注浆时根据现场实际情况本方案可作适当调整。

　　河南富昌建设工程有限责任公司矿建第十项目部

　　2009年3月17日

　　工作面预注浆方案审批表

　　工程名称辛置矿上跑蹄进风井井筒掘砌工程量422米工程科 安监处

　　建设单位霍州煤电辛置煤矿施工单位河南富昌公司第十项目部机电科 总工

　　编制部门河南富昌公司第十项目部编制 调度室 项目经理

　　报审时间 审核 地测科