泊江海子矿主井井筒基岩段工作面注浆封水施工措施c.docx
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泊江海子矿主井井筒基岩段工作面注浆封水施工措施c.docx
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泊江海子矿主井井筒基岩段工作面注浆封水施工措施c
施工安全技术措施报审表
工程名称:
泊江海子矿主井井筒掘砌工程
致:
安徽华夏建设监理有限责任公司
我方已根据施工合同的有关规定完成了《主井井筒基岩段573.5m工作面预注浆施工安全技术措施》的编制,请予以审查。
附:
《主井井筒基岩段573.5m工作面预注浆施工安全技术措施》
承包单位(章)
项目经理
日期
专业监理工程师审查意见:
专业监理工程师
日期
总监理工程师审核:
项目监理机构
总监理工程师
日期
编号BJHZKZ-
内蒙古银宏能源开发有限公司
主井井筒基岩段573.5m工作面预注浆施工安全技术措施
华煤集团有限公司泊江海子项目部
2011.4.12
审批记录表
措施名称:
《主井井筒基岩段573.5m工作面预注浆施工安全技术措施》
职务
签字
日期
项目经理
生产经理
机电经理
安全经理
技术经理
施工队长
编制人
审批意见:
会审日期:
年月日
泊江海子矿主井井筒
基岩段573.5m工作面预注浆施工安全技术措施
一、工程概况
(一)工程概况
泊江海子矿主井井筒净径9.5m,设计深度653.5m,井口标高+1386.0m。
其中井筒基岩段累深102.5m,采用双层钢筋混凝土支护。
井筒采用混合法施工,其中基岩段采用钻爆法施工。
井筒标高+818.5mm~+779.1m(累深567.5~606.9m)段为井底装载硐室,装载硐室采用锚梁网喷和双层钢筋砼联合支护。
装载硐室为直墙半圆拱结构,净宽11.4m,净高25.4m,净深10.5m。
(二)施工情况
井筒基岩段及装载硐室均采用钻爆法施工,截至2011年4月21日井筒已经完成基岩段13.5m,距离进入基岩面下第一含水层还有23.5m,目前涌水量为2~3m³/h。
后期整体施工方案为:
基岩段完成掘砌22.5m后,停止浇筑混凝土,再向下掘进2.1m,浇注止浆垫,同时预埋孔口管,然后造孔注浆。
二、地质情况
1、基岩面下第一含水层位于井筒标高+798.00m~+782.10m(累深588.00m~603.90m)处,合计厚度15.90m,预计涌水量30~32m³/h。
2、该含水层主要为粉砂岩、细砂岩及粗砂岩。
3、紧邻本含水层下部为5-1煤层,赋存标高为+778.95m~782.10m,煤厚3.15m。
附:
主井井筒预想地质图(砾岩下)
三、方案设计
注浆方案为采取工作面预注浆,整体注浆方式为下行式分段注浆。
(一)混凝土止浆垫设计
由于井筒工作面不具备预留止浆帽条件,需砌筑人工止浆垫。
止浆垫应采用强度高、封水效果好并便于快速施工的材料,采用C50高标号快凝混凝土。
止浆垫结构形式及厚度计算:
采用平底型止浆垫。
P0--注浆终压Mpa,取10Mpa,r—止浆垫受力面半径m,
[σ]—混凝土允许抗压强度Mpa[σ]=R3-7÷K
R3-7---混凝土3天抗压强度:
90%
K---安全系数取2。
厚度计算:
厚度Bn=P0×r÷[σ]=10×4.75÷{(50×90%)÷2}=2.1m
施工时,止浆垫的施工厚度为2.1m。
(二)注浆分段及高度设计
止浆垫留设在累深573.5m处,设计注浆加固到累深604.4m(即钻孔施工到5-1煤层顶板下500mm),预计深度30.9m。
分三段进行注浆加固。
第一段:
在止浆垫凝固期间对551~573.5m段基岩段井壁和进风巷连接处进行壁后注浆,防止工作面注浆时跑浆;注浆时,注浆泵采用QZB-80/12型注浆泵,注浆压力控制在3~5MPa。
眼深控制在1.8~2.5m;注浆孔数量:
井筒段6个/圈,进风巷连接处按照3个/圈布置。
加固止浆垫(施工时,分两步进行:
①间隔性选其中4个注浆孔,逐个孔进行注浆,钻孔施工深度控制在2.6m;②其余8个注浆孔,用同样方法进行注浆,钻孔施工深度控制在4m;);
第二段注浆加固到累深585m处(4煤底板下部)。
第二段注浆加固到到累深604.5m以上。
3)注浆参数选择
1、注浆泵压PH=(2~2.5)P静水压,按10~12Mpa
2、注浆孔数N=L/R*1.35≈12
L—注浆孔布置周圈长度,布孔圈至井筒壁距离取0.6m
R—扩散半径取3.0m
经计算注浆孔数为12个。
(三)注浆孔布置及作用
径向斜孔布置,圈径为8.3m,为保证注浆效果,斜孔落在标高+776.0m处并荒断面2m外,由于在此段有北侧装载硐室,故斜孔角度为72~84°,详见后附图。
所有注浆孔分为两组----奇数孔(1、3、5---)、偶数组(2、4、6---)。
第一组奇数孔主要解决较大裂隙的封堵,每二组偶数孔主要解决细小裂隙封堵。
奇数孔选先于相邻的偶数孔施工,偶数孔后于相邻奇数孔施工。
先施工的孔兼做注前水量检查孔,后施工的孔作为注浆质量初检孔。
第一组奇数孔兼做注浆质量中检孔和终检孔。
四、注浆作业
(一)施工准备
1、技术准备
(1)组织技术与管理人员认真学习施工技术措施。
(2)开工前对技术人员、管理人员及施工人员做好技术交底。
(3)组织测量人员对标高进行复核校验。
2、人员准备
由技术素质好、经验丰富的人员进行工作面预注浆施工。
作业前对所有施工人员进行措施贯彻和认真学习有关探水、注浆方面的资料。
3、设备、材料准备
预注浆施工所用钻机、注浆机、排水泵、搅拌机等设备进行全面维修、调试、试运转。
(三)止浆垫施工
1、孔口管安装
采用Ф159无缝钢管制作,长2.5m,孔口管上口焊接Ф159mm高压法兰盘。
孔口管的固定方式为:
在井帮打锚杆固定,整圈孔口管用Ф22钢筋整体焊接固定。
按圈径为Ф8.3m径向布置,外偏角及方位角见附图2,在井筒中心附近铅垂布置一根,作为检查孔用,用以检查注浆孔注浆效果。
将孔口管固定好后,浇注止浆垫。
孔口管露出止浆垫长度100~500mm左右。
2、止浆垫浇注
由于含水层上方有预留12.4m的岩石保护层,将浇注2.1m厚C50止浆垫。
为防止止浆垫与井壁之间产生微小裂隙及止浆垫翻浆,提高早期止浆垫抗压强度需掺入水泥量的3%奈系列高效减水剂,水泥量5%~8%的膨胀剂。
待止浆垫凝固3~7天后,进行工作面打钻、注浆。
(四)钻机的安装固定
钻机选用一台ZDY1900S煤矿用全液压坑道钻机,安装在工作面上。
钻机固定采用4~6根Ф45管缝式锚杆固定在工作面,固定前应校对位置,保证钻机与钻杆中心及孔口管中心保持一致。
(五)注浆孔钻进
1、岩层内注浆孔钻进技术要求:
采用清水冲洗液;孔底岩粉沉淀不得超过1m;注浆孔钻进根据要求采取无芯或取芯钻进;采用慢速钻进,以保证注浆孔的完整性;注浆孔偏斜率控制在0.5%以内;
2、注浆孔钻进的防斜与纠偏措施:
(1)防斜措施:
·确保设备的安装质量,移至孔位后对钻机认真找正,安装稳固、周正,使钻孔中心和游动滑车提升中心线重合,确保开孔垂直度把好开孔关。
·开孔使用的粗径钻具要直,正确选择钻具组合,增强钻具的导向性和稳定性,减小孔壁间隙,减小下部钻具弯曲。
·不得使用弯曲、变形的钻具,钻具连接后同心度要好。
粗径钻具应有足够的长度。
(2)钻孔纠斜
采用扩孔纠偏法。
使用原有钻具,换用比原来钻头大的钻头扩大孔经,钻至原深度时更换原钻头,开钻前应将钻具吊离孔底约1m左右,然后慢速给进开出一个新孔,当钻进2m,钻孔已修直后,再转入正常钻进。
(六)注浆准备
1、注浆材料
采用单液水泥浆为主,封孔采用水泥-水玻璃双液浆。
选用P.O42.5普通硅酸盐水泥,如注浆时,浆液注不进去时,采用P.C42.5超细水泥;水玻璃模数M取2.8~3.1,波美度38-45Be′。
2、注浆设备
注浆使用江苏镇江2ZBYSB-200~50/5~15-37型煤矿用液压注浆泵一台,水泥浆采用一台JS-500型搅拌机搅拌,排水风泵2台。
3、注浆供液、排水管路
注浆管采用一路Φ32高压胶管,附在压风管悬吊绳上。
高压胶管与钢丝绳用铁卡固定。
采用吊桶排水,工作面积水利用风泵排至吊桶内,然后提升至地面。
4、注浆方式
本次注浆采用下行式注浆,遇水就注,再扫孔复注直至终孔位置。
在钻眼时,若孔内出水或岩层松散,无法钻进时则停钻,撤钻杆钻机,进行注浆;待注浆结束再开孔,依次循环钻进、注浆。
5、造浆站布置与注浆站布置
于井口东南门设造浆站,布置注浆泵一台、搅浆桶(盛浆液、清水),井筒内悬挂无缝钢管作为输浆管,下与注浆管(止浆塞)相连,设球阀。
制造浆液时,水泥浆必须过筛,浆液必须搅拌均匀,方可输入贮浆桶内,贮浆桶内浆液用风动搅拌器搅拌,防止沉淀。
注浆泵放置在井口搅拌台附近,浆液通过无缝钢管与井下混合器及高压球阀连接,进行注浆,每孔注浆要连续不断,达到结束标准后方可停注。
(七)注浆施工工艺
1、材料用量
浆液注入量根据孔内实际情况,预计浆液注入量按公式V=AπR2Hηβ/m计算
式中:
A---表示浆液损失系数,取A=1.5;
R---表示浆液扩散半径,R—3m;
H---表示注浆段2高,15m;
η---表示岩层裂隙率,取1%;
β---表示浆液在裂隙内的有效充填系数,取0.9;
m---表示浆液结石率,取m=0.85;
单液浆水灰比1:
0.5、1:
0.75、1:
1;双液浆:
水泥浆与水玻璃体积比为1:
0.75。
2、注浆施工顺序
1、先注清水(冲开裂隙通道、润滑裂隙)先稀后浓注单液浆最后注双液浆封孔。
3、浆液流程
一台JS-500型搅拌机拌料泥浆桶2ZBYSB-200~50/5~15-37型液压注浆泵
Ф32高压胶管作浆液管与井下混合器及高压球阀连接孔口管下部围岩
4、浆液起始浓度及其调整
浆液起始水灰比为1:
0.5,随着注浆压力的变化,水灰比可调整为0.75~1:
1。
使用双液浆时,水泥浆和水玻璃的体积比为1:
0.75。
注浆过程中浆液浓度应先稀后浓遂级调节,调整步骤为:
当某一级浓度的浆液注入一定量后,吸浆量不减或者压力不升时,提高一级浆液浓度。
当浆液浓度提高到1:
1且注入一定量水泥浆仍不见升压时,则采用停6~7小时后再注,即停一段时间再注一段时间;若压力上升则必须连续进行注浆,直至达到设计终压。
注浆以单液浆为主,双液浆作为最后封孔。
5、注浆压力
注浆压力的大小,直接影响浆液的扩散距离及水泥胶结密实程度。
实测终孔后静水压力,注浆终压取静水压力的2倍。
初压大于静水压力,终压为10~12MPa。
(1)注浆泵与阀门的操作程序
(1)注浆前先把吸浆管笼头放入清水桶内,关闭孔口进浆阀,打开混合器泄浆阀,检查注浆泵的工作情况及管路是否畅通。
(2)打开孔口进浆阀,关闭混合器泄浆阀,用清水作耐压试验,超过终压0.5-1Mpa,即合乎要求。
(3)注入10分钟至20分钟清水,一切正常后方可正式注浆。
注双液浆时,先把吸水玻璃笼头放入玻璃浆桶内,注30秒后,再把吸水泥浆笼头放入水泥浆桶内,开始正式注浆。
结束注浆后,先把吸水玻璃笼头放入清水桶中,后把水泥浆笼头放入清水桶中;先关闭孔口管进浆阀,再打开泄浆阀后,用清水冲洗注浆泵及管路、球阀、混合器等。
6、注浆结束的标准
注浆施工为隐蔽性工程,为保证注浆质量和堵水效果,每一孔段注浆都必须达到终压、终量和注入量的设计要求。
在达到设计终压后,泵的流量在30L/min,稳定20~30min,才可结束该孔段的注浆。
在井筒周边12个注浆孔全部施工结束后,利用中间孔打钻孔,估算井筒涌水量,如井筒涌水量小于1m³/h,可结束注浆;若大于1m³/h,则采用打分支定向孔的办法进行补孔注浆,确保下部井筒施工时,涌水量小于10m³/h。
注浆结束,符合要求后,再继续向下钻探,探测深度控制在620~635m,对该段进行含水量进行探测。
五、质量标准
1、注浆材料外加剂的质量性能等必须符合设计要求和规范规定,要严格检查出厂合格证、化验单和试验报告。
2、注浆前对注浆材料进行试验,按配比测定凝固时间。
3、孔口管、止浆垫均进行清水抗压试验,试验压力应大于注浆终压。
4、发现问题立即汇报,及时采取措施处理。
5、认真填写各种原始记录。
六、施工技术安全措施
(一)注浆孔钻进技术安全措施
1、在正常钻进中,应经常检查钻机稳定性,准确丈量孔内钻具及机上余尺,及时填入班报内并妥善保管。
2、下钻时应认真检查钻具,有弯曲,磨损严重不得使用,接钻杆前应对钻杆吹孔,接钻杆时要缠麻。
更换冲击器时不准更换钻头。
如需更换钻头必须在钻孔开孔前进行更换。
3、下钻要稳,避免冲撞,遇阻时应及时提钻,排除障碍,钻具距孔底1.0m时,进行先冲孔后钻进。
4、加钻杆前,应尽量把孔内岩粉冲净,并提钻杆,使钻头离孔底0.5m以上方可加钻杆。
5、钻进过程中,如遇涌水时应准确记录起止深度,测量涌水量,提钻杆,准备注浆。
6、钻进结束后,应及时冲洗钻孔,当孔口冒清水无岩粉时即可拨钻杆。
测静水压力注清水试压,并详细记录注入量、压力等数据,为注浆提供依据。
7、钻进过程中如发现钻孔内水压、水量突然增大以及顶钻等情况时,必须停止钻进,及时汇报项目部进行处理。
8、在井筒工作面打钻、注浆人员应严格遵守立井施工《矿山安全规程》、《钻探操作规程》及一切安全管理制度。
(二)注浆施工技术安全措施
1、施工前应对参加施工人员进行安全技术教育,传达措施做到人人心中有数,定岗、定位,责任明确。
2、注浆前应按单液浆及双液浆各种设计配比测定凝胶时间,当更换水泥等注浆材料品种时,应重新测定凝胶时间。
3、注浆司泵工必须按操作规程认真操作,并随时注意注浆压力、吸浆量的变化情况,对高压系统各部件认真检查,发现问题及时修复更换,确保注浆安全。
每次注浆前应对供电、供风、搅拌、注浆设备认真检查,发现问题及时处理。
4、井下与地面联系的信号,通讯必须畅通无阻;井下注浆人员与地面开注浆泵人员经常保持联系,以确保注浆安全。
5、注浆人员配戴防护眼睛、胶质手套,造浆人员戴防尘口罩。
打钻人员不准留长发,不准缠围巾,不准戴手套。
6、拌浆人员严格掌握浆液配比,按设计配比拌浆。
为防止石子、纸屑及其它杂物进入泥浆池,放浆口应设过滤网。
泥浆桶内设置风动搅拌器搅拌,以防泥浆沉淀。
7、吊盘固定牢固可靠。
在吊盘上作业人员必须佩戴安全带并做到生根牢固,高挂低用。
8、井下信号,把钩工应定人定岗,按章操作。
9、注浆期间要设专人注意观察止浆垫及井壁是否有变形、跑浆、漏浆等现象,发现问题及时处理。
处理方法:
可采用缩短凝胶时间、间歇注浆、打入铁楔、棉纱等方法处理。
10、注浆泵及电气设备设专人检查维护、保证正常运转。
11、泄压管路出水口应避开人员并用铁丝固定于孔口管上,且接头绑扎牢固。
(三)钻孔防突水措施
1、钻孔施工前井筒内应详细检查两台绞车运行情况。
当钻进注浆孔时,应有一台绞车负责专门排水。
如井筒涌水量超过吊桶排水能力时,必须停止钻进,提取钻具,关闭高压阀门,及时注浆。
2、孔口管必须按设计孔位埋设牢固,并安设高压球阀(不小于25Mpa)。
注浆前,必须对止浆垫和孔口管进行耐压试验,试验压力必须大于注浆压力1Mpa。
孔口管试压经验收合格后方可钻进。
确保孔口管的承压控水能力及安全装置灵活可靠。
3、正常钻进前必须安装防突水设施,钻进过程中如发现钻孔内水压、水量突然增大且喷孔严重,应立即关闭防突阀及时向项目部汇报。
4、施工时,井筒形成排水系统,吊盘安设卧泵一台,型号为DC50-80X11,排水能力为50m³/h;排水管为Φ159管,电缆为70mm²(长900m),为保证正常施工,地面设置备用卧泵1台。
七、劳动组织与工期安排
(一)劳动组织
预注浆施工井下地面均采用“三八制”作业,具体见附表1。
(二)工期安排
注浆工期预计20天。
八、其它
本措施未尽事宜按《泊江海子矿主井井筒基岩段掘砌施工安全技术措施》执行。
九、附图
1、主井井筒预想地质柱状图
2、泊江海子矿主井井筒注浆孔布置图
附表1劳动组织人员安排表
作业方式
工种
班次
合计
早
中
夜
三
八
制
作
业
井
下
队长(副队长)
1
1
1
3
技术员
1
1
1
3
班长
1
1
1
3
看盘工
2
2
2
6
打眼工
3
3
3
9
信号工
1
1
1
3
司泵工
2
2
2
6
材料员
2
2
地
面
跟班经理
1
1
1
3
值班调度
1
1
1
3
队长(副队长)
1
1
1
3
信号工
2
2
2
6
造浆工
6
6
6
18
电工
1
1
1
3
绞车工
4
4
4
12
机修工
1
1
1
3
合计
86
附表2打钻、注浆设备配件材料消耗表
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
钻机
ZDY1900S型煤矿用全液压坑道钻机
台
2
2
钻杆
Ф50
M
80
3
注浆机
2ZBYSB-200~50/5~15-37
台
2
4
水泥浆搅拌机
JS-500
台
1
5
按钮开关
两向
个
3
6
风泵
台
3
7
孔口管
Ф108mm×7m
米
7
8
高压胶管
Ф32mm
9
高压球阀
25MPa、Ф40mm
个
24
10
高压法兰盘
Ф427mm×30mm
个
18
11
压力表
Y-100、25Mpa
块
8
12
压力表
Y-100、10Mpa
块
8
13
吸浆管
Ф57mm
米
20
14
压风胶管
Ф25mm
米
20
15
黄油
Kg
20
16
液压油
Kg
50
17
机油
Kg
20
18
铁丝
8#10#
Kg
40
19
麻匹
Kg
10
20
棉纱
Kg
5
21
梅花扳手
10件
套
2
22
管钳
1200mm450mm
把
2
23
活口扳手
18″、12″、10″
把
2
24
螺丝刀
12″、10″、8″
把
6
25
O型密封圈
116×5、78×4、60×4.5、40×3.5、121×3
个
各10
26
Y型密封圈
80×63
套
20
27
排浆阀座
Ф内18mm
个
6
28
吸浆阀座
个
6
29
活塞
个
2
30
塞线档
个
2
31
排吸阀座
个
6
32
塞线档
个
2
33
排吸阀座
个
6
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