副立井注浆设计方案1226Word文档格式.docx
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1、施工顺序:
注浆准备→注浆止浆垫浇筑→壁后注浆准备→壁后注浆→壁后注浆后井壁的处理→工作面清理→工作面预注浆准备→工作面预注浆→止浆垫→井筒正常掘进
2、壁后注浆采用自下而上、自上而下的往复、包围式注浆法。
3、工作面预注浆,由上往下分段注浆,对工作面前方水文地质条件进行控制。
五、注浆参数
一)壁后注浆
1、止浆垫设计
1)矿山安全规程规定,工作面预注浆前,在注浆的含水岩层上方,必须按设计要求设置止浆岩帽或混凝土止浆垫。
2)工作面预注浆设置止浆垫的主要目的,一是为了注浆工作面本身的安全,预防突水特别是高承压水的突出而造成的安全事故;
二是防止注浆浆液串至工作面降低注浆效果。
3)止浆垫采用平底形混凝土止浆垫,砼强度等级C30,其厚度计算采用以下公式进行计算(采矿设计手册):
Bd=P0r/[δ]+0.3r
公式中:
Bd-----------止浆垫厚度;
P0-----------注浆终压,MPa;
r-----------井筒掘进半径,m;
[δ]---------混凝土的允许抗压强度,MPa。
止浆垫材料(C30混凝土)允许抗压强度:
[δ]=f3-7/γk
f3-7——混凝土3~7天的极限抗压强度,MPa。
一般取28d强度的2/3;
γk——荷载系数,一般取2~3,本次计算取2;
则[δ]=f3-7/γk=30×
2/3÷
2=9.9MPa
因此Bd=P0r/[δ]+0.3r=8×
5/9.9+0.3r=3.51m
取4m。
4)止浆垫滤水层的厚度:
为防止止浆垫施工期间工作面涌水进入混凝土内,需施工滤水层,采用砖或大石子,厚度按500mm。
5)止浆垫总厚度=4.0+0.5=4.5m。
2、注浆孔
1)预注浆采用径向斜孔布孔方式,共布置32个注浆孔和4个检查孔,视注浆效果决定是否补注。
注浆孔上口外圈圈径为7.9m,沿井筒周边均匀布置,各孔穿过砂岩层底板时在水平方向上超出设计井筒净直径4.05m,即外圈终孔直径16.6m(8.5+4.05×
2)。
第一圈注浆孔数按下式计算:
N=π(D-2A)/L=π(8.5-2*0.3)/1.55=16
式中:
D---井筒净直径8.5m
A---注浆孔与井壁间距,取0.3m
L---注浆孔间距取1.55m
计算得N=16
第二圈注浆孔数按下式计算:
N=π(D-2A)/L=π(8.5-2*1.3)/1.16=16
A---注浆孔与井壁间距,取1.3m
L---注浆孔间距取1.16m
第三圈注浆孔数(兼做注浆效果检查孔)按下式计算:
N=π(D-2A)/L=π*(8.5-2*2.25)/3=4
A---注浆孔与井壁间距,取2.25m
L---注浆孔间距取3m
计算得N=9
径向偏角按下式计算:
α=tg-1(S+A)/H=tg-1(4.05+0.3)/40=6°
12′24″
α---钻孔在径向上与竖直轴线的夹角
S---终孔位置在径向上超出净直径的距离,取4.05m(终孔位置在径向上超出下部掘进净径4.05m)
A---注浆孔与井壁间距,取0.3m
H---穿过底板砂岩层时段高,根据《煤矿安全规程》第三十一条规定:
注浆段长度必须大于注浆的含水岩层的厚度,并深入不透水岩层或硬岩层5~10m。
根据地质条件,本次对井筒159m位置往下进行注浆,段高取40m。
2)孔口管预埋采用φ108×
8mm无缝钢管,上端焊接高压法兰盘,做超前探测及打钻注浆孔口管,上端高出止浆垫0.2m,下端深入岩石0.2m,止浆垫厚度4.5m,孔口管长度为:
(4.5+0.2+0.2)/cos4°
8′48″=4.93,取5.0m。
3)注浆孔径,取φ89㎜。
3、注浆压力:
经研究并根据经验值,此次工作面注浆终压确定为6~10Mpa。
4、注浆量
为确保注浆质量,减少裂液损失量,保证治水效果,弹孔浆液有效扩散半径控制在7m以上。
注浆过程中,在不跑漏浆的情况下,应尽可能使井壁外形成帷幕,把空间充填饱满,以提高治水效果。
按下列公式计算注浆量:
Q=λπR²
Hηβ/m
λ—浆液损失系数,1.2~1.5,取1.3;
R—以井筒中心为基点的浆液有效扩散半径,外圈注浆孔半径=(7.9+16.6)/2/2=6.125m,浆液扩散半径,6~8m,取7m,R=6.125+7=13.125m;
浆液扩散半径,6~8m,取7m,R=6.125+7=13.125m;
H—注浆段高,40m;
η—岩石裂隙率,3~5%,取4%;
β—浆液的有效充填系数,0.9~0.95,取0.9
m—结石率,为0.85
Q—注浆量m3;
计算Q=λπR²
Hηβ/m=1.3×
л×
13.125²
×
40×
4%×
0.9/0.85
=1191m³
水泥消耗量:
1340×
0.765=911t
水玻璃消耗量取水泥重量的7%
水玻璃消耗量=1025×
7%=63t
以上注浆量计算公式是一个经验公式,是备料的依据。
实际注浆量以小班注浆记录为准。
5、注浆效果检查孔:
井筒中心内圈布置的4个注浆孔同时作为检查孔,5#~36#注浆孔注浆完毕后开始进行注浆效果检查,如检查孔无水时,现场进行探水,如检查孔有水且超过标准,检查孔将作为补充注浆孔,并且再行注浆。
三)注浆准备:
1、做好施工止浆垫的准备工作,加工滤水桶、孔口管等,并进行固定,浇筑止浆垫。
2、完善排水系统。
采用井筒内悬吊一趟φ89㎜排水管路,井底利用低扬程高排量的潜水泵(扬程40m,排量40m3/h)进行排水。
止浆垫未凝固好前将潜水泵下至滤水桶底,下覆滤网抽水。
3、为防止注浆时造成滑模变形,拆除滑模刃脚,将滑模收小后上提10m,然后再撑开。
六、施工工艺
注浆施工工艺图
一)注浆设备
1、钻孔设备:
选用SKQ100型气动潜孔钻机和80型冲击器。
2、注浆设备:
选用2TGZ-90/140型双液调整高压注浆泵以及和注浆配套的TL-1000型立式搅拌机;
电动注浆泵(2TGZ-50/80)2台;
超强注浆管配高压法兰盘、阀门;
用4个0.6m3的铁桶装水玻璃原液、水玻璃稀释液、水泥浆、清水等;
注浆软管为4SH-32×
45Mpa高压钢丝胶管;
混合器选用孔口球阀混合器。
注浆泵安放在工作面,水泥浆搅拌机安置在地面,将制好的水泥浆液利用固定式吊桶下到工作面上方,放入到工作面铁桶内,再由注浆机通过高压胶管输送到混合器中,导入注浆孔内;
水玻璃浆液桶安置在注浆机附近。
输浆管路各接头要连接严密,以防漏浆。
二)壁后注浆:
1、将30m出水段分为3段,每段均匀交叉布孔5层,共计15层,每层均匀布置12孔,合计180孔,每段采用自下而上、自上而下的往复、包围式注浆法进行注浆。
2、每段整体注浆后,对施工范围进行检查,若有残留明显出水位置(集中出水点大于0.5m³
/h)或总涌水量较大,应回落吊盘,继续整体注浆,将该段井壁淋水降至最小。
3、布眼、埋管:
1)吊盘运行到施工位置后,使用钻机配φ42㎜合金钢钻头造孔钻进,单孔孔深3m。
架设中空螺纹注浆锚杆(φ42×
2200㎜),外露不大于200mm,安装球阀。
2)区段整体注浆打眼采用成排布孔,同一水平每排均匀布孔12个(与上一水平交叉布孔,间排距2225×
2000㎜),预计造孔180个,但由于在实际注浆过程中会根据井壁不同的部位的具体涌水情况在不同的位置采取具体的加孔补注措施,实际的造孔数量和注浆量以实际发生的数量为准。
3)水量较大时,在出水点周围添加三花型造孔,孔深3000㎜,对于成片渗漏水的地方,采用五花型造孔,孔深3000㎜。
4)施工中,对于出水量明显比较大的渗漏水点,除根据情况适当加大造孔密度、深度及埋管方式外,还需调整材料配比和注浆参数。
4、注浆施工:
1)利用吊盘上层盘作为工作平台,设置注浆泵、清水箱、水泥浆桶和水玻璃液桶等器具。
注浆时原则上先单液注浆再双液注浆。
对壁后串皮出水孔,先用清水洗通后,再用浓浆低压注浆,压力不超过3.0Mpa。
以防破坏井壁。
2)浆液搅拌均匀后,通过安设在工作平台(吊盘)上的电动动注浆泵(QZB-50/80)双液注浆泵加压后,经混合室送至受注孔内。
在同一水平造孔后,先对出水较大的预埋孔口管作为受注孔进行注浆,其它孔窜浆应及时关闭窜浆孔阀门,并达到设计注浆压力作为该孔注浆结束的标准。
未窜浆孔单独注浆,直达到设计注浆压力。
3)注浆前先压水,将裂隙压通,便于注浆;
然后将吸浆管和吸水玻璃管拧紧上牢,并分别放在水泥浆及水玻璃和储浆桶内,按照设计好的浆液配比,利用供液阀门调整好流量,可进行注液工作。
注浆过程中视压力情况随时调整水泥的浓度,如井壁跑浆量大,改变初凝时间,可采用间歇式注浆,但间歇的时间不宜过长,当注浆终压达到时候上面观察孔漏浆时,用双液浆进行封孔,注浆结束后,必须用清水冲洗净注浆管路,吸水管和水玻璃管做好标记,以防混用。
三)预注浆
1、止浆垫施工
1)平整工作面,清除虚碴。
2)利用树脂锚杆固定孔口管,第一圈孔口管俯角85°
51′12″,第二圈孔口管俯角83°
,每个孔口管上用两根锚杆固定。
共计82根锚杆,规格φ25×
3000mm。
3)用粒度20~40mm的碎石铺设滤水层,平整后再铺一层砖,然后铺上两层聚乙稀塑料板,并保证滤水层的高度为设计高度,即500mm。
4)浇注混凝土层至设计高度。
5)在止浆垫的混凝土固化后,停止从滤水层排水,将泵的吸水笼头从滤水桶内取出,再用加工的滤水桶的上法兰盘关闭管路。
6)混凝土层凝固7天后,通过3~4个孔把浆液灌入到滤水层。
如果止浆垫有漏水现象,则要对浆垫进行注浆。
7)混凝土层凝固7天后,进行工作面预注浆施工。
2、注浆孔布置
此次注浆第一圈、第二圈共布置32个注浆孔,注浆顺序:
31→23→27→35→29→21→25→33→30→22→26→34→28→36→24→32→14→6→10→18→12→20→8→16→13→5→9→17→11→19→7→15。
外圈注浆孔距井壁300mm,终孔控制井筒净径轮廓线外4.05m;
外圈钻孔俯角85°
51′12″;
第二圈钻孔俯角83°
;
内圈检查孔距井筒中心1.95m,布置8个,井筒中心布置一个,俯角90度。
3、预注浆施工
1)造孔:
造孔时钻机向孔口管内打孔,根据设计施工注浆孔32个,观察孔4个,合计36个。
孔深按设计为40米,可视打孔岩石情况和注浆堵水情况延深。
2)球阀及注浆管路安设:
先安装球阀,再连接高压进浆管、高压注浆管及注浆泵出浆阀等。
3)进行压水试验。
4)注浆:
先注稀浆,后注浓浆,增大单孔吸浆量。
封堵注浆采用双浆液浆,水玻璃浓度为30Be´
~35Be´
水泥浆液与水玻璃浆液的体积比为1:
0.5~0.7,当达到堵水效果后换孔注浆。
注浆时要根据压力表表压适当调整注浆流量。
注浆结束后当注浆压力达到2.0~4倍静水压力,并稳定15分钟后,方可停止注浆。
如此反复,直至达到设计要求。
为保证注浆质量,准确控制凝胶时间及浆液扩散范围,提高裂隙结石率及堵水效果,局部如果漏浆,可进行补孔探水,直到找到较大出水裂隙,直接采用水泥浆与水玻璃双液浆堵水。
在注浆过程中,如在施工缝或出水点处漏浆,应采取间歇性注浆或者调整水泥浆与水玻璃浆液的配合比,以控制凝结时间。
也可根据现场情况采用麻或棉纱配合木楔堵缝。
注浆过程要对注浆压力、注入量、浆液浓度及配比做好详细记录,以指导注浆工作和检查注浆效果,每次注浆结束后或中间停机超过5分钟,必须进行注浆机清水循环15分钟,并向管路内压入清水冲洗管路直至返回清水。
如果该管必须继续注浆,则在停机时注意3~5分钟内进行反水试验,保护注浆孔畅通。
5、注浆效果检查:
工作面预注浆结束后进行注浆效果检查,如检查孔无水时,可进行长探,如检查孔有水且超过标准,检查孔将作为补充注浆孔,并且再行注浆。
七、验收标准
注浆后,本施工段剩余涌水量≤5m3/h,不得有集中出水和含砂的水孔。
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