竖井井筒预注浆方案.doc

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1.编制依据

（1）《最新矿山井巷工程施工综合技术与标准规范使用手册》

（2）《简明建井工程手册（下册）》

（3）《煤矿井巷工程施工规范》

（4）《煤矿安全规程》

（5）竖井相关地质资料

2.工程概况

竖井深611.8m，净直径5.5m，井口高程127.5m，底高程-484.3m。

高程127.5m～117m段为钢筋混凝土，壁厚1000mm；高程117m～93m、-449.14m～-484.3m段为钢筋混凝土，壁厚500mm；高程93m～-449.14m段为素混凝土，壁厚350mm。

混凝土强度等级C40，抗渗等级S8。

截止到2016年1月1日，竖井井筒掘进至高程-117.5m，掘进总高245m，混凝土衬砌至高程-114m，衬砌总高241.5m。

因竖井涌水较大，无法正常施工，为改善施工条件、确保施工安全、加快施工进度、提高工程质量，决定对竖井井筒进行工作面预注浆，特编制本施工技术方案。

3.地质概况

根据前期详勘报告及实际揭露地质情况，当前工作面至井筒400米之间发育多条小的断层和挤压面，节理面张开，张开度1～5mm，裂隙为竖直贯通裂隙，涌水量较大；400米以下岩石比较致密，涌水量较小。

4.施工布置

4.1供电布置

由地面两台1000kw、一台1120kw柴油发电机组发电，供地面大绞车、压风机、制浆机等设备使用，并通过一条75mm2的电缆供井下用电设备使用。

4.2给、排水布置

给水：

井下用水由地面提供，在井筒内单独铺设一条供水管，供水管由2吋无缝钢管两端焊接法兰盘连接而成。

排水：

工作面使用两台功率5.5kw、流量30m3/h、扬程35m的BQS30-35-5.5型矿用隔爆型排沙电泵+一台风泵将井壁淋水、钻孔涌水、打钻用水通过Φ50mm高压软管抽至吊盘上水箱中；吊盘上水箱中的水使用功率200kw、流量80m3/h、扬程400m的BQS80-400/7-200/N型矿用隔爆型潜水排沙电泵通过沿井壁铺设的4吋钢管排至地面。

4.3供风系统

地面一台40m3压风机将高压风通过井筒内铺设的风管送入井下，供钻机用。

4.4通风系统

利用井架上2×30kw局扇通过800mm风筒将地面新鲜风送至井下工作面。

4.5通信系统

在工作面安装一部防爆电话及4部对讲机，保证与地面调度室、信号房、绞车房等机构通信畅通、顺利。

4.6施工设备配备

表4-1主要施工设备配备表

序号

设备名称

规格型号

数量

用途

备注

1

潜孔钻机

MKQJ120/40

2

工作面钻孔

2

注浆泵

2TGZ—60/210

2

注浆

3

双桶搅拌机

180L

1

制水泥浆

4

制浆机

UJZ200A

1

制水泥浆

备用

5

制浆机

UJZ400A

1

制水泥浆

备用

6

矿用隔爆型潜水排沙电泵

BQS30-35-5.5

4

工作面排水

两用两备

7

风泵

2

工作面排水

一用一备

8

矿用隔爆型潜水排沙电泵

BQS80-400/7-200/N

2

吊盘水箱排水

一用一备

表4-2注浆泵技术参数

泵型号

传动速度

吸浆量

（L/min）

最大注浆压力MPa

配用电机KW

重量

kg

外形尺寸

长

宽

高

2TGZ-60/210

1速

16

21

7.5

1070

1750

945

1120

2速

19

18

3速

36

9

4速

60

6

5.施工方案

（1）将工作面浮渣清理干净，用风镐将工作面凸起位置进行整平，以便钻机安装。

（2）安装一趟供水管，一趟输浆管，两趟管路全为2吋钢管两端焊接法兰并用螺栓连接，采用16T稳车、钢丝绳进行悬吊。

（3）将钻机及操作台等相关设备下井，安装并调试完成。

（4）按照设计孔号、孔位、角度进行钻孔，每孔钻进4m，提出钻具，插入加工好的孔口管。

（5）将孔口管固定牢固，在孔口管与钻孔孔壁缝隙中插入1吋钢管，孔口管周围缝隙用进行密封，孔口管安装法兰盖进行密封。

（6）通过安装在孔口管与钻孔孔壁缝隙间的1吋钢管向孔内注水泥-水玻璃双液浆进行封孔固定孔口管。

（7）浆液凝固后用钻机在孔口管中按原有深度进行扫孔，对孔口管固结质量及岩帽进行压水检查，合格后进行下一步施工。

（8）按照预埋的孔口管进行钻孔，钻孔过程中如果孔内涌水量超过5m3/h时就停钻，撤钻杆、钻头，注浆堵水，浆液凝固后继续钻孔，直至钻孔至设计深度，进行注浆、封孔。

（9）注浆孔全部注浆结束后，进行注浆效果检查。

不符合设计要求时，重新进行钻孔注浆，直至达到设计预注浆效果，则本次预注浆结束。

（10）拆除注浆设备、材料，转入正常掘进、支护。

向下施工8模，即36m后停止掘进。

（11）利用剩余注浆岩层作为下次工作面预注浆岩帽使用，在竖井高程-277.5m，即井深达400穿过裂隙带之前，工作面预注浆工作按本方案施工，具体可根据掘进情况，可适当调整注浆孔数量、位置，以达到最好的注浆效果。

6.设备安装

注浆站设在井口附近，包含注浆泵、水泥浆搅拌机、储浆桶、计量仪表、清水池和注浆材料存放处等。

本次工作面预注浆施工，需在井筒内铺设一条供水管路及一条输浆管路。

供水管、输浆管选用Φ50mm钢管，钢管间用法兰盘连接。

两条管路通过16T稳车缠绕的钢丝绳悬吊，下端用钢丝绳在工作面固定。

下放钻机、操作台、钻杆等设备、材料。

大型零部件、材料可用钢丝绳吊挂在吊桶下方，其余部件、材料可直接放入吊桶，通过绞车提升送至井下工作面，安排人员在井下将钻机安装并调试完成。

7.孔口管埋设

孔口管在钻进注浆孔时起导向作用及涌水量较大时控制水流作用，注浆时用作联接孔口装置。

本次施工利用已有的注浆带作为止浆岩帽，采用后埋孔口管的方法安装、固定孔口管。

注浆孔设计10个，后埋孔口管10根，工作面孔口管中心距井壁0.55m，径向倾角7.5°，逆时针偏角2.5°，与井筒中心线夹角7.9°。

孔口管在地面按照设计要求进行加工。

孔口管选用4吋钢管，长度3.3m，并在外露岩帽的一端焊接上法兰盘。

加工完成后并检验合格后对孔口管进行编号，利用吊桶送至井下工作面。

采用一台MKQJ120/40型潜孔钻机进行钻孔，按照设计位置、角度安装、调整钻机，安装、调整完成后开始钻孔，钻杆直径50mm，钻头直径133mm，钻孔孔深4m，钻孔按注浆孔孔号顺序进行。

见图7-1孔口管埋设示意图。

一个钻孔施工结束后，按孔号顺序施工下一钻孔，并在已钻进完成钻孔安装、固定孔口管。

孔口管插入钻孔3m，外露0.3m，用木楔塞入孔口管与钻孔间缝隙进行临时固定，并在缝隙中插入一根1吋钢管，钢管上安装1吋球阀，孔口管与钻孔间缝隙用水泥-水玻璃双液浆进行封堵，孔口管安装法兰盖进行密封。

通过预埋的1吋钢管向孔内注入双液浆对孔口管进行固结，注浆使整个孔内充满浆液，且注浆压力达到设计时即可结束。

待孔内浆液凝固后拆除法兰盖，在孔口管上安装4吋高压阀门，准备进行后续施工工作。

孔口管共10根，每根3.3m，共消耗4吋钢管33m；1吋钢管10根，每根0.4m，共4.8m；4吋法兰10个，4吋法兰盖10个，4吋高压阀门10个，1吋球阀10个。

图7-1孔口管埋设示意图

8.竖井井筒壁后注浆

在浆液凝固期间，为减少井壁淋水对工作面施工的影响，对已衬砌井壁出水点进行壁后注浆。

壁后注浆相关参数及技术要求参见《竖井井筒壁后注浆措施》。

耐压试验

孔口管内浆液凝固后，用潜孔钻机对10个孔口管进行钻孔，孔深4m，既将埋设孔口管前的钻孔重新钻出，然后对孔口管做耐压试验，耐压试验用清水，试验压力不低于注浆终压。

耐压试验即检验孔口管是否埋设牢固，又可检验止浆岩帽是否满足施工需要。

做耐压试验过程中如果孔口管出现松动，有被从钻孔中顶出的迹象时即停止耐压试验，对该孔口管重新固定、注浆，浆液凝固后再做耐压试验，直至孔口管固结牢靠。

同时，在做耐压试验时，如果工作面出现漏水现象，也要对该孔进行注浆，封堵裂隙，防止注浆过程中出现跑浆现象。

经过耐压试验确保孔口管固结牢靠，且止浆岩帽无漏水现象时即可结束，转入钻孔工作。

9.注浆孔施工

图9-1钻孔布置示意图

注浆孔设计10个，工作面孔口中心距井壁0.4m，径向倾角7.5°，逆时针偏角2.5°，与井筒中心线夹角7.9°。

10个注浆孔沿井壁四周均匀布置，钻孔结束时孔底据井帮4.8m，孔深40m。

工作面面高程-117.5m，注浆孔孔底高程-157.12m，垂深39.62m。

采用两台MKQJ120/40型潜孔钻机同时钻孔，钻进方法为无芯钻进，钻杆直径50mm，钻头直径90mm。

将正北方注浆孔编为1#孔，然后顺时针依次编号，各孔间夹角30°。

钻孔顺序为1（6）#→3（8）#→5（10）#→2（7）#→4（9）。

一台钻机按顺序施工1#、3#、5#、2#、4#；另一台钻机按顺序施工6#、8#、10#、7#、9#。

若从开钻后连续钻进至设计孔深无水涌出，则按顺序施工其余钻孔。

如果所有孔施工完毕都无水涌出，则整个预注浆施工结束。

钻进下一孔的同时对上一钻孔进行注浆，封堵裂隙。

若钻孔过程中，孔内涌水量超过10m3/h，则停止钻进，提出钻具，进行注浆，注浆结束标准按设计结束标准。

将该出水孔钻孔孔深作为后续钻孔的钻孔孔深，在该出水孔注浆时，挪移、调整钻机按照钻孔顺序钻进下一注浆孔，直至所有钻孔钻至该深度并注浆结束，再按照设计顺序向下钻进。

既将该出水孔深作为一个小的施工段，进行钻孔、注浆，将该孔深以上裂隙全部进行封闭堵水。

当上一出水段内钻孔全部钻进并注浆结束，孔内浆液凝结达到可以托住钻具的强度后，按设计顺序开始继续向下钻孔。

钻进已注浆的孔时要慢速钻进，切勿给压，以免钻孔产生偏斜，钻进深度超过已注浆段深度后，再正常进行钻进施工。

若某一孔内涌水量再次超过10m3/h时，则重复上述施工方法，直至达到设计注浆孔孔深。

为防止孔内涌水量增大超出排水能力（>50m3/h），钻进时必须通过安装在孔口管上的4吋高压阀门的阀腔内钻孔，当遇到该况时应迅速停钻，卸下钻杆，关闭阀门。

进行下一个钻孔的施工，注浆工作。

钻进过程中，若因岩石破碎、塌孔等出现喷孔、抱钻等现象，造成无法钻进时，则冲孔抽钻进行注浆。

每孔中孔停钻后，应加大水量冲孔30min，直到孔内岩粉基本排除为止。

钻孔过程中，在工作面安设两台BQS30-35-5.5型矿用隔爆型排沙电泵和一台风泵，用以排除钻孔的回水、涌水及井壁淋水，给工作面预注浆施工提供良好环境。

10.注浆施工

注浆时使用水泥单液浆，选用P.O42.5R普通硅酸盐水泥，单液水泥浆使用水灰比为2：

1、1.5：

1、1.25：

1、1：

1、0.8：

1、0.6：

1六个等级。

封孔及封堵裂隙时采用水泥-水玻璃双液浆，水泥浆浓度1.25：

1～0.6：

1，水玻璃浓度为35～40泼美度，双液体积比为1：

0.5～1：

1。

双液浆在地面拌制，然后通过输浆管送至工作面进行注浆。

采用两台2TGZ—60/210型注浆泵进行注浆工作。

10.1钻孔水压与水量测定

注浆前，对已打好并冲净后的钻孔进行水压及水量的测定，在空口注浆管上连接测水的压力表及阀门装置，测出最大流量及静水压力。

10.2压水试验

向注浆孔中压清水，冲洗岩石裂隙中的泥浆及充填物，以提高浆液结石体与岩石裂隙面的粘结强度及抗渗能力，压水时间10～20min，复注压水时间20～30min。

根据压水试验资料，利用下式计算单位钻孔吸水量，并据此决定注入单液浆的起始浓度：

q=Q/H（L/min•m）

式中Q——压水最大压力时的流量，L/min

H——注浆段高，m

压水方法：

先用一台注浆泵压水，其流量由小逐渐增大，当钻孔耗水量大、泵的流量虽已全量，而压力仍然很低时，则可采用两台泵压水，使压力控制在比注浆终压高