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作业规程
平凉天元煤电化有限公司
五举煤矿主立井井筒掘砌工程-10m~-20m段壁后注浆
施工安全技术措施
WJXMB-WI02-2013
受控状态
受控号
编制:
审核:
审批:
甘煤一公司五举项目部
2013年1月10日
平凉天元煤电化有限公司五举煤矿主立井井筒掘砌工程
-10m~-20m段壁后注浆施工安全技术措施
一、概况
我单位承建的贵处主立井井筒掘砌工程施工至井深-9米处时,井壁出现淋水,随着井筒掘砌的加深,井筒淋水逐渐增大,2013年1月11日我单位组织监理单位、贵处相关人员现场实测后,井筒总涌水量达到18.05m3/h左右,使井筒施工异常困难,同时因井筒涌水过大使井壁砼质量难以保证。
为了确保该井筒井壁的施工质量及工程的正常施工,必须停止井筒施工进行井筒涌水的治理,经监理单位、建设单位同意,决定对井筒-10米到-20米段实施壁后注浆堵水,以消除壁后涌水水患,为后续掘进施工创造条件。
二、注浆工程设计
1、渗漏水特征:
①混凝土接茬漏水。
②井壁局部有集中漏水点。
2、注浆目的:
本次注浆以封堵-10m~-20m段井壁出水点和接茬漏水为主。
注浆段重点封堵井壁出水点为主,充填井壁空洞,加固井壁,减少井壁淋水。
3、注浆顺序:
先注-15m位置多布孔注浆将井壁交圈,防止壁后水下窜,然后开始上行壁后注浆,注浆到上部出水点-12.75m位置时,多布孔注浆将井壁交圈,防止壁后水上冲,然后再下行复注,注浆时先注井壁接茬和分散部位,形成一个隔水层,然后再注集中出水部位。
4、注浆方式:
①、井壁集中漏水采用“顶水对点”布孔注浆方式;
②、接茬渗漏水采用“裂隙表面挖补加固布孔”注浆方式注浆。
4、井壁强度效验
P=K(E2+2R0E)/2(R0+E)2>PC
=50×(0.62+2×3×0.6)/2×(3+0.6)2=7.64(Mpa)>PC
式中:
K-井壁材料允许强度,取40Mpa。
E-壁厚,取0.6米。
R0-井筒半径,取3米
5、注浆压力选择
①注浆初始压力Pa
Pa=P0+0.1
P0-注浆点静水压力
②正常注浆压力Pb
Pb=P0+0.3
③注浆终压Pc
Pc=P0+0.5~1Mpa
取注浆终压Pc为注浆点静水压力的2倍。
④压力及流量控制
注浆需要一定压力克服裂隙阻力以便浆液扩散渗入围岩。
本次注浆段井壁设计强度为C40,根据井壁强度效验结果及确保不引起井壁开裂、凸起的原则确定本次注浆终压PC为4Mpa。
水力冲孔瞬时压力不超过5Mpa。
注浆中注浆压力突然下降,增大流量仍不回升,属跑浆或超扩散,采用缩短凝胶时间,增大浆液浓度或低压、间歇注浆的方法来解决。
6、注浆浆液类型和凝胶时间选择:
本次注浆段井壁特征多为小于0.1mm裂隙的砂岩层水,使用水泥浆液及水玻璃浆液注浆堵水,如效果不好时再用化学浆液注浆,水泥-水玻璃浆液凝胶时间控制在60s左右,配比为1:
1~1:
0.6,水玻璃浓度40Be',水灰比0.6:
1~2:
1。
7、布孔
①集中漏水点采用出水点顶水对点布孔。
②接茬漏水采用三花眼或五花眼均匀布孔,孔间距根据现场出水情况确定,一般为0.7~1.2米为宜。
③现阶段井壁壁厚为600mm,在施工时孔口管长度设计为1~1.5m左右,打孔时应穿过井壁2~2.5m左右,故注浆孔深度设计为2m~2.5m。
④实际施工中注浆孔间距、布孔方式及注浆孔数应根据井壁漏水量及浆液扩散情况而定。
⑤钻孔布置以垂直井壁为主,其他钻孔倾角以现场实际情况确定。
8、浆液调配
水泥浆液配制方法:
先向水泥浆搅拌桶内加入定量的清水,按设计配比加入定量的水泥,搅拌均匀后通过过滤筛倒入储浆桶内供注浆泵吸浆。
水泥选用PO42.5级高抗硫酸盐水泥,水灰比为2:
1-1:
1。
水玻璃选用液体硅酸钠型、浓度为40波美度,具体注浆浆液配比根据注浆效果进行及时调整。
单液浆配制表
水灰比
水泥用量
(kg/袋)
水
(升)
42波美度的水玻璃
(升)
浆液体积(m3)
0.6:
1
1100/22
630
30
1.026
0.75:
1
950/19
682
30
1.029
1:
1
750/15
727
22.5
1.000
1.25:
1
650/13
790
22.5
1.029
1.5:
1
550/11
810
15
1.008
2:
1
450/9
885
15
1.050
双液浆配制表
水灰比
水泥:
水玻璃
水(升)
水泥用量
(kg/袋)
40波美度的水玻璃(升)
浆液体积(m3)
0.6:
1
1:
0.6
450
750/15
375
1.026
0.75:
1
1:
0.8
416
550/11
445
1.029
1:
1
1:
1
530
375/7.5
690
1.000
9、注浆量预计
①单孔注浆量Q单=λπr2hηn/m=1.5×3.14×1.52×2×1×0.05÷1=1.06m3
λ-浆液损失系数,取1.5;r-浆液扩散半径,取1.5米;h-平均注浆孔深度,取2米;η-浆液在裂隙内的有效填充系数,取1n-岩体裂隙率,取5%;m-结石率,取0.85。
②注浆总量Q总=Q单×N=1.06×30=31.8m3
③注浆水泥总量Q水泥=Q总×600=31.8×600=19.08t
④注浆水玻璃总量Q水玻璃=Q总×375=31.8×690=21942L
式中Q单-单孔注浆量m3; N—预计总造孔数为30个。
本次注浆以双液浆为主,双液浆主要是水泥浆+水玻璃。
因壁后注浆有各种不可遇见的因素影响,如围岩孔隙、裂隙的大小,浆液在围岩中的扩散距离及地下水的流动等诸多因素,因此实际注入量应以现场签证为依据。
四、注浆施工方案
1、方案及方法
①方案
此次注浆从井筒出水点-10m处开始,逐段逐层从下向上进行注浆,井壁每段中间漏水点处点对点注浆,对井筒合口部位出水点采取集中布孔注浆,在井筒-12.75m处对井筒全断面打深孔注浆,形成隔水层,防止水通过裂隙渗到工作面。
注浆时采取边打边注的注浆方案。
②方法
利用三道盘做为工作平台,首先施工注浆孔,然后安装注浆锚杆进行注浆。
注浆孔直径42mm,用YT-28型气腿式风钻进行打眼,钎杆采用B22×108中孔六角钻杆,长度为3m,钎头直径为42mm,“一”字型活动钎头,注浆孔打好后,用高压风或高压水冲洗钻孔,然后安装锚注锚杆,在安装锚注锚杆时,先将锚注锚杆放入钻好的孔内,用树脂药卷或油麻将锚注锚杆和孔壁间封堵严密,等待凝固15分钟后即可开始注浆。
注浆结束后,关闭闸阀堵住孔口,外露部分不得超过50mm。
2、施工准备
①、注浆设备及材料准备
名称
规格
数量
名称
规格
数量
注浆泵
2TGZ-60/210
2台
防护镜
30个
混合器
5套
钢钎
φ25中空钢钎长2.5m
20根
注浆管
φ42×6×800mm
现场定
塑料桶
25升
8个
水泥
P.O42.5级高抗硫
现场定
注浆桶
4个
水玻璃
40Be0
现场定
压力表
200kg/cm2
15块
道钉、铁楔
100kg
乳胶手套
50付
风钻
YT-28型
4台
麻
100kg
高压球阀
1.2寸
200个
棉纱
100kg
无缝钢管
Φ42*6mm
600m
抗震压力表
30块
波美度表
1盒
树脂药卷
φ35×300
5箱
风钻
YT-28
2台
钻头
φ42
50个
钻杆
2.5m~3m
20根
②、工作盘
利用三道盘作为注浆操作的工作盘(打注浆孔),用木板将各种空洞封堵严实,注浆泵放置在平台上,主绞上下运输注浆材料。
③、浆液桶配置
用3mm铁皮制作200L搅拌桶作为拌浆桶、储浆桶、水玻璃桶、清水桶。
拌浆桶、储浆桶设在吸浆管路一侧,清水从地面水箱通过供水管送至工作盘清水桶。
剩下的一个油桶盛水玻璃,并放置在靠近储浆桶侧。
水玻璃用25L塑料桶从地面下放到工作盘。
风钻使用后在工作盘上放平,并用绳套生根在吊盘上。
④、设备布置
⑴注浆泵的布置:
将吊盘下放至出水处位置用大木楔固定牢固,打眼施工,井筒内布置风管、水管、电缆、信号。
⑵布置原则:
、注浆泵设在二道盘上,材料桶设于注浆管的一侧,风锤使用后在工作盘上放平。
水泥、水玻璃用吊筒下放。
、吸浆管包沙网,以防堵塞,各接头连接严密,防止漏浆。
、防爆开关应靠近注浆泵,以便于操作。
⑤、压风、供水
井筒通过一路φ159mm钢管向井下供应压风。
清水从上吊盘水箱中用风泵排至二道盘储水桶,用于井下调节浆液、清洗注浆泵用。
⑥、通风
通风采用两部风机,压入式供风,φ700mm胶质风筒向井下供风。
3、裂隙表面挖补
在裂隙大的地方把裂隙周围表皮挖出,用道钉棉纱楔进裂隙,然后对此处注浆,注浆结束确认裂隙无渗漏水后用水泥浆液掺入少量水玻璃进行修补。
4、造孔
造孔步骤、孔口管安装
造孔选用YT-28型风动凿岩机,用Φ42钎头钻进(与孔口管相匹配),钻透井壁并超出0.5~1m。
根据注浆段井壁结构(钢筋混凝土)及设计壁厚(600mm)确定造孔深度为2m~2.5m。
5、锚注锚杆加工及安装
锚注锚杆用φ42*6mm无缝钢管,长度800mm,在锚注锚杆φ42*6mm无缝钢管上每隔200mm打φ8的孔,并将无缝管加工成倒斜扣。
附图《注浆锚杆加工图》
将预先加工好的注浆孔口管鱼鳞扣端缠上麻丝,用加工好的套管套在丝扣端上,用YT-28型风动凿岩机将注浆管打入孔内,注浆管外露长度50mm,取下管套,将高压球阀安装到注浆孔口管的丝头上。
注浆前,先压水试验,球阀与高压混合器接好后,开动注浆泵用清水冲孔,并作耐压试验。
6、清水试压
管路连接好后,要关闭进浆阀门,打开个管路阀门,开泵用清水试压。
标准为注浆终压的1.5倍,持续10~15min,无漏水为合格。
7、测定静水压力
用压力表测定注浆孔出水压力,根据测定的水压力确定注浆压力。
8、注水试验
将配制好的颜色水,用注浆泵压入注浆孔,用秒表记下注入至流出时间,确定凝胶时间,浆液搅拌量和堵漏措施。
9、注浆操作
①注浆前按选定的配比配制浆液。
②注浆前对管路系统连接及通讯系统检查,管路连接准确,通讯通畅。
③水泥—水玻璃双液浆,注浆时,先开水玻璃泵,后开水泥浆泵,停泵时则相反,以防止管路堵塞。
④经常观测进浆量,防止管路堵塞。
注浆时设专人观察压力变化和检查管路是否堵塞,如发现堵塞应停泵处理。
⑤注浆时由专人记录浆液消耗量,注浆时间及注浆压力等数据。
⑥注浆过程中设专人严密监测井壁状况,发现异常立即停止注浆,果断处理并及时汇报。
⑦局部裂缝跑浆,采用道钉和棉纱楔入缝隙封堵跑浆,然后注入1:
1的双液浆进行封堵。
⑧注浆结束后及时清洗注浆管路。
⑨封孔采用双液浆,切实做到填满捣实绝不留后患。
10、注浆工艺示意图
C-S双液浆工艺流程图
注浆泵
C液
混合器
S液
五、注浆作业质量标准及确保措施
(1)注浆从下向上进行壁后注浆和接茬堵水。
(2)注浆管安好阀门,安好混合器,并联接好输浆管路系统。
(3)管路系统联接好后,关闭进浆阀门,打开各管路开泵用清水试压,达到1MPa无跑水现象即为合格。
(4)注单液浆时,以浓浆为主,水灰比2:
1-1:
1,当跑浆严重时,水泥浆浓度为0.75∶1,并加入水玻璃。
(5)注浆时,设专人观察井壁有无跑浆现象,发现跑浆立即处理。
(6)注单液浆时,若压力不升,进浆不减时,应逐渐加大浓度;反之,若压力上升快,进浆量减慢时,应依次降低浆液浓度,每更换一次浆液浓度,一般持续10分钟。
(7)停泵后应及时压清水,冲洗管路和器具。
六、注浆记录
注浆过程中,看泵人员及技术人员应做好详细记录,记录内容包括:
注浆日期、开孔数量、孔位、注浆压力、浆液浓度、水泥用量、水玻璃用量等。
七、注浆期间排水
壁后注浆期间,井下排水系统与基岩段排水系统相同。
八、注浆结束标准
1、注浆终压达到设计要求。
注浆孔不再吸浆,且注浆孔内不再涌水,可结束本孔注浆。
2、注浆量达到充填帷幕的要求。
(因所注孔裂隙不同,单孔注浆量不同)
3、工作面涌水不大于5m3/h
九、劳动组织、工期
1、劳动组织
在注浆期间所有直接工、辅助工都实行“三·八”作业制,人员配备如下表:
《劳动力配备表》
工种
小班人数(人)
圆班人数(人)
备注
值班队长
1
3
全面指挥
班长
1
3
电工
1
3
技术员
1
3
负责技术、记录
机修工
1
3
负责维修
注浆工
6
18
注浆
掘进工
2
6
打眼、埋管
倒灰工
2
6
配浆、搅拌
把钩工
2
6
信号工
4
12
负责井上、下信号
安检人员
1
3
队部管理人员
1
3
合计
23
69
不包括其它辅助人员
2、工期
根据以往的施工经验,注浆期间不可遇见的因素较多,并且吊盘上下提升频繁,加之反复进行注浆,因此本次注浆总工期预计为7天。
2、工期
根据以往的施工经验,注浆期间不可遇见的因素较多,并且吊盘上下提升频繁,加之反复进行注浆,因此本次注浆总工期预计为7天。
十、质量技术措施
1、严格按设计要求进行锚杆孔的打注和锚注锚杆的锚固安装,锚注孔的深度及锚杆的长度必须附合设计要求,注浆孔打好后必须用高压风吹干净,锚注锚杆必须锚注牢固。
2、锚注锚杆要严格按设计要求进行加工制作。
锚注锚杆管体材质要合格,浆液拌制用水为施工用水,严禁使用井筒淋水拌制。
3、浆液的拌制要按比例准确计量拌制,注一桶拌一桶,防止拌制的过早而初凝,严禁在没有注完的情况下再加水泥、水及水玻璃。
4、搅拌浆液时,先按规定数量加水,然后加水泥,加水泥时要边加边搅拌。
拌制成的浆液一定要均匀,无沉淀。
5、要防止使用的水泥在井下放置时间过长而受潮凝固,受潮凝固的水泥严禁使用。
6、在注浆时若有其它孔口漏浆现象,必须将漏浆的孔口闸阀或油麻堵住,以免漏浆、跑浆,待注此孔时将其取掉。
7、注浆结束标准:
单孔注浆压力维持在3Mpa达5分钟或达到标定的标准要求时方可停止该孔注浆,最大压力不超过4MPa。
8、力求一次注浆达到封水效果,减少重复注浆次数,有效地控制漏水。
9、注浆后的余水(漏水点)采取追踪水流布孔,注浆直至漏水堵住。
10、注浆过程中,要详细记录每个注浆孔的注浆参数,对注浆孔要编号,记录每个孔的注浆量、注浆压力和注浆时间,观察记录异常孔眼周围所发生的各种现象。
11、注浆结束后,必须检查注浆效果,井壁无集中出水点或成片渗漏水后方可停止注浆。
12、在施工中除遵守以上技术质量要求外还必须遵守《矿山井巷工程施工及验收规范》的各项规定。
十一、施工安全技术措施
1、注浆的过程中要连接好各个输浆管的接头,防止漏浆及管路脱落伤人。
2、在井筒内下放和回收注浆泵及其它设备的时候,必须设专人起吊检查,保证安全。
3、在连接、拆除注浆泵电源的时候,要有专业电工操作,其它非专业人员,严禁乱接乱拆。
注浆泵在运行前电工要对注浆泵及吊盘上其它用电设施电缆进行检查,防止漏电,保证安全用电。
4、浆液拌制人员要配戴眼镜等劳动保护用品,防止浆液溅起,对人身造成伤害。
5、人员在施工吊盘上工作,必须将吊盘上的孔洞封严堵死。
6、注浆机要有专门指定的人员按注浆泵的使用要求进行操作。
7、注浆前先仔细检查注浆设备、管路、连接部位等,并用清水试机,在确保设备连接安全可靠后方可注浆。
8、注浆过程中随时观察注浆泵、制浆桶液位、管路等的变化情况。
如有异常应立即停机检查,待查明原因,排除故障后方可继续工作。
9、注浆时如发现跑、漏现象,应及时处理。
10、注浆前必须进行注浆泵和输浆管路系统耐压试验,试验无异常,方可使用。
11、注浆过程中,注浆压力突然上升时,必须停止注浆泵的运转,缓慢卸压后方可处理。
正常注浆压力超过3MPa时立即停泵。
12、注浆结束后,用清水冲洗输浆管路及注浆泵的过流部分,冲洗至泵内出浆管出清水为止。
13、制浆和注浆人员应该佩戴防护眼镜和防尘口罩。
14、注浆过程中必须及时排除井底积水。
15、井上、下都必须有可靠的通信设施。
升降注浆作业吊盘时,必须停止注浆,拆除管路后得到值班人员的允许方可升降吊盘。
16、井筒内进行钻孔,注浆作业时,井底不得有人。
如人员需下井底时,必须停止注浆,等人员离开井底时方可继续注浆。
注浆中必须观察井壁,发现问题必须立即停止作业,及时汇报、处理。
17、钻孔时应经常检查流水量,涌水量较大时,必须停止钻进,及时注浆。
18、注浆孔锚注锚杆露出井壁的尺寸不得大于50mm。
19、在井筒注浆施工前要组织人员对井筒提升、悬吊设施、施工设备、风、水、电等系统进行详细检查,确认整个施工系统无安全隐患后方准开始注浆施工。
20、井下工作盘,应保持干净,杂物一律上井。
施工机具堆放整齐,位置合适,方便使用。
注浆时井下人员必须佩戴防护眼镜、乳胶手套和口罩,以免窜浆烧伤眼睛。
21、跟班技术员对本班技术工作负全面责任,应检查记录人员的工作情况,确保原始资料的完整和准确,对注浆工程中所发生的问题,要认真分析及时处理,难于处理的要及时汇报领导和调度室。
22、注浆期间防坠安全措施按井筒施工时严格要求。
本措施未详之处严格按照《煤矿安全规程》、《煤矿建设安全规范AQ1083-2011》、《五举煤矿主立井井筒施工组织设计》中相关规定执行,并严格执行本工程《安全管理制度》、《质量管理制度》及《安全生产事故应急救援预案》。
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