司家营田兴铁矿2号副井探水措施.docx
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司家营田兴铁矿2号副井探水措施
司家营田兴铁矿
2号副井井筒工作面探水注浆
施工措施
编制人:
技术经理:
机电经理:
生产经理:
安全经理:
项目经理:
唐山开滦建设(集团)有限责任公司
司家营铁矿工程项目部
2010年4月
一、工程慨况
司家营田兴铁矿2号副井井筒现已掘砌至井深156.00m处。
井筒基岩段所穿越地层为花岗混合岩、黑云变粒岩、石英岩等层位,有破碎带存在,有裂隙含水层和断层含水,预计涌水量达12736.08m3/d(合530.67m3/h)。
为安全顺利施工井筒,必须进行探水、注浆。
为确保施工顺利进行,特编制本施工措施。
二、地质、水文情况
详见河北钢铁集团矿业有限公司司家营铁矿南区2号副井竖井工程地质勘察报告,在这里不再详细描述。
三、施工方案
自井深156.00m位置开始进行工作面探水预注浆。
首先,在井筒中间适当位置打一个60米深钻孔探水,若钻孔没水则用水泥浆进行封孔,继续向下掘进50米,然后再进行探水,探水钻孔深度仍为60米,如此反复知道井筒到底为止。
若钻孔有水则在井筒周边补打8至10个钻孔,为防止注浆时,浆液上串到上段井壁内,施工止浆垫时,要求掘进井筒不少于4.0m,构筑砼止浆垫。
止浆垫砼等干结束后,对止浆垫进行压水试验,试验用清水试压,同时观察井壁、止浆垫与井壁间等处是否有漏水,若有漏水用1:
1或更浓水泥浆液封睹,以防止止浆垫串浆。
止浆垫压水试验结束无问题后,对下部含水层进行探水注浆,使该段井筒围岩形成隔水帷幕,使井筒掘砌正常。
(一)注浆参数
1.注浆段高:
预注浆从井深156.00m始,预计至井深529.00m止,垂深373m。
注浆段高以实际施工为准(根据第一个钻孔探水情况确定)。
2.布孔方式及数量:
预注浆采用斜径向孔布孔方式。
共布置8个注浆孔、一个中心检查孔,注浆孔圈径5米,沿井筒周边均匀布置。
各孔终孔位置在水平方向上超出设计荒半径2~2.5m,各注浆孔径向倾角α=5°。
在马头门方向视情况补打钻孔。
3.注浆终压:
根据2号副井地质检查孔提供的水文资料,确定井筒最大深度工作面预注浆终孔位置最大静水压力约为5.2MPa,依照《矿山井巷施工及验收规范》第3.5.9条规定,注浆终压为静水压的2~4倍,即注浆终压P0可取15.6MPa。
井筒不同深度预计注浆压力、止浆垫厚度一览表
序号
井筒深度
(m)
预计静水压力
(MPa)
预计注浆终压
(MPa)
预计止浆垫厚度(m)
备注
1
156
1.56
4.68
1.62
2
206
2.06
6.18
1.81
50m
3
256
2.56
7.68
2.00
50m
4
306
3.06
9.18
2.19
50m
5
356
3.56
10.68
2.38
50m
6
406
4.06
12.18
2.57
50m
7
456
4.56
13.68
2.76
50m
8
506
5.06
15.18
2.95
23m
9
529
5.29
15.87
3
4.止浆垫结构及厚度:
止浆垫形式采用平底型止浆垫,止浆垫砼强度等级为C40,厚度B=3.0m。
5.止浆垫按照下式进行验算:
B1=(P0·r/[Ó])+0.3r
式中P0—注浆终压,取15.87MPa;
r—井筒荒半径,取3.40m;
[Ó]—混凝土允许抗压强度,取砼强度等级为C40砼的三到七天强度为取28天强度的2/3,即为26.67Mpa;
B1=(P0·r/[Ó])+0.3r=[15.87×3.40/26.67]+0.3×3.40=3.0(m)
考虑工作面岩性等因素,止浆垫厚度取3.5m。
6.工作面浆液注入量预计
按《矿山井巷施工程施工及验收规范》第3.5.9条第七款公式计算:
Q=AπR2HnB/m
式中A—浆液消耗系数,为1.2~1.5,取1.48;
R—以井筒中心为基点的浆液有效扩散半径,R约取3.00+0.4+2+4.5=9.9m;
H—注浆段高,;H取50m;
n—岩层平均裂隙率,为0.01~0.05,n取0.03;
B—浆液充填系数,为0.9~0.95,取0.945;
m—浆液结实率,为0.85。
计算得:
Q=803.77m3,按水灰比1:
1水泥浆折算水泥用量为803.77×0.75=602.83(t)。
(二)施工方法
1.砼止浆垫施工
止浆垫施工时,先从碹头下开始按止浆垫尺寸掘进井筒3.3m深,然后用锚杆固定好9个孔口管,规格Φ108×6×4000mm,上部焊接6-8道Φ8钢筋作的防滑箍(每根孔口管用4套管逢锚杆固定),浇筑止浆垫砼至井壁接茬头上不小于200mm。
2.搭设钻、注工作台
1)钻机工作平台:
在井底用方木搭设钻机工作台,方木呈#字型垛起(垛方木时避开钻孔位置),在垛上铺设70mm大板构成平台,平台至孔口管高度宜为1.8~2.0m,在平台上稳好钻机,用葫芦及钢丝绳套等将钻机固定牢靠。
在施工止浆垫时,在止浆垫内预埋几个钢筋圆环作为固定钻机及防喷装置使用的牢固固定点(圆环用φ18mm圆筋制作,圆环为全封闭型,埋入止浆垫内长度不小于0.8m)。
2)注浆站:
注浆站设在副井上井口,浆液由一趟1寸高压胶管送至井筒注浆工作面钻孔内(若需浆量较大时在井筒内用两趟1寸高压胶管并联供浆液入井)。
将4个半截汽油桶或用其它替代(1个清水桶、1个水玻璃桶、2个水泥浆桶)及1台注浆泵均放置于上井口。
3.注浆材料
注浆主要用单液水泥浆,堵漏时采用水泥~水玻璃双液浆,水泥选用P·O42.5R,当进浆困难时水泥选用超细水泥,水玻璃选用浓度为40波美度、模数为2.4~2.8的水玻璃。
水泥浆有1:
1、1:
0.8、1:
0.5(水灰比)三种浓度浆液可供选择,水泥浆与水玻璃体积比在1:
0.4~1:
1之间进行调整。
4.钻、注设备
预注浆孔钻进采用MKQJ—120/40型潜孔钻机一台,配Φ90mm钻头、Φ60mm钻杆,注浆选用1台2ZBYSB-200-50/5-15-37型注浆泵,2台1m3浆液搅拌机或用混凝土搅拌机搅浆。
5.注浆孔钻注施工
1)钻注方法
工作面探水注浆时,按照设计注浆孔位,首先钻注奇数号孔,即1#、3#、5#、7#孔,然后再钻注偶数号孔,即2#、4#、6#、8#孔。
钻一孔,注一孔,均达到设计终压。
若钻进过程中未钻至终孔位置,涌水量已达到10m3/h,就立即停钻进行注浆,达到注浆终压之后再钻注下一个孔,然后再重新钻该孔,直至终孔。
2)注浆前对注浆设备、混合器和管路系统进行试运转和耐力试验,看其能否满足最大压力,最大流量,调节装置是否灵活,以保证二种浆液按比例正常注浆。
3)注浆程序:
将吸浆笼头放入清水桶,打开混合器前端的放浆阀门;启动注浆泵,调节注浆泵排浆量,看压力是否正常后,打开孔口管后端进浆阀门,关闭混合器前端放浆阀门,开始压注清水,5分钟内无异常现象,可将吸浆笼头移至储浆桶,吸注单液浆;调制水泥单液浆浓度遵循先稀后浓的原则,即水灰比从2:
1~1.5:
1~1:
1。
当浆液在裂隙中沉析,充填阶段连续注浆一定时间(30~50分钟),压力不升,进浆量不减时,应逐级加大浆液浓度,或改注双液浆,(并逐步调整其配比,加快凝固时间)。
注浆升压过程应为循序渐进过程,从低压到高压,若压力突然升高应采取卸压或泄浆措施,保证安全和注浆质量。
注浆结束后,先将吸浆笼头移至清水桶,吸注适量清水,然后打开混合器前端放浆阀门,关闭孔口管后端进浆阀门,继续压入清水,冲洗管路,直至混合器放浆阀门喷出清水,方可关闭电机,停止注浆。
4)注浆前先压清水,视各孔沟通情况,然后逐个关闭与注浆管相串浆的管,将水挤到一处再集中封堵。
5)注浆时先注单液浆,根据进浆量情况,确定改用双液浆(水泥一水玻璃)。
6)制作水泥浆液时,按不同浆液配比要求,先将清水注入搅浆机内,然后再将水泥倒入搅浆机内,搅拌均匀,放入吸浆桶内供注浆泵吸浆。
7)注浆工艺流程图:
8)注浆结束标准
预注浆结束标准:
(1)各注浆孔的注浆压力达到终压,注入量小于30~40L/min。
(2)终注孔扫孔后,单孔涌水量小于1m3/h。
否则对所有孔重新扫孔复注,直至满足上述要求。
(3)利用中心孔进行检查,钻孔到设计注浆位置时,不出水或出水量不大于1m3/h时为注浆合格,方可进行井筒的掘砌施工。
9)钻孔的施工:
A、本次钻孔施工为无芯钻进。
施工每个钻孔前,必须根据钻孔的倾斜角等参数要求稳好钻机,并固定牢固,方可开始钻进;
B、开钻前钻机司机必须对钻机及其附属设施进行检查,检查无问题后方可开机工作,开始时要慢速进行,并观察钻机各个部位的运转情况,严禁机器带病作业;
C、配合钻机司机作业人员,听从钻机司机的指挥,做好助手工作;
D、钻进过程中,必须使用防喷装置,司机随时观察钻孔的涌水情况,若钻孔内涌水突然加大,应立即停止钻进,不得拔出钻杆,汇报调度室,通知水泵司机准备加大排水量。
拔钻杆时,所有工作人员必须听从班长的指挥,全力协调作业,人员要躲开钻杆喷出方向;
E、对已注浆孔扫孔作业时,钻机司机给进力量要掌握好,不得给进力过大,防止偏孔,达不到钻注效果;注完浆的钻孔扫孔时间间隔不得少于24h;
F、钻进结束拔出钻杆时,一定要采取防止未拔出钻杆坠入钻孔内的措施;拔出的钻杆,一定要码放整齐,并记录好进尺数,班后到调度室填写汇报表;
G、钻进时必须在孔口管上安装高压阀门,严禁不带阀门钻进。
6、施工质量目标:
工作面掘砌时井筒涌水量不大于10m3/h。
7、排水系统配备
钻、注施工期间,工作面布置2台流量50m3/h的潜水泵,将水排入水箱,再经卧泵排至地面。
8、信号、通迅系统:
仍使用井筒施工时的声光信号。
9、劳动作业制(附劳动组织表)
预注浆施工采用“三·八”制,一天分为三个班,每班工作八小时。
四、安全技术措施
1、钻注施工人员必须按照本施工措施施工,司泵、司钻人员应严格按照泵、钻操作规程进行作业。
2、所有人员必须执行现场交接班制度。
3、从井口下放设备及长大物件时,必须捆绑牢固,慢速升降(不大于2m/s),事先与绞车司机联系好,进行试提,确认无误时方可开车。
4、钻机正上方严禁站人,以防顶钻伤人。
5、司钻、司泵人员在开机前必须确认其他人员已离开机器转动部分,否则,不得开机。
6、在钻注工作全过程中,必须保证排水系统正常运转,随时排出井下涌水。
7、注浆时,管路必须连接牢固,压力表必须反应灵敏。
且要备足易损物件和检修工具。
注浆压力应严格控制,不得超过设计值。
处理堵管时,管口不得对人。
8、注浆时,要设专人观察井壁情况,若发现井壁开裂、漏浆等现象时应及时处理。
10、注浆过程中各岗位人员工作注意事项
1)现场指挥员(班长):
负责现场的指挥,停、启注浆泵,改变浆液浓度,水泥和水玻璃的吸浆比例,随时掌握注浆孔和注浆泵运转状态,并协助泵司机和泄浆员排除故障。
负责将钻、注情况汇报到调度室,并按要求填写好有关记录。
2)注浆司机注意事项
a、开泵后要思想集中,时刻注意压力表的升降变化情况,及时调整泵的运转速度,发现异常马上停泵处理。
b、听到观察人员停机信号,要马上停泵,待处理后方能开机注浆。
c、如果停泵时间过长,特别是注双液浆时,停泵后立即冲洗管路,特别是混合器前端部分不得凝固。
d、在处理堵管停泵时,要特别注意带压力的管路不能对人,打开时人员要站在开口的侧面,避免压力浆液喷出伤人。
e、负责注浆泵的维护和保养,操纵手柄和泵的启动开关,随时观察压力表的变化和吸、排浆管路的跳动情况。
3)泄浆员:
负责安装和拆除排浆管与注浆孔的连接部分,开闭泄压阀。
观察注浆孔周围的变化,发现跑浆及时处理。
4)水泥调浆员:
负责水泥浆的配比和搅拌。
及时供给水泥吸浆桶足够的水泥浆。
其中有一名是水泥吸浆看管员。
负责搅动水泥吸浆桶内的水泥浆和防止吸浆龙头纱网被糊死。
当发现吸浆有异常现象,及时通知泵司机,排除不吸浆的故障。
5)水玻璃配浆员:
负责把水玻璃吸浆管固定在吸浆桶内,按需要的浓度调配足量的水玻璃浆供给吸浆桶,并注意观察吸浆桶的蠕动状态,出现异常,及时通知泵司机处理。
11、注浆时,吊盘上面所有东西都要固定牢靠,防止坠落物伤人。
12、注浆人员必须严格遵守本措施施工,不得擅自施工。
13、注浆泵等设备必须在投入使用前进行检修,试运转,确保无问题后方能投入使用,尤其是保证卸压阀的灵敏可靠。
压力表使用前必须检验,合格后方可使用
14、注浆开泵前要检查机泵是否有问题,周围是否有障碍,人员是否都站在安全地点,认为都无问题后方可注浆。
15、注浆管路连结要认真,丝扣上满不留后患,高压管路按规定来连接。
16、注浆开始时,要先吸注清水,认为无问题后方能吸注浆。
17、施工人员应戴护眼镜,防止浆液溅入眼中,若浆液不慎溅入眼中时,应立即用清水冲洗。
18、注浆期间,井上、下信号工、绞车工、把钩工、泵工及维修人员要坚守岗位,认真负责,不得脱岗。
19、工作人员在下列情况时必须佩带保险带:
a、乘吊桶或随吊盘升降时;
b、在吊盘上注浆施工时;
20、井下所有人员都要认真负责,观察周围动态,发现问题后及时汇报处理。
21、其它事宜执行《煤矿安全规程》、《副井井筒基岩段施工作业规程》中相关规定。
五、注浆泵的使用与保养
(一)一般规定
1、本机所使用的液压油为YB-N68#或YB-N46#耐磨液压油,两种液压油不得掺和使用,更不允许用其它型号液压油替代。
2、蓄能器的充气压力为6.5MPa,必须充入氮气,在使用过程中应定期进行气压测试(当注浆泵工作时,显示压力出现较大波动时,应对蓄能器气压进行测试),如果气压不足必须进行补充。
3、主油路系统的最高工作油压不能超过25MPa。
(二)运行前的检查
1、液压泵站需水平安装。
若必须在稍有倾斜的位置安装时,必须注意标准油面位置,油量一定要充足。
2、检查安全阀是否在最小压力开启位置。
3、检查管路连接是否正确。
4、检查电机运转方向是否正确。
5、注浆机体的运转准备:
把吸浆管接在注浆机体的吸浆口,另一端放入水桶中,此时,水桶的高度应尽量高于吸浆侧的水平面,然后将球阀安装在排浆口,并接上注浆管的另一侧反回水桶。
(三)确定最高注浆压力
启动油泵,将液压卸荷阀调整工作位置,待油缸活塞开始作往复运动排浆口排浆后,一边注意观察压力表一边逐渐关闭排浆口的加载装置,当压力上升到需要的压力表时,旋紧安全阀上的顶紧螺栓,此时不再有浆注脚从安全阀中喷出。
(四)注浆泵的维护
1、注浆工作结束后,注浆管道必须用清水清先,直到吸入和排出的水均为清水(清洗时将排浆阀门稍稍关闭一些,使之产生0.5MPa左右的压力,以达到更好的清洗效果)。
2、定期对活塞、缸体、活塞杆、阀、以及密封件等易损进行检查或更换。
3、在回油管路上安装的过滤可回油压力表观察是否有污物堵塞,需要时拆下清洗或更换。
4、注浆泵长期不用时,各阀门及活塞杆等滑动部分要涂上优质黄油。
(五)主要故障分析与处理
工作过程中出现故障时,应有维护进行拆卸维修,其他人员不得单独进行拆卸操作,可配合维护人员工作。
工作时发生故障,必须停止机器的运转,若故障时间长时,必须将注浆泵及注浆泵到孔口管路系统进行清洗。
六、附表
附表1注浆泵技术参数表
附表2注浆泵常见故障分析及处理表
附表32号副井井筒钻、注设备材料一览表
附表12ZBYSB-200-50/5-15-37型注浆泵参数表
参数名称
参数值
参数名称
参数值
排量(L/min)
200~50
排浆压力(MPa)
5~15
活塞直径(mm)
φ95
活塞杆直径(mm)
φ35
往复次数(次/分)
23~7
行程(mm)
400
吸浆管直径(mm)
φ50
排浆管直径(mm)
φ25
外形尺寸(mm)
2500*740*1320
重量(kg)
1000
容积效率(%)
80
总效率(%)
42
高压胶管总成
KJRB3-25
泵的型式
卧式双缸
双作用往复式
附表22ZBYSB-200-50/5-15-37型注浆主要故障分析与处理表
故障现象
原因分析
处理措施
1、活塞杆往复运动,但无浆液排出,即时有浆液排出压力也上不去。
1、吸排浆阀或吸排浆管堵塞。
1、检查吸浆阀,并进行清洗。
2、吸排浆阀或阀座损坏。
2、更换。
3、活塞密封损坏。
3、拆开检查并更换。
4、吸浆管漏气。
4、更换。
5、拉杆密封损坏。
5、更换。
2、机械运转但油压上不去,泵不运转。
浆缸体或阀体内有水泥固结物。
清洗去除污物。
3、注浆压力下降。
注浆部分或油压泵系统内有泄漏。
检查修复。
4、旋转调节手柄,注浆泵的往复次数并不改变。
控制装置故障,引起内部移动装置失灵,油泵斜盘倾角不能改变。
拆开检查修复或更换。
5、油泵噪音过大。
1、吸油不足,引起气浊。
⑴油粘度过高,油温低于所允许温度范围。
⑵吸油管路上漏气。
⑶油箱油面过低。
⑷油液中水分多,油度也高。
⑴检查使用测温,更换适宜油液。
⑵检查并排除。
⑶补充油液,提高油面。
⑷检查冷却器绘声杜绝水进入油箱,更换油液。
2、旋转部件磨损。
更换磨损件。
3、安装不良。
检查电机与油泵同心度。
附表32号副井钻、注设备材料一览表
序号
名称
型号规定
单位
数量
1
冲击器
Φ80mm
个
4
2
钻头
Φ90mm
个
4
3
钢管
Φ108×6mm
m
32
4
法兰盘
与Φ108管配套
个
16
5
球阀
与Φ108管配套
个
8
与Φ38管配套
个
50
6
压力表
0~40MPa
个
30
8
方木
截面150×150mm
m
60
9
木板
厚70mm
m2
49
10
铁丝
8#铁丝
kg
500
11
手拉葫芦
2t
个
3
12
水泥
P.O42.5
t
700
13
水玻璃
40Be模数2.4~2.8
t
50
15
三乙醇胺
kg
16
NaCI
t
17
螺栓
Φ18×60mm
套
200
附表:
钻注作业劳动组织一览表
序号
工种
人数(人)
工作内容
1
班长
4
组织指挥与检查施工,确保安全作业
2
钻工
8
操作钻机钻注浆孔
3
钻机辅助工
8
协助钻机司机作业
4
配浆、调浆工
24
配制浆液、调整浆液浓度、注浆操作
5
电工
4
电器维修、确保用电安全
6
修理工
4
机械、管路安装及维护修理
7
把钩工
8
上下井口卸料、稳桶
8
信号工
8
井筒上下信号联系
9
水泵司机
4
负责水泵的排水工作
10
合计
注:
本表不包括项目部管理、库工、食堂、绞车司机等人员。
附图:
注浆管布置图
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