红一矿风井回风石门工作面探水注浆施工方案.docx
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红一矿风井回风石门工作面探水注浆施工方案
红一煤矿风井+755m水平回风石门H探3打钻探水注浆
施工安全技术措施
一、概况
1.工程概况
风井+755m水平回风石门为东西方向开口，沿90゜0ˊ00〞方位角施工，巷道长度425.454m。
2、地质及水文情况
（1）、地质情况
+755m水平回风石门工作面环形巷道处于粗粒砂岩与粉砂岩中，巷道顶为粗粒砂岩，平均厚度为3.9m；巷道底板为粉砂岩，平均厚度为1.0m。
粗粒砂岩灰白色，硅质胶结，层理均匀，粉砂岩灰黑色，含少量结核，节理发育，岩石坚固性系数f=2-4，遇水变软；岩层不稳定。
（2）、水文情况
+755m水平回风石门均处在石炭系土坡组砂岩含水层，石炭系土坡组砂岩含水层对井筒充水影响较大，基岩裂隙多为高角度裂隙。
单位涌水量大、水质相差较大，掘进采动所形成的导水裂隙可能使上下含水层之间联系加强，造成掘进工作面涌水量增大，施工中必须坚持“有疑必探，先探后掘”的防水措施。
根据+755m水平车场巷道揭露情况，预测回风石门出水量为15~50m3/h。
二、+755m水平回风石门打钻、探水、注浆设计
根据《矿山井巷工程施工及验收规范》及《煤矿安全规程》中的有关规定，单层涌水量超过10m3/h以上的含水层，必须实行工作面预注浆法通过。
将本着“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的防治水原则，防止透水事故发生。
要采取边探边掘的施工方案。
1、打钻位置
现回风石门工作面已距上次探水位置约27m，还有13m需再次进行探水工作。
（见附图）
2、施工方案
每次打钻均先打中间孔（即2号孔，见附图），钻孔出水大于3m3/h时，停钻注浆，然后再依次对1号、3号钻孔进行探水注浆，必要时还需要另外增加钻孔观察注浆效果。
如2号孔小于3m3/h，或三个探水孔小于10m3/h时即宣布此次探水、注浆工作结束，可以继续掘进。
3、探孔深度及掘进距离
1）超前距的计算
依据公式:
a=0.5L（2P/kP）1/2
式中:
a——超前距（或邦距）,m
L——巷道的跨度，m,回风石门取5.4m
P——水头压力，kg/cm2,砂岩裂隙水水头压力取40kg/cm2
Kp——岩柱的抗张强度,kg/cm2,中粒砂岩取10kg/cm2
代入上式得：
a=7.6m,取10m。
2）探孔深度及掘进距离
+755m水平回风石门探水孔深50m,钻孔在水平面上投影距离50m,允许掘进距离40m，超前距10m。
4、设计钻孔技术参数
布孔原则：
巷道上部一个，中部一个，下部一个（见附图）。
其中上部钻孔的终孔位置距巷道净顶板不得超过3m，底部钻孔孔的终孔位置距巷道底板不得超过3m以防沟通上、下含水层。
1）钻孔参数
孔号
方位
（度）
倾角（度）
预计孔深（米）
备注
1#
90°
+5.14°
50.2
回风石门方位角90゜
2#
90°
0°
50
回风石门方位角90゜
3#
90°
-4.57°
50.16
回风石门方位角90゜
详见附图：
+755m水平回风石门探钻开孔布置图
2）钻孔结构：
开孔直径Φ133mm，终孔直径Φ75mm，
3）套管要求：
选用Φ133mm钻头开孔5米后，安装Φ127套管5米。
用水泥、水玻璃封孔，待孔凝固4-6小时后，重新扫孔直至终孔。
4）钻机型号：
MK-70
5、探水钻孔施工
在探水起点迎头位置按设计角度安装一台钻机,用Ф133mm冲击钻头开孔,孔深5m,下入长5m的Ф127×6.0mm无缝钢管,外露0.5m，顶端焊Ф127mm管法兰,法兰上接4″高压球阀。
埋管方法：
先将Ф127mm钢管用托架或锚杆固定住。
再用水泥、水玻璃胶泥将钢管四周填塞牢固，然后从Ф127mm钢管用注浆泵注浆，先注单液，后注双液（体积比为水泥：
水玻璃=1:
0.8），直至出气孔管溢出水泥浆为止，说明此时Ф127mm钢管周围已充满水泥浆，注浆4-6小时后，用Ф75mm钻头扫孔并钻至孔深6.0m,开动注浆泵试压,试验压力50kg/cm2,漏压时,注双液浆加固孔口管,直至不漏。
钻孔施工顺序：
2#→1#→3#
6、回风石门注浆工艺
钻孔采用MK—70型钻机钻进，当单个探水孔涌水量小于3m3/h时，钻孔继续钻进，至设计终孔位置。
当单个探水孔涌水量大于3m3/h时，停止钻进，立即进行注浆法封堵裂隙水，封水后，再扫孔、钻进至设计终孔位置。
当注浆孔钻进到既定深度后，用清水冲孔（破碎带不冲），直到返清水。
注浆站设在工作面后20m位置，采用双夜高压注浆泵进行注浆，型号为2PGZ—60。
注浆作业程序如下：
接通输浆管路→压水试验→注浆→定量压清水→冲洗输浆管路→拆洗注浆泵→扫孔或钻进。
注浆压力的调整
绕道注浆终压以实际探水静压2-3倍为准。
在注浆过程中，注浆压力可分为初期、正常及终压三个阶段变化，当初始浓度确定后，根据注浆压力变化情况要及时地控制泵量，调整浆液浓度及凝胶时间等，使注浆压力平缓地升高，避免出现较大波动，直至达到注浆终压、终量，并稳定20分钟以上。
浆液的调配
单液水泥浆常用的水灰比为2：
1、1.5：
1、1.25：
1、1：
1、0.75：
1、0.6：
1、0.5：
1，单液水泥浆配制表见表1。
单液水泥浆配制表表1
水灰比
水泥用量
（kg）
水
（升）
三乙醇胺（kg）
氯化钠（kg）
浆液比重
浆液体积（m3）
0.5:
1
1200
600
0.6
6
1.8
1.003
0.6:
1
1100
660
0.55
5.5
1.72
1.024
0.75:
1
950
712
0.48
4.8
1.62
1.037
1:
1
750
750
0.38
3.8
1.5
1.002
1.25:
1
650
812
0.33
3.3
1.42
1.030
1.5:
1
550
825
0.28
2.8
1.37
1.009
2:
1
450
906
0.23
2.3
1.29
1.051
每次注浆的初始浓度，根据压水试验测定的单位钻孔吸水量选择。
见表2
浆液起始浓度选择表表2
单位钻孔吸水量（L/min）
水泥浆浓度（水：
灰）
3.3
3:
1
5.0
2～1.5:
1
7.0～8.0
1.5～1.25:
1
9.0
1:
1
11.13
0.75:
1
>15
0.6:
1
每个钻孔注浆时，初注用浓浆，复注时逐渐降低浆液浓度。
但每次注浆时，一般先稀后浓，当浆液在裂隙沉析、充填阶段时，若压力不升进浆量也不减时，应逐渐加大浓度。
反之，若压力上升快，减量也快，此时，为保证足够的注入量，应依次降低浆液浓度。
每更换一次浆液浓度，一般持续20分钟。
结束注浆
当钻孔注浆达到结束标准或因裂隙较大，虽未达到结束标准，但为防止浆液扩散较远，按预定的本次注浆的注入量已达到要求，需结束本次注浆时，在结束之前，需压注一定量的清水，将管路中的浆液冲洗干净，注入量为输浆管路和注浆孔容积的80%，然后关闭孔口球阀，卸开输浆管路冲洗。
扫孔和复注
注浆结束后，原则上在注浆段位置能托住钻就可以扫孔，一般需4—6小时，扫孔后进行压水试验，当耗水量小于2L/min，可不再注浆，进行下一个钻孔的钻进。
否则应复注。
钻孔的测水工作：
井下测水：
井下探水孔和注浆孔，在揭开含水层后即开始测量钻孔的涌水量，钻进中发现水量增减或揭开新的含水层都要及时测水量。
每孔注浆前都要测量静水压和水量。
方法：
压力表和容积法。
正常情况用水桶从三通上接水，水量过大可用井筒水位的增加计算钻孔涌水量。
钻孔施工前的准备工作
三、施工工期及劳动组织
1、施工工期
准备时间2天（包括预埋孔口管），打钻时间3天，注浆时间待定，总工期为5天加注浆时间。
2、劳动组织：
实行三八制作业。
（附：
人员组织配备表）
人员组织配备表
作业方式
工种
小班出勤
大班出勤
合计
三
八
制
运输工
2
6
材料员
1
1
机修工
1
3
电工
1
3
接、卸钻杆工
3
9
司泵工
2
6
拌浆工
2
6
技术员
1
3
班长
1
3
合计
13
1
40
四、安全技术措施
1、钻进技术安全措施
（1）钻机必须在地面试运转，机械性能完好后方准下井，固定钻机必须按设计钻孔施工次序和倾角就位找正，使钻机立轴中心线与导向管中心线重合，然后将钻机固定牢固，以免运转时移动或改变钻机方位。
固定钻机时，根据施工需要可由有经验的老工人在钻机下面使用道木或在顶部使用手拉葫芦固定，待钻机固定牢固后方可进行施工。
严禁在钻机没固定的情况下就进行打钻。
（2）钻具使用前必须严格仔细检查钻头、钻杆等如有丝扣损坏或弯曲者严禁使用。
（3）开钻前应对井筒的排水能力，停电的应急措施，等工作全面检查，确认无误后，方准施工。
（4）用清水试压，试验压力不得小于8MPa，试验合格后方可钻进，否则应重新注浆固管，直到合格为止。
（5）试压合格后，孔口必须安装高压球阀和防突装置，开关合格后方可钻进。
正常钻进时，操作人员应时刻注意钻机运转情况和孔口返水情况，若水量大于3m3/h，则应立即起钻，关闭高压球阀，丈量残尺，并做好记录，做注浆准备；若水量较大时则应立即停钻，不要起钻，关闭孔口装置，及时向矿调度及有关领导汇报。
待进底排空后再起钻、抽出钻杆，严防突水淹井。
（6）钻进时小班记录员做好各项记录，内容包括：
钻进深度、出水量大小、静水压、出水位置、岩性和设备的运转情况等
（7）终孔深度必须达到设计要求，不得任意更改，孔深达到设计深度后，必须进行冲孔，待岩粉冲洗干净后，方可起钻封孔、注浆，再进行下个钻孔的打钻探水注浆工作。
2、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）注浆前试验站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）注浆人员配戴防护眼睛，胶质手套，造浆人员戴防尘口罩。
（5）拌浆人员严格掌握浆液配比，按设计配比拌浆。
为防止水泥纸、纸屑、石子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。
（6）井下信号，把钩工应定人定岗，按章操作。
（7）注浆期间要设专人注意井壁是否有变形、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。
（8）注浆泵及电气设备设专人检查维护、保证正常运转。
（9）泄压管路出水口应避开人员并用铁丝固定于孔口管上，接头绑扎牢固。
3、钻孔防突水措施
（1）所有钻孔均需装上闸阀、球阀及防喷反压装置才能正常钻进。
（2）钻孔前孔口管、法兰、螺栓、防喷反压装置，钻机具等要认真检查，安装要仔细认真。
（3）钻进时应密切注意孔内水量变化，一旦发现顶钻等突水征兆时及时停止钻进，抽出钻杆，关闭阀进行注浆封水。
（4）工作面要设专人看管开关阀门，要准备专用板手，且要熟练使用。
（5）钻进时要保持水泵完好，且有专人看管，工作面积水及时排除。
五、排水系统
工作面积水（风泵抽水）→
风井临时水仓（电泵抽水）→临时水仓由卧泵（两台流量各80m3∕h）排水系统排至地面。
六、避灾路线
打钻地点→+755m水平回风石门→+755m水平井底车场→罐笼→地面
未尽事项按照《煤矿安全规程》（2011版）、《矿井水文地质规程》、《红一煤矿+755m水平回风石门施工安全技术措施》执行。
........忽略此处.......
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