副井井筒4692m工作面预注浆施工安全技术措施.docx

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副井井筒4692m工作面预注浆施工安全技术措施

副井井筒469.2m工作面预注浆施工安全技术措施

一、工程概况

唐家会煤矿副井井筒净径10.5m，全深546.8m，采用普通法凿井。

根据回风立井5煤顶板砂岩含水情况、副井检查孔资料以及副井447.0m处施工的注浆孔、探查孔资料综合分析，副井井筒于累深473.8m～498.1m段5煤顶板中砂岩富水。

为确保掘砌施工安全，对该含水层进行工作面预注浆封水，为保证注浆施工安全进行，特编制本施工措施。

二、水文地质特征

根据回风立井5煤顶板砂岩含水情况、副井检查孔资料以及副井447.0m处施工的注浆孔、探查孔资料综合分析，副井井筒于累深473.8m～498.1m段5煤顶板中砂岩富水。

副井井筒447.0m位置2个注浆检查孔在477m～480m出水均在12m³/h左右。

469.2～494.6m段岩性分布情况见附图四：

钻孔剖面图。

6煤：

黑色，以暗煤、亮煤为主，含少量丝炭及黄铁矿结构，属半暗型和暗淡型煤。

煤层厚度：

0.84（0.25）3.61（0.55）0.50（0.15）3.05（0.20）2.20。

根据回风立井已揭露5煤资料分析，5煤瓦斯含量为1.37m³/t。

三、施工方案

副井井筒掘砌到469.2m，井筒再掘进2.3m（469.5～471.8m）并刷帮完成。

将大模板下放至工作面，拆除大模板底刃角（施工时严格执行《副井井筒Φ10.5m模板安装及拆除施工安全技术措施》），将大模板提至距工作面3.5m位置。

工作面清到硬底、找平。

利用ZLJ1600矿用坑道钻机在工作面按照设计钻孔角度（与井壁垂直方向夹角10°，与井筒中心垂直方向夹角10°）在井筒周圈（距井壁1.0m）施工16个1.0m深钻孔，每个钻孔内预埋1根孔口管固定牢固，浇筑混凝土止浆垫进行工作面预注浆。

在止浆垫凝固期满后，对468.2m、467.5m位置井筒周圈分别布置8个注浆孔进行壁后注浆（2排注浆孔布置按照菱形布置，注浆参数按《副井井筒440.0m～469.2m壁后注浆施工安全技术措施》执行）作为工作面预注浆的封水圈。

壁后注浆结束，止浆垫强度符合要求后，进行工作面预注浆。

间隔选8个钻孔先打5m深注浆对止浆垫进行加固，再对16个钻孔按设计要求打钻至设计深度注浆。

四、工作面预注浆方式及部位

1、注浆方式

采取工作面浇筑止浆垫，地面布置注浆泵，通过2寸铁管作为输浆管路至吊盘，2寸铁管在吊盘接软高压胶管至工作面注浆（单液浆）。

封口及漏浆段注水泥水玻璃双液浆采用QZB-80/12注浆泵、水玻璃桶、浆桶、水桶在工作面布置小注浆站注浆（执行《副井井筒440.0m～469.2m壁后注浆施工安全技术措施》）。

2、注浆部位：

对469.2m～494.6m段进行分段注浆。

3、分步注浆及高度设计

对469.2m～494.6m段分四步进行注浆。

第一步：

在止浆垫凝固期间对468.2m、467.5m位置井壁周圈分别布置8个注浆孔进行壁后注浆形成工作面预注浆的封水圈。

第二步：

加固止浆垫

间隔选8个注浆孔进行注浆，钻孔施工深度控制在5.0m。

注浆终压（孔口压力）不得超过6Mpa。

第三步：

注浆加固到副井井筒累深494.6m，注浆孔深度25.4m，注浆终压（孔口压力）控制在12Mpa。

第四步：

注浆结束后，对所有注浆孔扫孔至孔深25.4m，若单孔涌水量大于1.5m3/h时则进行复注，之后在井筒内东、西方向距井壁2m设2个检查孔，用于检查注浆效果及复注。

直至达到注浆标准。

五、设备选型、注浆站的布置及注浆材料

1、设备选型

采用江苏镇江2ZBYSB-200~50/5~15-37型煤矿用液压注浆泵2台，QZB-80/12注浆泵1台,YT-28型气腿式凿岩机2台，搅浆桶1个，浆桶3个，MQS-50型锚杆钻机（做浆液搅拌器），2台（扬程70m、流量17m³/h）风动潜水泵，ZLJ1600矿用坑道钻机2台。

2、注浆站布置

1、注浆站设在井塔东侧，储浆池1个（5m3），注浆泵（2台）放在储浆池的西侧，经搅浆桶搅拌后浆液通过溜管溜至储浆池，在注浆泵附近放置一个清水桶并挖设一个50m3的注浆蓄水池，附图二：

注浆站平面布置图。

2、从井口至工作面接一路2寸铁管作为输浆管路，为确保安全、牢固、稳定，采用钢丝绳（供排水管悬吊钢丝绳）悬吊下入。

要求接头螺丝必须牢固，每根管固定一道卡在钢丝绳上。

注浆管承压计算：

注浆时选用DN50（加厚）无缝钢管做为注浆管路，其承压计算如下：

根据公式：

式中：

P——管子可承受的压力，MPa；

E——接头系数,0.8;

S——实际厚度，4.5mm；

D——管子内径，48mm；

[σ]——设计温度下材料许用应力，225MPa;

则：

P＝2*225*0.8*4.5/（48+4.5）＝30.86MPa

3、制造浆液时，浆液必须搅拌均匀，方可输入储浆池内，储浆池内浆液用风动搅拌器搅拌，防止沉淀。

注浆泵软高压胶管与输浆管连接，工作面孔口管上混合器与软高压胶管直接连接；每孔注浆要连续不断，达到结束标准后方可停注。

3、注浆材料

本次注浆以水泥单液浆为主，对漏浆段及封孔采用水泥水玻璃双液浆的原则。

（1）、水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，根据注浆情况合理选择是否添加三乙醇氨，三乙醇氨掺入量为水泥重量的0.05﹪。

（2）、水玻璃模数M取2.4～3.4，波美度35-42Be′。

六、注浆孔的设计与施工

1、钻孔设计

（1）、根据井筒基岩段揭露岩层层理较乱，为保证注浆效果，多布眼充分打钻穿透含水裂隙。

布置16个径向斜孔，开孔圈径为8.5m，终孔落在副井井筒累深494.6m荒断面外2.6m，故斜孔角度为80°。

井筒内东、西方向距井壁2m各布置一个检查孔，同时兼做6煤探查孔，确定6煤实际赋存状况。

附图三：

钻孔平面布置图

（2）、孔口管采用Φ108×δ6×4000mm无缝钢管，孔口管上口焊接DN108×320法兰盘，法兰盘上连接Φ108mm闷盘及高压球阀。

孔口管在止浆垫上预留200mm。

用φ6mm钢筋呈螺旋状点焊在孔口管中、下部作为加固肋（或者车鱼鳞扣）。

孔口管的固定方式为：

工作面施工Φ133mm钻孔1.0m预埋后，井帮打锚杆（锚杆：

Φ22*2000mm，锚固剂：

Z2350，每个锚杆孔2支），整圈孔口管用Ф22钢筋整体焊接与锚杆固定。

按圈径为Ф8.5m径向布置，外偏角见附图四：

钻孔剖面图，将孔口管固定好后，浇注止浆垫。

（3）、采用ZLJ1600矿用坑道钻机施工注浆孔及扫孔，孔径Φ75mm。

2、钻孔施工

（1）、用[20槽钢及Φ108mm无缝钢管加工长、宽、高为1.5m×0.8m×0.9m的钻机平台，钻机与钻机用螺丝连接牢固，在钻机平台预留好地锚孔，以便迎头使用树脂锚杆锚固（固定钻机一次不少于2根锚杆，锚杆:

Φ22*2000mm高强树脂锚杆，锚杆托盘：

δ10*150*150mm，锚固剂:

Z2350型树脂锚固剂，每个锚杆孔2支）。

（2）、如果出水量小于10m3/h时，采用吊桶排水，工作面放置2台（扬程70m、流量17m³/h）风动潜水泵，将水排入吊桶提至地面。

如果出水量大于10m3/h时，采用2台电动潜水泵（2BA-33/4KW，流量33m3/h）把工作面积水扬至吊盘水箱（10m³）内，由吊盘卧泵（DC50-80*9，流量50m³/h，扬程720m）通过Φ108×δ8mm无缝钢管（供、排水管）排至地面工广外。

附图五：

排水系统图

附图六：

注浆站供电系统图

附图七：

副井井下供电系统图

（3）、按照各孔倾角调整钻机立轴、孔口、回头轮在一直线上稳固钻机，在正常钻进过程中，不得移动钻机。

（4）、钻孔施工顺序：

按照钻孔编号1、2、3～16依次施工，按照顺序施工完所有孔（钻孔深度25.4m），最后施工井筒内东、西方向的2个检查孔兼探6煤孔，经检查孔确认单孔涌水量不大于1.5m3/h时，结束注浆施工。

同时探清6煤层层位、6煤层厚度，为下一步揭6煤提供真实有效数据。

（5）、井下设专人观察工作面止浆垫及井壁变化情况，以防底鼓突水，注浆人员在作业时必须高度警惕，坚守岗位，备齐工具，随时准备控制较大涌水。

（6）、钻进时，发现钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等异状时，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，现场负责人立即向矿调度汇报，然后采取措施，进行处理。

（7）、钻孔过程中如发现孔内显著变软或有水沿钻杆流出时，应立即停钻检查，孔内压力较大时，应马上将钻杆固定，严禁移动或拔起。

（8）、注浆设备应加强维修，保持设备完好。

（9）、预先规定好联络信号（1、2开始注浆，1、1停止注浆，1、7-2开始注水，1、7-1停止注水，工作面通过点铃可以直接打点通知井口信号房，另井下工作面至信号房有直通电话），将吊桶停放在不影响打钻施工的位置，以备发生突水时人员可以及时撤离现场。

（10）、钻进遇破碎松软岩层时或孔内出水大于1.5m3/h时，则提钻注浆，待养护6小时后，再扫孔钻进，直至达到设计孔深。

（11）、止浆垫浇注结束后，利用止浆垫的凝固时间对注浆管路及注浆站进行布置。

七、注浆参数的确定与注浆工艺

1、注浆参数

（1）、注浆压力

根据实测孔内出水的静水压力确定注浆终压，取静水压力的3～4倍，故设计注浆终压（孔口压力）为12MPa（由于孔口静水压力较小，注浆时可根据实际情况调整）。

（2）、浆液浓度

原则上采用水泥单液浆，注浆时浆液浓度先稀后浓，逐级调节，浆液水灰比：

2：

1，1.5：

1，1.25:

1，1：

1，0.75:

1，0.6：

1。

浆液浓度具体根据孔内情况而定。

双液浆采用配合比，水灰比与水玻璃体积比为1:

1。

钻孔吸水及浆液配比对照表

单位吸水量（L/min·m）

初始浓度（水灰比）

每立方浆液水、灰用量（Kg）

比重

浆量

（m3）

水

水泥

3.0

2:

1

900

450

1.285

1.050

5.0

1.5:

1

825

550

1.364

1.008

8.0

1.25:

1

812

650

1.42

1.029

11.0

1:

1

750

750

1.5

1.000

13.0

0.75:

1

712

950

1.615

1.029

>15

0.6:

1

660

1100

1.715

1.026

（3）、止浆垫厚度

止浆垫结构为单级平底型止浆垫，应采用强度高、封水效果好并便于快速施工的材料，采用C40混凝土。

为防止止浆垫与井壁之间产生微小裂隙及止浆垫翻浆，提高早期止浆垫抗压强度按要求添加高性能减水剂（早强型）。

计算如下：

B=P0·r/σ+0.3r

式中：

B为止浆垫厚度，单位m；

P0—注浆终压，12Mpa；

r—井筒荒半径，5.95m；

σ—止浆垫混凝土允许抗压强度（3～7天抗压强度）

C40×0.9=36.0Mpa；

公式详见《简明建井工程手册》

经计算，混凝土止浆垫厚度为3.7m。

据副井检查孔、探查孔资料，工作面469.2m往下岩性为4.7m粗粒砂岩，作为预留岩帽，强度大于0.9m厚C40混凝土，故混凝土止浆垫厚度2.8m。

（4）、预计浆液有效扩散半径

L=120r=120×（45÷2）=2700mm

RO=2L=5400mm

式中：

L—爆破裂隙长度（m）

r—药卷半径（mm）

RO—扩散半径

附图八：

工作面预注浆预计浆液扩散帷幕图

（5）、预计注浆量

根据《简明建井工程手册》中注浆量计算公式：

Q单孔=лRO2nHc

式中：

RO—为浆液有效扩散半径，5.4m；

n—砂层孔隙率，一般取0.03～0.08；H—注浆段高，25.4m；

c—修正系数，一般取1.1～1.3。

经计算，单孔预计注浆量为76.7m3，预计总注浆量（16个孔）为1227.9m3。

水泥消耗量：

WC=（dc×Vg）/（1+dcρ）=（3×40266）/（1+3×1）=920.9t

式中：

dc—水泥比重，取3；Vg—水泥浆体积（m3）；

ρ—水灰比，取1。

预计消耗P.O42.5水泥总量为920.9t（按水灰比1:

1浆液计算）。

（6）、注浆结束标准

①单孔注浆结束标准

当注入量达到50～60L/min及注浆压力达到终压（12MPa）后应继续以同样压力注入较稀的浆液20～30min后方可停止该孔段的注浆工作，每孔注浆都必须达到终压的设计要求。

各注浆孔的注浆压力达到终压（12MPa）或注入量小于30～40L/min时才可以封孔结束注浆。

②工作面注浆结束标准

采用放水法通常以最后一个钻孔的涌水量来计算井筒掘进时的最大涌水量，超过规定（6m3/h）时，再补打注浆孔，继续注浆。

通过压水成果检验注浆效果时，规定单位吸水率不超过0.5～1L/min*m。

2、混凝土止浆垫施工技术要求

止浆垫混凝土强度等级为C40，厚度2.8m。

主、副提升采用2.4m3底卸式吊桶下灰浇筑，浇筑时分层浇筑，加强振捣，确保止浆垫浇筑质量。

（1）、施工混凝土止浆垫之前，使用风镐将工作面挖至硬底找平并将积水及碎石清理干净。

（2）、施工混凝土止浆垫时，事先将准备工作做好，确保连续施工，并用振动棒振实。

（3）、止浆垫施工时，预埋16个注浆孔口管，孔口管外露200mm。

（4）、浇筑后风镐挖出一个长×宽×深=1.0m×1.0m×0.5m的水泵窝。

（5）、严格按C40砼配合比施工。

3、注浆工艺

（1）、对所有注浆操作人员应进行措施学习和操作训练。

（2）、正式注浆前，先用清水注入30min，检查注浆泵，注浆管路及球阀，一切正常后，方可进行注浆。

（3）、注浆前：

风、水、电、通讯、信号系统要完善，要进行试运转检查。

（4）、注浆泵、钻机要在地面进行试运转检查，发现问题及时处理。

（5）、拌浆人员应严格掌握浆液浓度，每放一次浆后必须及时使用比重计测量浓度，配浆时倒灰要过筛，防止杂物混进浆液，结块过期失效散灰严禁使用。

（6）、搅浆桶内浆液要淹没笼头，防止笼头悬空，吸入空气，应有专人放浆和过滤，注浆结束时应对搅浆桶及笼头窝进行清洗。

（7）、注浆时，泵压剧减或不进浆，可能是笼头被堵，吸浆笼头应经常清洗，泵压突然下降并不回升，吸浆量增大，说明岩缝漏浆，可采取降压，调整浆液浓度的办法处理。

（8）、注浆时不得随意停水、停电，必要时必须事先通知，待停止注浆冲洗管路和注浆泵后方可停水、停电，正常注浆结束后必须立即清洗注浆泵和管路，清理时间不得少于5分钟。

（9）、注浆时，要安排专人观察止浆垫及乘吊桶观察上部井壁及变化情况，出现异常及时停止并汇报，防止因井壁脱落和底板压力过大串浆伤人。

（10）、注浆及打钻人员要避开孔口位置，开阀门人员要站在混合器两侧。

（11）、每次注浆前，注浆系统必须进行试运转及耐压试验，并做好相关记录。

（12）、每次注浆前，应先测静水压力，然后用清水做压水试验（压力不小于12Mpa），以便检查注浆管的止浆效果及止浆垫止浆效果。

（13）、要经常乘吊桶检查输浆管路联接处，发现问题及时处理，防止拨拖伤人。

（14）、注浆时，开关球阀顺序为：

先关闭混合器泄压阀后开启进浆阀。

（15）、泄压时，开关球阀顺序为：

先关闭进浆阀后开启混合器泄压阀。

附图九：

注浆施工工艺简图

八、技术和施工管理

1、注浆材料的质量性能必须满足设计要求和规范要求。

2、注浆过程中，可根据实际情况，及时调整浆液浓度，以确保浆液效果。

3、严格交接班制度，交接班时井下情况要交接清楚。

4、司泵工及工作面人员要密切注意压力表变化情况，严防超压，同时做好注浆泵清洗、维护工作。

5、吸浆笼头加设过滤罩，笼头工要密切注意吸浆情况，发现异常，及时处理。

6、卸压员要严格按操作规程开启关闭球阀不得有误，必须保证始终有一个球阀畅通（进浆阀或泄压阀）。

7、记录员要对注浆情况做好原始记录，对本班出现的重大问题要上报。

8、打钻前，要检查钻杆是否弯曲，钻杆用压风吹净钻杆杂物，钻杆联接时必须缠麻、涂油。

9、技术员准确丈量钻杆长度，准确掌握孔内出水位置、出水量、水温及岩性变化情况并做好原始记录。

10、接钻杆前，必须把孔内岩粉冲出后，方可加接钻杆。

下钻杆时，同时把水开启，才缓缓把钻杆送入孔底。

11、每班必须及时把孔内吹出的岩粉装入袋中码放整齐并及时打上井。

注浆结束后，冲洗的管路浆液必须通过泄压阀胶管放入吊桶内上井。

12、注浆期间每半小时必须测量一次浆液比重、注浆转速、井上、下压力，并做好记录。

九、施工工期及劳动组织

1、施工工期：

从打钻开始算注浆工期，预计20天。

2、劳动组织：

实行三八制作业，人员组织见表：

人员组织见表

作业方式

工种

小班出勤

大班出勤

合计

三

八

制

井

上

运输工

4

12

材料员

1

1

机修工

1

1

4

电工

1

3

信号，把钩工，绞车工

8

24

井

下

接卸钻杆

2

6

司泵工

1

3

技术员

1

1

4

班长

2

6

信号工

2

6

看盘工

2

6

泵工

1

3

值班领导

1

1

4

合计

26

4

82

3、料消耗表

工作面预注浆设备材料表

序号

名称

规格型号

单位

数量

备注

一

钻具

1

钻机

ZLJ1600

台

2

1用1备

2

钻头

φ75mm

只

8

3

钻头

φ133mm

只

4

4

垫叉

φ42

对

3

5

牙钳

36″

把

2

6

牙钳

24″

把

2

7

牙钳

18″

把

2

8

孔口管

φ108×6×4000mm

根

18

9

钢筋

Φ22

m

固定孔口管

10

闷板

δ16φ250

只

18

11

大锤

把

2

二

注浆

1

矿用高压注浆泵

2ZBYSB-200~50/5~15-37

台

2

1台备用

2

搅浆桶

配电机5.5kw

个

2

1个备用

3

铁管

2寸

m

446.0

4

高压球阀

Q41N-320

个

18

5

法兰盘

DN108×320

副

18

6

高压胶管

Dn50钢丝三层

m

40

连接注浆泵

7

吸浆管

3″装埋线胶管

m

18

8

吸浆笼头

只

4

9

输水胶管

2″夹布3～6层

M

100

10

管接头

Ф32

只

45

11

U形卡

Ф32

只

90

12

绳卡子

Ф42

只

45

13

弯头

3″

只

2

14

闸阀

z41H—100Dg50

只

15

15

减压阀

y41H—100Dg50

只

2

16

抗震压力表

Yk—10～160kg/cm2

只

12

17

比重计

婆梅氏

只

20

18

温度计

只

10

19

混凝土

C40

m3

止浆垫

20

食盐

吨

21

三乙醇胺

吨

三

其他

1

槽钢

20#

m

20

加工钻机平台

2

锚杆

Ф22×2.0m

套

180

固定钻机及固孔口管

3

锚固剂

Z2350

支

360

固定钻机及固孔口管

四

劳动保护

1

防护眼镜

付

60

2

防尘口罩

付

60

3

乳胶手套

付

60

十、安全技术措施

1、施工前应组织所有参加打钻、注浆人员学习本措施并签字。

2、凡在井口作业人员，必须正常打扫井口附近卫生，封口盘各个开口处要封闭严实，防止任何物体坠落井筒内。

3、注浆人员配戴防护眼镜、胶质手套，造浆人员戴防尘口罩。

4、在吊桶运行时，吊盘上信号工必须提前发出警示。

5、要保证井上、下通讯联络通畅，工作面与井口要有直通电话，并派专人看守联系汇报；工作面要有良好的照明。

6、工作面上钻杆、工具等必须放置牢固、整齐有序。

7、从注浆泵到注浆管、输浆管路、各种连接丝扣必须拧紧上牢。

8、各工种要严格按本工种操作规程操作，严禁违章作业。

9、下井人员必须配戴保险带，严禁班前喝酒。

10、钻机钻孔作业时，井下作业人员衣袖要扣紧，严禁围毛巾，戴手套作业。

11、必须带阀钻进，以防突水事故。

12、井下注浆人员必须熟知避灾线路。

（附图十：

工作面注浆避灾线路图）

13、本措施未尽事宜，按《煤矿安全规程》、《副立井井筒基岩段掘砌施工作业规程》、《副立井井筒基岩段过含水层施工安全技术措施》、《副立井井筒防治水措施》、《简明建井工程手册》等有关规定执行。

十一、附图

附图一、副井井筒465.5-469.2m壁后注浆井壁布孔展开图

附图二、注浆站平面布置图

附图三、钻孔平面布置图

附图四、钻孔剖面图

附图五、副井排水系统图

附图六、注浆站供电系统图

附图七、副井井下供电系统图

附图八、工作面注浆预计浆液扩散帷幕图

附图九、注浆施工工艺简图

附图十、工作面预注浆避灾线路图