斜井工作面预注浆施工技术方案.docx

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斜井工作面预注浆施工技术方案

A-05江门中微子实验站配套基建工程斜井

工作面预注浆施工技术方案报审表

表号：

A-05

工程名称：

江门中微子实验站配套基建工程编号：

江基工字【2015】020号

致浙江华东工程咨询有限公司江门中微子实验站配套基建工程建设监理部：

现上报斜井工作面预注浆施工技术方案，请审查。

附件：

斜井工作面预注浆施工技术方案

承包单位（章）：

负责人：

日期：

专业监理工程师审查意见：

专业监理工程师：

日期：

监理项目部审查意见：

监理项目部（章）：

总监理工程师：

日期：

本表（含附件）一式4份，由承包项目部填报，监理项目部存1份，业主单位存1份，

承包单位存2份。

江门中微子实验站配套基建工程

斜井工作面预注浆施工技术方案

批准：

审核：

编写：

黄河设计公司水电六局锦源建设公司联合体

江门中微子配套基建工程EPC项目部

二〇一五年十一月三十日

目录

1.工程概述1

2.施工布置1

2.1供电布置1

2.2排水布置1

2.3供风系统2

2.4通风系统2

2.5通信系统2

3.施工程序2

3.1施工流程图2

4.施工方法3

4.1孔口管3

4.2表面封闭4

4.3浅孔灌浆4

4.4深孔灌浆4

5.注浆效果检查10

6.劳动组织10

7.设备、材料使用消耗表11

8.质量保证措施12

8.1管理措施12

8.2技术措施12

9.安全保证措施12

9.1探孔施工安全技术措施12

9.2注浆施工安全技术措施13

1.工程概述

斜井洞身段全长1340m，坡度为42.5%（角度23.02°）；斜井采用城门洞形断面，净断面尺寸为5.7m×5.6m，净断面积28.43㎡。

目前斜井已施工至X0+711.3位置（斜长772.8米），斜井井身自X0+635位置进入二类围岩段。

进入二类围岩以后先后出现了4处集中出水点，分别在X0+672、X0+680、X0+685、X0+711.3，其中以X0+711.3处涌水量最大。

X0+711.3处未涌水前斜井井身总排水量62.3m³/h。

2015年11月04日14:

00斜井井身桩号X0+711.3（斜长772.8m）钻孔施工时，右侧拱肩处突然出现两处出水点，靠近右侧边墙距底板2m出现1处出水点，瞬间涌水量增加到约100m³/h，造成掌子面被淹没。

为了施工人员安全，涌水工作面施工人员马上撤离，部分施工设备没有时间撤离被淹没在水里，被淹没设备如下：

表1-1淹没设备统计表

序号

设备名称

规格型号

单位

数量

备注

1

手风钻

YT-28

台

8

2

钻爆台车

台

1

自制

针对本次涌水情况，在斜井井身增加一套排水系统，并将4寸供风管作为临时排水管路，用于加强斜井井身排水。

2015年11月9日20:

00斜井掌子面积水被排完，总排水量约22500m3，经现场查看、专题会议讨论后采用斜井井身工作面预注浆的方式处理X0+711.3涌水，同时灌浆期间持续加强排水。

2.施工布置

2.1供电布置

为满足增加排水系统的供电要求，在原有供电系统基础上，地面增加一台315KVA变压器，自变压器至2#集水井安装一趟95mm2（700米）电缆供2#集水井排水使用。

2.2排水布置

2.2.1排水期间

（1）原有排水系统

掌子面使用功率185kw、流量160m³/h、扬程200m的BQS160-200/3-185/N的矿用隔爆型排沙电泵一台向X0+450临时水仓进行排水，X0+450临时水仓中使用一台功率200kw、流量80m3/h、扬程400m的BQS80-400/7-200N的矿用隔爆型排沙电泵排水至洞外，排水管路为4吋钢管。

（2）新增排水系统

工作面增加两台功率45kw、流量30m³/h、扬程150m的BQS30-150/2-45/N矿用隔爆型排沙电泵往2#集水井中排水。

2#集水井安装一台功率200kw、流量80m3/h、扬程400m的BQS80-400/7-200N矿用隔爆型排沙电泵往地面排水。

排水利用新安装一趟4吋排水管排水（安装管路长度810m）。

图2-1排水系统布置图

2.2.2灌浆期间

注浆钻孔期间，使用2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将工作面淋水、钻孔涌水通过Φ50mm高压软管（长度100m）抽至2#集水井；2#集水井的水使用2台（1用1备）功率185kw、流量70m3/h、扬程400m的BQS70-400/5-185型矿用隔爆型潜水排沙电泵排至地面，使用原有排水管路。

2.3供风系统

利用原有供风系统。

2.4通风系统

利用原有通风系统。

2.5通信系统

在工作面安装一部防爆电话及6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。

3.施工程序

3.1施工流程图

图3-1施工流程图

孔口管

表面封闭

浅孔注浆

深孔注浆

注浆后检查

（1）孔口管

先进行孔口管施工，用以分流漏水点的水量，方便进行表面封闭及浅孔注浆，孔口管在钻进注浆孔涌水量较大时控制水流作用，注浆时用作联接孔口装置。

（2）表面封闭

孔口管施工完成后，进行表面封闭，把井壁裂隙水堵住，防止注浆时跑浆。

在注浆过程中随时观察井壁是否漏浆，如果漏浆及时封堵。

（3）浅孔注浆

表面封闭基本完成后，进行浅孔注浆，用以固结涌水点附近浅层岩石，封堵浅层裂隙，防止深孔高压注浆时岩石表面漏浆。

（4）深孔注浆

浅孔注浆基本完成后，开始深孔注浆。

深孔注浆根据涌水情况分段进行，将深层涌水裂隙用水泥浆封堵，达到深层堵水的效果。

4.施工方法

4.1孔口管

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。

本次注浆用后埋孔口管的方法安装、固定孔口管。

采用一台MKQJ120/40型潜孔钻机进行钻孔，按照注浆孔位置、角度钻孔，钻杆直径50mm，钻头直径133mm，钻孔孔深2m，钻孔按注浆孔孔号顺序进行。

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。

孔口管采用4吋钢管，长2.3m，插入钻孔2m，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，注浆使整个孔内及内壁充满浆液，则停止注浆。

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7根，每根2.3m，共消耗4吋钢管16.1m；1吋钢管7根，每根0.4m，共2.8m；4吋法兰7个，4吋高压阀门7个，1吋球阀7个。

4.2表面封闭

为防止注浆时浆液流出，预注浆前，利用人工把掌子面及巷道边墙进行表面封堵止水。

表面封闭采用水泥浆及双液浆进行表面涂抹，待表面凝固后，观察是否有缝隙水流出，若无缝隙水流出则进行下一工序，若有缝隙水流出，则再次进行表面涂抹，直至表面无缝隙水流出。

灌浆过程中发现边墙有漏水或漏浆现象时，继续在漏水或漏浆处涂抹双液浆。

4.3浅孔灌浆

为方便深孔注浆顺利进行，在深孔打钻前，对右帮边墙进行浅孔灌浆。

浅孔灌浆钻孔采用型号YT-28手风钻，钻杆直径22mm，钻头直径42mm，钻孔设计深度3m。

钻孔结束后，将1吋钢管插入孔内，在钢管一端焊上法兰，钢管上安装1吋球阀钢管周围缝隙注入水泥-水玻璃双液浆进行封孔固定钢管。

钢管固定完成后，连接注浆管进行浅孔注浆。

浅孔注浆结束后，若无缝隙水流出，则进行下一孔注浆。

4.4深孔灌浆

4.4.1深孔注浆施工程序

（1）将工作面浮渣清理干净，以方便钻机安装。

（2）将钻机及操作台等相关设备下井，安装并调试完成。

（3）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。

（4）注浆孔全部注浆结束后，进行注浆效果检查。

达到待凝程度后，开孔检查，无水流出后，进行下一孔注浆，若有水流出，则重新进行钻孔注浆，直至达到预注浆效果，则本次预注浆结束。

4.4.2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。

本次工作面预注浆施工，需在井下沿巷道帮部铺设一条输浆管路。

输浆管（810米）选用Φ50mm钢管，钢管间用法兰盘连接（135对）。

设备及材料采用6m³箕斗+大绞车运输。

4.4.3注浆孔施工

共设计7个注浆孔，掌子面6个，边墙1个。

钻孔顺序为1#→2#→3#→5#→#→7#→4#。

图4-1注浆孔孔位平面布置图

1#孔开孔距右肩窝靠近正顶出水点往下0.5m，往左3m的位置，仰角34°，孔底距出水点上方1m；

2#孔开孔距右肩窝出水点往下2m，往左3m的位置，仰角9°，孔底距出水点下方1m；

1#、2#孔设计深度15m。

图4-21#2#注浆孔布置图

3#孔为分流孔将水排出，设计外偏角度15°，倾角-19°，开孔处距掌子面3.2m，设计孔深15m。

图4-33#注浆孔布置图

4#、5#、6#孔位深孔，设计深度40m，5#孔为主要施工孔并且先施工，如5#孔未出水或者水量较小则继续施工4#孔与6#孔进行探水。

4#孔设计外偏角度为9°，倾角-19°，孔底距巷道轮廓线5m左右，孔底层位在肩拱处。

5#孔设计外偏角度为5°，倾角-10°，孔底距巷道顶板5m。

6#孔设计外偏角度为11°，倾角-19°，孔底距巷道轮廓线5m左右，孔底层位在肩拱处。

5#孔钻孔结束后，若涌水量较小，则停止钻进，提出钻具，进行注浆，接着打6#孔，若6#孔涌水量较小或者没水流出，则封孔注浆。

4#孔则不进行钻进。

在巷道右帮往左1m处布置一个7#孔，进行钻进。

7#孔设计钻进深度20m，外偏

角度8°，倾角1°。

钻进至设计深度时，孔底距顶板上方5m处。

距右帮1.8m处。

图4-44#5#6#7#注浆孔平面布置图

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。

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。

既将该孔深作为一个小的施工段，进行钻孔、注浆，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。

钻进指定深度时，根据现场情况进行超前探孔，如孔内涌水量较大时，在注浆封孔后继续向下钻进探孔。

若钻孔过程中，孔内涌水量继续加大至设计注浆涌水量时，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。

超前探孔不超过40m。

钻进下一孔的同时对上一钻孔进行注浆，封堵裂隙。

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，用以排除钻孔的回水、涌水及井壁淋水，给工作面施工提供良好环境。

4.4.4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。

液浆在地面拌制，然后通过井筒内安装的输浆管送至工作面进行注浆。

4.4.5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，测出最大流量及净水压力。

4.4.6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0.5MPa左右。

每次压水试验应测定和记录注浆段高、压水流量，压水试验结束并符合要求后，立即注浆。

4.4.7注浆压力调整

由于注浆压力是随着水压的变化而变化，而水压是随着井筒深度的变化而变化。

所以，注浆压力和注浆终压必须根据实际测量的水压为依据，确定注浆压力和终压的大小。

当初始浓度确定之后，人为控制泵量、调整浆液浓度等使压力达到初压、正常和设计终压值。

当选定初始水泥浆液浓度后，计算该浓度水泥浆从地面到孔口产生的压力，若测定钻孔内水压比水泥浆在孔口产生的压力小0.5MPa以上，则初始注浆时注浆泵不再另外给压；若测定钻孔内水压比水泥浆在孔口产生的压力小0.5MPa以内或大于水泥浆在孔口产生的压力，应利用注浆泵给压，使初始注浆时孔口注浆压力比水压大0.5MPa以上。

注浆段水泥浆液的注浆终压值应为静水压力的2～4倍。

根据压水试验得出的钻孔吸水量依据下表确定浆液起始浓度，每次注浆时，水泥浆的浓度应先稀后浓逐级调节。

表4-1注浆泵参数

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

表4-2浆液起始浓度的确定

单位钻孔吸水量

L•（min•m）-1

水泥浆液起始浓度

（水：

灰）

水泥浆密度

g/cm3

3.0

2：

1

1.29

5.0

1.5：

1

1.37

7.0

1.25：

1

1.43

8.0

9.0

1：

1

1.51

11.0

0.8：

1

1.60

13.0

>13

0.6：

1

1.73

4.4.8浆液调配

在初期注浆压力条件下，吸浆量为吸水量的80%，可视为正常，否则调浓或调稀一级。

注浆过程中，当注浆压力保持不变，吸浆量随注浆时间的延续注浆减少，或当吸浆量不变而压力注浆升高时，也属于浓度适中，不需要改变浆液浓度，一直注浆达到终压结束。

当连续注入某一浓度级20min后，注浆压力及吸浆量均无改变或改变不大时，可调浓一级。

当注浆过程中出现压力上升很快，吸浆量减少时可调稀一级。

每更换一次注浆浓度，一般持续20min。

4.4.9结束注浆

注浆终压及终量在正常条件下，每一次注浆中，注浆压力由小逐渐增大，注浆流量由大逐渐减小，当注浆压力达到设计的终压，注浆终量为30～40L/min时，稳定20～30min即可结束注浆。

在特殊条件下，在大裂隙岩层注浆，经过浆液浓度的变换，仍达不到终压与终量的标准，但又接近设计的注入量时，应暂时停注，待养护24h后复注，直至符合结束注浆标准。

对于细裂隙或孔隙地层，当注2：

1～1.5：

1稀浆，压力仍上升很快而吸浆迅速减少时，可进行预处理，先压水2m3左右，然后压注1～2m330～35泼美度水玻璃，紧接着压注1～2m3清水并注浆。

结束注浆前，压入足量（根据管路长短确定）的清水，关闭孔口阀门，卸下孔口高压胶管。

压注清水时，应通知井下准备放浆，压水停泵后，将管内残余浆液流放到吊桶内，提至地面排出。

每次注浆后对设备和管路都要进行检修、清洗和试运转，为下一次注浆做好准备。

5.注浆效果检查

注浆堵水效果，通常用井筒剩余涌水量和堵水率来表示，选择注浆孔的放水试验来检查注浆效果。

所有钻孔钻进、注浆结束后，选择5#作为检查孔。

重新钻孔至设计深度，打开放水阀门，看有无涌水。

如有涌水，待其稳定后，测量涌水量，然后关闭阀门，测定静水压力。

检查孔内的涌水量不大于5m3/h时达到注浆效果；如果孔内涌水量大于5m3/h，则达不到预期效果，将该孔按设计标准进行注浆，同时增加其旁边第二个孔进行检查。

6.劳动组织

注浆采用三八制，每班人员配备见下表：

表6-1班组人员配备表

工种

人数

共计

备注

班长

1

27人/班

钻工

2

技术员

1

注浆工

2

灰浆配制工

3

安全员

1

绞车工

2

信号工

3

水泵工

4

机修工

2

电工

2

辅助人员

4

7.设备、材料使用消耗表

表7-1主要设备、材料预计用量表

序号

名称

规格型号

单位

数量

备注

1

潜孔钻机

MKQJ120/40

台

2

一用一备

2

手风钻

YT-28

台

2

一用一备

3

注浆泵

2TGZ—60/210

台

2

一用一备

4

双桶搅拌机

180L

台

1

5

制浆机

UJZ200A

台

1

6

制浆机

UJZ400A

台

1

7

矿用隔爆型潜水排沙电泵

BQS30-35-5.5

台

4

两用两备

8

矿用隔爆型潜水排沙电泵

BQS30-150/2-45/N

台

4

两用两备

9

矿用隔爆型潜水排沙电泵

BQS70-400/5-185/N

台

4

两用两备

10

矿用隔爆型潜水排沙电泵

BQS80-400/7-200N

台

4

两用两备

11

高压软管

Ф50×5m

根

20

12

直通（快速接头）

Ф50

个

40

13

高压阀门

4吋

个

7

14

清水桶

0.3m3

个

2

15

水泥浆储浆灌

1.5m3

个

1

16

橡胶手套

双

40

17

防护眼镜

套

30

18

压力表

16Mpa

块

5

19

压力表

40Mpa

块

5

20

铲子/耙子

把

10/3

21

水表

4吋

个

1

22

球阀

1吋

个

7

24

1吋无缝钢管

0.4m

根

7

25

孔口管

Ф108×5×2300mm

根

7

26

法兰

4吋

个

7

27

输浆管

Ф50×5×6000mm

根

135

28

输浆管连接法兰

2吋

个

270

29

孔口管

Ф108×5×6000mm

根

135

排水管路

30

孔口管连接法兰

4吋

个

270

31

电缆

95mm2

m

700

新增供电线路

32

变压器

315KVA

台

1

8.质量保证措施

8.1管理措施

（1）加强质量管理基础工作，落实质量工作职责。

（2）围绕总体质量目标，实行管理、技术、经济多轮驱动措施。

（3）做好施工原材料的管理，所有施工用材料必须经过检验合格后方可进场，严禁使用不合格的材料。

（4）加强现场质量监督检查力度，严格实行质量否决权。

8.2技术措施

（1）严格按设计要求施工，未经批准任何人不得对设计进行变更。

（2）加强施工过程中的技术基础管理工作，认真研究施工过程中钻孔揭露的地质条件，为调整工艺技术参数提供资料。

（3）严格按照设计要求的浆液配比进行造浆，控制浆液的搅拌时间。

因设备故障等原因造成注浆中断，中断时间超过4小时，剩余的水泥浆必须遗弃。

（4）注浆压力是保障注浆效果的重要工艺参数，实际压力不得小于规定。

注浆过程控制必须符合规范要求。

9.安全保证措施

9.1探孔施工安全技术措施

（1）经检查钻机和注浆泵完好，方可正常使用。

（2）钻机底座要进行打锚杆固定，防止钻机在钻进期间底座松动倾倒伤人。

（3）开钻前，做好检查钻机稳固情况和水泵排水情况等工作，符合要求后，方可开钻。

（4）钻进前，先检查钻杆，保证不堵塞、不弯曲，让钻机先空转3-5分钟，确认无问题后，方可接上钻杆、钻头，必须打完一杆后方可接上第二杆，钻机转动部分两侧严禁站人。

（5）钻进中，施工人员要扎紧领口、袖口，佩戴好矿灯、安全帽，钻工要注意观察钻机运行情况，如有异常，要立即停机，查找原因，待故障排除后再施工。

（6）钻孔孔口套管必须进行耐压试验，耐压试验的水压必须达到设计要求，若钻孔漏水须重新注浆，复钻再进行试压，直到孔口管达到耐压要求。

（7）若钻孔水压较大，为确保施工人员的安全，必须使用防喷冒和孔口钻杆卡持器等防喷反压装置，以免钻具被高压水顶出伤人。

（8）钻进时，压力不宜太大，要轻压慢进，待钻机工作平稳后，再逐渐增大压力，钻探工要认真观察钻机运转情况，发现异常，立即停机查找原因，及时处理。

（9）项目部要加大监督检查力度，施工人员保证钻进质量，严格按设计施工，每班至少向调度室汇报三次作业进度及存在问题。

9.2注浆施工安全技术措施

（1）注浆前，认真贯彻注浆施工安全技术措施。

（2）注浆前，应将注浆泵检修完好，并检查管路连接系统是否正确，注浆孔口管是否埋设牢固。

（3）井内的输浆管要连接紧密，吊挂可靠，防止跑浆.

（4）注浆前，要对管路系统做耐压试验，检查管路上的所有接头、法兰、阀门及管件的耐压能力，如有不符合要求的，及时更换。

（5）注浆期间，要设专人观察井壁、阀门、注浆管周围是否跑浆，发现跑浆，立即通知停止注浆，查明原因，及时处理。

（6）注浆钻孔孔口必须安装压力表，作好注浆压力记录，如出现压力骤升或骤降，应立即停止注浆查明原因后，及时处理，再重新开始注浆。

（7）注浆泵运转前，要先吸清水，检查无问题后，方可吸浆液。

（8）注浆时，浆液浓度调整后，压力表上升较快，应采取注注停停，停停注注的办法，让浆液在岩层裂隙沉析、填充、凝固。

（9）注浆人员佩带防护眼镜、手套，防止浆液溅入眼内。

（10）每次注浆工作结束后，要把注浆泵清理干净，物料堆放整齐。

并清理管路，井下残浆严禁倒入井内，只准排入吊桶提至地面倒掉。

工具及生产工具要用尾绳固定在牢固可靠的地点，防止滚动坠落。

（11）注浆时，作业人员要远离注浆泵，防止被注浆泵的皮带轮缠着衣服，造成工伤。

（12）在注浆期间，人员严禁站在注浆管的正前方，严防注浆压力骤然升高导致注浆管破裂后反弹伤人情况发生