22303工作面松散层注浆施工方案1Word文档格式.docx
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1、《石圪台煤矿22303工作面松散层注浆工程施工组织设计》
2、《神东煤炭集团石圪台煤矿22303工作面松散层注浆工程布置图》
3、《水泥基础灌浆材料施工技术规范》（YB/T9261-98）；
4、《混凝土拌和用水标准》（JGJ63-89）；
5、《三下采煤规程》；
（二）施工目标
安全目标：
切实落实各项安全防范措施，严格要求、规范操作、定期检查，确保人员、器械安全，杜绝安全事故的发生。
质量目标：
严格按照甲方的技术要求进行施工，确保满足甲方的预期目的；
并按GB/T19001-ISO9001：
2008质量体系运行,力争创优。
工期目标：
本工程控制工期如下：
（1）工程开工日期：
年月日；
（2）工程竣工日期：
文明施工：
达到进场规范，施工有序，工完场清，不对周围环境造成污染，创安全、文明、环保施工工地。
二、工程概况
石圪台煤矿22303工作面位于石圪台矿三盘区，其南侧是正在回采的22302工作面，北侧是未开采区域，西侧是22煤南翼大巷。
工作面全长4481.72m，工作面宽为351.92m。
该工作面预计2011年8月初开始回采，月回采推进度一般为340m左右。
回采煤层为22煤，其煤厚在1.2-4.6m，平均3.28m，倾角1-3°
，整体呈负坡回采，局部有波状起伏。
（一）注浆目的
石圪台煤矿22303工作面拟于2011年8月初开始回采，该工作面上方发育两条古冲沟，冲沟内上覆基岩厚度较薄，松散含水层厚度较大，工作面回采至该区域将有突水溃砂的危险。
为确保工作面安全回采，在对该工作面进行井下充分探放水的基础上，对该工作面两个基岩厚度小于41.3m的富水区进行上覆松散层注浆加固，使导水裂隙带高度范围内的松散层固结，形成固结体；
在回采顶板垮落时固结体形成块状或片状，达到上述两区域顶板加固、防止溃水、溃沙。
受神华地质勘查有限责任公司委托中国煤炭地质总局华盛水文地质勘察工程公司承担了22303工作面松散层注浆工程。
（二）地层及水文地质
22303工作面覆盖层主要含水层为第四系松散含水层，富水性中等，其中：
距主回撤1886.3-2090.7m范围内上覆松散层厚度30-41.74m，含水层厚度为15-27.4m（SS46号水文孔，含水介质为33.4m，水位埋深为6.2m）；
距主回撤3407-3660m范围内上覆松散层厚度在29-53.91m，含水层较厚20-39.5m（SS34号水文孔，含水介质为49.1m，水位埋深9.6m）；
距主回撤1959.3-2071.5m上覆基岩厚度36-49.8m；
距主回撤3438.4-3580.8m主运一侧上覆基岩厚度29.8-39.3m，同时也不排除局部有更薄基岩带存在。
1、地层概况
井田内基岩除糖酱渠及柳根沟有零星出露以外，大多被第四系所覆盖，据钻探揭露及地表地质填图表明，井田内地层大致呈北北西走向，倾角南西西。
被揭露地层由老到新有：
上三叠统永坪组（TSY）；
中下侏罗统延安组（J1-2Y）；
中侏罗统直罗组（J2Z）；
第三系上新统三趾马红土（N2）及第四系（Q），现分述如下：
（1）上三叠统永坪组（TSY）
井田内无出露，据钻孔揭露，其厚度大于133.12米。
岩性以灰绿色厚层状中细粒长石砂岩为主，局部为粗粒砂岩、粉砂岩薄层常夹有2～4层薄煤。
砂岩中含有较多的黑云母，分选性及磨圆度中等，大型槽状层理，楔形层理或块状层理发育。
本组为侏罗纪煤系基底。
物性特征：
视电阻率曲线呈中低阻，一般30～120Ω·
m；
密度中高；
自然伽玛值中等。
各参数曲线均以呈低幅值为特征，易与上覆煤系地层相区分。
（2）中下侏罗统延安组（J1-2Y）
延安组为井田内含煤地层，假整合于上三叠统永坪组之上，上部地层在糖酱渠有出露。
由于受原沉积基底起伏，直罗期古河流冲刷以及新生代剥蚀等原因的影响，厚度变化较大，厚128.41～207.64米，平均172.18米，平面上以柳根沟以北～考考赖沟一带厚度最大，中部沿着柳根沟方向厚度最薄。
岩性主要由灰白色中～细粒长石砂岩、岩屑砂岩、浅灰色粉砂岩、砂质泥岩和煤组成，粗粒砂岩、泥岩及炭质泥岩的含量相对较少，偶见泥灰岩透镜体及蒙脱质粘土岩
（3）中侏罗统直罗组（J2Z）
本组地层沿乌兰木伦河及糖酱渠有出露，因受沉积后期的剥蚀作用，仅残存该组下部地层，其厚度为0～81.01米，平均36.74米，在井田内自西向东变厚。
上部岩性由兰灰色砂质泥岩，泥岩、黄绿色粉砂岩及灰白色细粒砂岩组成，呈互层状，且常见紫杂色斑块。
下部则为灰白色厚层状粗～中粒长石砂岩，常发育板状交错层理、槽状交错层理、并含大量植物茎化石、煤的包裹体及条带，底部有黄铁矿结核，与下伏延安组呈假整合接触。
（4）第三系上新统三趾马红土（N2）
在井田东部边界附近有零星分布。
厚度0～6米，平均1.0米，沉积为棕红色粉砂质粘土，亚粘土层间夹数层钙质结核，较致密，具粘滑感。
（5）第四系（Q2）
第四系中更新统离石黄土（Q2）
不整合于第三系红土之上。
在前石圪台分水岭地段有零星出露，厚度0～19.64米，平均6.92米。
岩性为粉土质，含钙质结核夹2～4层薄层棕色古土壤。
底部为沙砾石层，分选性差，沙砾石层厚0.5～2.0米。
第四系更新统萨拉乌苏组（QM3）
厚度0～53.76米，平均18.35米。
沉积物由中细沙及粉沙组成，间夹薄层状粉沙土透镜体。
主要分布在柳根沟及布袋壕地带，其次分布在考考赖沟和石圪台沟。
第四系全新统冲积层（Q4n1）
组成乌兰木伦河河漫滩和一、二、三级阶地。
厚度0～11.12米，上部岩性为沙层，中下部为沙、砾石层。
风积沙（Q4001）
分布于井田各地，厚度0～32米平均4.67米，沉积物为土黄色粉细沙，分选性好。
2、水文地质概况
井田位于乌兰木伦河中游东岸。
地形北东高西南低，海拔1120～1355米。
黄土梁峁区、沙漠滩地及剥蚀丘陵相间。
零星分布的浑圆状长梁状剥蚀基岩丘陵和黄土粱峁为井田地表水系分水岭，而沟谷两侧遍布着固定或半固定沙垄沙丘。
其地表水主要补给来源是萨拉鸟苏组泉。
柳跟沟、石圪台、糖酱渠是井田内主要常年性沟流。
是当地浸蚀基准面，它们自东而西并列横贯井田中部，流入乌兰木伦河。
（1）全新统冲积层孔隙潜水（Q4al）
沿乌兰木伦河多组成河漫滩和一、二、三阶地，成片状和带状分布，河漫滩主要由第四系冲积沙砾石组成。
一级阶地高山河床2～6米，宽100～400米，为堆积阶地，阶面比较平坦，微倾于河床，主要由中细沙，粉细沙组成；
二级阶地高出一级阶地l～8米，阶面比较完整，向一级阶地倾斜，中石圪台阶面宽200-500米；
三级阶地高出二级地10～20米为基座阶地，含水微弱。
（2）上更新统萨拉乌组孔隙潜水（Q3S）
井田普遍沉积了萨拉乌苏组，平均厚18.35米。
主要分布石圪台沟以东，葫芦头沟，及井田中部布袋壕，柳根沟一带，在古湖洼地，古沟槽较厚度20～50米，最厚53.76米。
岩性为中细粒沙、粉沙组成，间夹薄厚粉沙土透镜体。
结构松散，孔隙大，透水性强，易接受降水补给形成孔隙水。
（3）第三系红土隔水层（N2）
在井田北东边界零星分布。
厚度0～6米，平均1.70米，岩性为浅红色，棕红色粉砂质粘土，亚粘土与钙质结核层互层，粘土呈块状无层理，具粘滑感，较致密。
三、注浆范围及工程量
（一）注浆范围
本次注浆范围确定为22303工作面靠运输顺槽一侧基岩厚度小于41.3m的富水区范围，位于运输顺槽79~82联巷间。
注浆带宽度设计为60m，以工作面运输顺槽正帮为界，向工作面内宽为48m,向工作面外为12m。
（二）钻孔布置及工程量
1、测量放样
根据原地面控制点（一级小三角点3个）往A、B测区各引测2个一级导线点作为控制点，然后用全站仪根据各区各自的控制点放测A、B区所有孔位，共放测钻孔449个，其放样精度要满足《煤矿测量规程》要求。
各区拐点坐标见表2.1-1，钻孔拐点坐标一览表。
表2.1-1钻孔拐点坐标一览表
A区
点/线
坐标
1-1
X=431665.83；
Y=4366966.63
1-24
X=431785.34；
Y=4367035.63
2-1
X=431674.02；
Y=4366964.44
2-25
X=431798.73；
Y=4367036.44
3-1
X=431677.02；
Y=4366959.24
3-27
X=431812.16；
Y=4367037.18
4-1
X=431690.41；
Y=4366960.04
4-26
X=431820.32；
Y=4367035.04
5-1
X=431698.61；
Y=4366957.85
5-26
X=431828.51；
Y=4367032.85
6-1
X=431712.00；
Y=4366958.65
6-26
X=431841.91；
Y=4367033.65
7-1
X=431720.20；
Y=4366956.46
7-26
X=431850.10；
Y=4367031.46
8-1
X=431733.59；
Y=4366957.26
8-25
X=431858.30；
Y=4367029.26
9-1
X=431741.79；
Y=4366955.06
9-25
X=431866.49；
Y=4367027.06
10-1
X=431755.18；
Y=4366955.87
10-24
X=431874.69；
Y=4367024.87
11-1
X=431763.38；
Y=4366953.67
11-24
X=431882.89；
Y=4367022.67
2、注浆孔布置
（1）注浆孔布置及钻探进尺
在以上确定的注浆范围内，根据22302工作面布孔参数，即注浆扩散半径大于4m，本次设计钻孔间距仍按照6×
6m，呈正方形布置。
以工作面运输顺槽正帮为界布1列，向工作面外布1列，向工作面内布9列，共计11列，列长以基岩40m等厚线圈定。
该区合计布孔279个，预计钻探进尺12090m（其中松散层段10974m,基岩段1116米）。
（2）注浆段控制
注浆的起始深度为风化基岩面下2.00m，注浆的截止标高为使基岩厚度小于41.3m的区域加固至41.3m确定。
单孔平均注浆高度约10.20m，预计注浆总进尺为2846m；
3、验证孔布置
为对注浆的效果进行验证，本次布置验证孔3个，均布置在注浆效果最薄弱的地段，具体孔位由矿方和监理部门共同现场确定。
四、注浆方案
（一）钻孔施工
1、施工工艺，钻孔施工采用泥浆护壁，回转钻进成孔，工艺流程如下。
2、技术要求：
（1）钻孔孔径为φ91㎜，要求全孔取芯、泥浆钻进提浆观测水位；
进入正常基岩1m终孔。
（2）按照设计给定坐标放置所有钻孔的位置，要求点位标示明显明确，平面位置高程准确。
（3）钻孔孔壁应平直完整。
（4）钻钻机安装必须平整稳固；
钻机立轴必须和设计孔向一致；
（5）严格控制钻孔倾斜，垂直偏差不大于1%，发现偏斜超过要求应及时纠正或采取补救措施。
（6）每个钻孔应根据煤层顶板标高及揭露基岩顶面标高，准确的计算出需要注浆的高度。
（7）钻孔时应对岩层、岩性以及孔内各种情况进行详细记录。
（8）钻孔遇有洞穴、塌孔或掉块难以钻进时，可先进行灌浆处理，而后继续钻进。
如发现集中漏水，应查明漏水部位、漏水量和漏水原因，经处理后，再行钻进。
（9）钻进结束等待灌浆或灌浆结束等待钻进时，孔口均应堵盖，妥加保护。
（10）在钻孔的同时配备套壳料，套壳料采用低强度水泥粘土浆，浆液配比为水泥：
粘土：
水=1:
1.5:
2.具体可根据现场试验调整。
为便于开环，袖阀管内有孔处在套壳料灌注后形成的强度应低于无孔处强度值。
（11）在套壳料养护具有一定强度后（0.3-0.5mpa），通过灌浆泵施加压力把套壳压裂，为浆液进入地层打开通道。
（12）注浆孔的施工应按注浆程序，按顺序分段进行。
（13）做好各项技术资料的管理、记录工作，积极配合监理工程师的工作，钻探施工期间，按期向甲方提交进度报告，并接受不定期监督检查。
（二）钻孔注浆
1注浆方式:
采用跳孔间隔全孔一次性注浆方式。
采用袖阀管压力劈裂注浆方法。
注浆材料为水泥及水拌合而成，如空隙较小时加入素水泥浆1～5‰的三乙醇胺。
2注浆压力：
以泵压4.5～5.0Mpa为注浆结束标准。
处理高度为将基岩厚度小于41.3m的区域加固至41.3m。
3技术要求：
（1）处理高度为将基岩厚度小于41.3m的区域加固至41.3m。
每个钻孔根据揭露的基岩厚度计算出需要注浆的高度，按此长度下φ50㎜袖阀管，其于孔壁之间灌入套壳料（套壳料水泥：
水的比例为1：
1.5：
2），注浆段顶部到注浆段底部高度约为5-14m，上部采用多级孔径托盘止水封闭，连接部3m范围内为反扣。
确保在注浆过程中浆液不会从封闭处溢到非注浆段，用稠浆从井口灌入注浆管外侧，为减短凝固时间可加入水泥重量2%的速凝剂。
（2）固结注浆采用新鲜无结块且标号不低于32.5Mpa的水泥，其细度要求通过80μm方孔筛筛余量≤5%。
（3）水泥使用前应进行质量检测，不合格者严禁使用。
（4）注浆过程中要求检测回浆浆液比重，首次钻进时可每30~45min测记一次，后续钻孔可适当抽检，并于首次检测数值进行比对，及时调整。
（5）水泥浆液搅拌时间：
使用高速搅拌机应大于30s，使用普通搅拌机应大于3min。
浆液自制备至用完的时间不宜大于4h。
（6）注浆泵:
灌浆泵宜使用多缸柱塞式，压力波动范围小于灌浆压力的20%。
（7）压力表:
在注浆泵和孔口处均应安装压力表,压力表的量程应满足使灌浆压力在其最大标值的1/3~3/4之间,压力表与管路之间应设有隔浆装置,严禁使用不合格压力表。
（8）在生产施工过程中,应注意设备保养,保证各种设备能正常生产。
（9）按照矿方及监理部门要求进行注浆效果检查。
（10）本区域注浆段裂隙率:
预计为0.50%。
4、注浆顺序
考虑到先对外围钻孔进行施工形成一个区域性封闭的帷幕能够取得更好的施工效果，可以将注入的水泥浆有效的控制在施工目标范围内，防止出现水泥浆外渗至目标范围以外或者外围地下水的浸入而导致目标范围内的松散层固结速度放缓的不良现象。
在此基础上，按照项目部要求的施工顺序进行钻孔施工，成孔施工应遵循由内（即基岩面最低处）向外的施工的原则，在施工过程中根据钻孔揭露情况修改基岩厚度等值线，特别是粘土层厚度，若粘土层厚度大于5m的区域，就及时调整钻机，不再施工注浆孔，同时预测基岩厚度，对于其大于41.3m的区域不考虑施工钻孔。
（三）浆液配比
1、水泥采用标号不低于32.5，其质量应符合国家GB175-92标准，细度要求通过80um方孔筛的筛余量不大于5%，不得使用受潮结块的水泥或过期的水泥。
水泥不应存放过久，出厂期超过三个月的水泥不应使用。
水泥到库后，妥善保管，现场水泥应经常检查，不符合要求的水泥不得在注浆中使用，在水泥的运输、库存、现场堆放、拆包、搅浆、输浆等各个环节均应仔细、认真处理，保证水泥和水泥浆不因种种原因变粗、变细、变质。
2、造浆用水须满足国家混凝土拌和用水质量标准，其SO4-2含量应＜1%,PH应>
4。
3、注浆遵循由稀到稠的原则，水泥液浆中可加入1～5‰的三乙醇胺作为早强剂。
其配料表见表5
不同浓度水泥液浆1m3配料表表5
序号
水灰比（W：
C）
水泥（t）
水（m3）
浆液比重（g/cm3）
1
2:
0.429
0.858
1.29
2
1:
0.75
1.5
3
0.9:
0.811
0.73
1.54
4
0.8:
0.882
0.706
1.59
5
0.75:
0.923
0.692
1.62
6
0.7:
0.968
0.678
1.65
7
0.65:
1.017
0.661
1.68
（四）浆液制备
1、本次注浆采用单液注浆系统，要求每台钻机应配备一台一次搅拌机、一台二次搅拌机，搅拌机有效容积不小于1m3，搅拌机的转速和能力应分别与所搅拌浆液类型和注浆泵的排浆量相适应，并能保证均匀、连续地拌制浆液。
2、注浆泵性能应与浆液类型、浓度相适应，容许工作压力应大于最大灌浆压力的1.5倍，并应有足够的排浆量和稳定的工作性能。
本工程要求采用和换挡的变量泵，以便调节泵量，最大排量200~300L/min，最小排量50~90L/min，额定最大压力6~11Mpa。
3、注浆泵和注浆孔口处均应安装压力表。
使用压力宜在压力表最大标值的1/4~3/4之间。
压力表应定期进行检验标定，不合格的和已损坏的压力表严禁使用。
应采用带有隔浆装置的抗震压力表。
4、应配备孔口封闭器或专用高压灌浆塞混合器。
要求安设逆止阀，防止孔内浆液回流或拆卸管路时喷浆伤人。
5、制浆材料必须称量，称量误差应小于5%，特别是首次钻进完成后注浆时，对添加制浆材料的称量应特别注意，做到心中有数。
6、现场应配备有比重计、量筒等常用仪器，以便测定浆液比重、精确称量添加剂的掺量。
7、纯水泥浆液的搅拌时间，使用普通搅拌机时，应不小于3min；
使用高速搅拌机时，宜不少于30s。
浆液在使用前应过筛，浆液自制备至用完宜小于4h。
（五）单孔注浆结束标准
1、孔口注浆压力：
2、注浆量标准：
当注浆压力达到结束标准后，应逐次换挡降低泵量，直至泵量达到50L/min，并维持30min。
3、在设计压力下,当吸浆量≤1L/min，继续灌注30min,可结束灌浆.
4、灌浆过程中发现浆液回浓现象,应改稀到回浓前水灰比的新浆进行灌注,若效果仍不明显,延灌30min,即可结束。
（六）钻孔封孔
采用水泥浆或水泥砂自下而上注满钻孔的方法。
（七）特殊情况的处理
1、钻孔、冲洗、压水试验和灌浆过程中,若发现砼与基岩面之间漏水、漏浆、冒浆的应采用嵌缝、表面封堵等待渗漏点被封堵后,方可进行正常的钻灌工作。
2、灌浆过程中因故中断灌浆,应在30min内恢复灌浆.否则应重新冲洗钻孔,若冲洗无效应扫孔复灌。
恢复灌浆时，应使用开灌水灰比，如注入率与中断前相近，则可用中断前水灰比灌注。
若注入率较中断前减少较多（小于1/2）。
但吸浆量正常，则应按正常灌浆的程序灌注至结束，若注入率较中断前减少很多（大于1/2），且短时间内停止吸浆，则认为此孔段不合格，需另行补救。
3、对于大漏量的孔段，应采用低压、浓浆、限流、限量等方法处理直至正常结束。
具体由技术员现场指导进行。
4、如果发生孔口涌水，则首先测定涌水压力和涌水量，灌浆时增大灌浆压力，灌浆结束后采取在设计压力下继续灌注60min，并进行闭浆
五、施工准备及安排
为了确保施工质量，按计划完成任务，做到文明施工，安全生产，创造良好的经济效益，根据本工程具体情况，做如下部署：
（一）施工准备
1、物资材料供应准备
本次注浆应于开工前10天准备充足的浆材、管材等材料，做好水、电等的供应。
注浆用水泥标号不宜低于32.5，注浆用水水温应不超过40℃，水质应符合相关规范要求。
停水、停电要提前通知。
2、场地清理与排污
灌浆施工产生的废水、废浆液、岩芯依照甲方要求及时清理到指定位置，生活、生产等垃圾按规定清运到甲方指定地点集中处理，保持工作面整洁，做到文明施工，安全施工，切实保护职工身体健康，将生产活动对环境影响降低到最低程度。
（二）施工安排
1、人员规划
为了高质量的完成本工程，拟成立项目部，项目部下设项目经理、技术负责、质检员、安全员、预算员及其他人员等，施工钻机20台，钻探施工人员60人。
2、物资材料供应规划
钻探设备：
钻机、泥浆泵（注浆泵）、∮50mm钻杆、∮89mm岩芯管以及施工所需的各种规格、类型钻头。
注浆材料：
水、水泥等。
供应数量根据施工情况而定，保证施工要求。
3、施工平面布置
利用拟建场地空闲位置设临时办公室及生活区，其中临时办公室包括施工指挥办公室、质量办等。
根据该工程工期紧、任务重特点，采用由外向内的钻孔注浆顺序进行注浆施工。
六、施工进度保证措施
1、根据本工程的特点和以往施工经验,按照“先紧后松”的原则安排，能提前安排的项目尽可能早安排，给后续施工留有足够的余地，以确保目标工期的实现。
2、配备高素质的管理人员和技术人员，成立强有力的管理机构，从人员的质和量上满足工程施工需要。
3、每天分二班施工,每班设现场值班领导一名、值班技术员2名，负责本班的生产安排、协调和技术问题，发现问题及时解决。
4、根据施工总进度计划编制月生产计划，根据月生产计划编制周生产计划,再根据周生产计划编制日生产计划，在周生产计划和日生产计划中，将每项工作落实到个人。
每天晚定时由项目经理组织召开机长级以上的生产协调会,对当天的工作进行小结及安排第二天的生产任务。
5、实行奖惩制,生产任务与机组及个人的经济挂钩,按月对机组进行考评,对未完成生产任务的机组,进行经济惩罚;
对完成和超额完成任务的机组给予奖励。
6、配备足够数量、完好程度较高的施工设备，并准备充足的备件。
加强维修力量，提高设备的出勤、完好率。
在施工高峰期，工作面备用一台套钻孔、注浆设备，以确保钻孔注浆的进度。
7、优化施工工艺过程，合理安排施工工序，使各工序之间严密紧凑，衔接合理。
8、认真做好室内试验和现场生产性试验，确保钻孔灌浆施工的顺利进行。
七、工程质量和生产安全保证措施
（一）工程质量保证措施
建立以项目经理负责制为中心的质量保证体系（见图4），按照ISO9001：
2008质量保证模式及初检→复检→终检的三级检验制度对本标工程的施工质量进行全过程控制。
项目经理部设质量管理办公室负责整个工程的质量控制，施工区设专职质检员，专门负责发现和解决本工程在各项目施工中存在的质量问题，并及时上报质量管理办公室。
以此对整个施工过程进行质量控制，并对工程质量进行初检。
项目质量管理领导小组下设质量管理办公室对工程质量进行复检。
对复检合格的工程项目报请监理工程师对工程质量进行终检。
图4质量管理机构框图
质量管理机构各主要单元的具体职能：
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