文家坡煤矿风井井筒壁后注浆施工方案最终修改版Word文档下载推荐.docx

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日期

安调站

施工队

机运队

技术股

通风股

机电、生产经理

安全、技术经理

项目经理

会审意见

1、严格按照本措施施工。

2、所有参加注浆人员必须进行注浆前贯彻、考试。

3、参加注浆人员必须配备安全、劳动用品。

4、注浆前必须安设好排水设备。

5、注浆前，要对注浆设备进行检查、检修，确定设备达到完好状态。

回风立井井筒

一、工程概况

文家坡矿回风立井井筒设计井深752.2m，净断面38.48m2，井筒净直径7.0m，钢筋砼和素砼支护，壁厚550mm，砼强度等级为C40，采用普通法掘进施工。

回风立井井筒于2010年12月23日落底。

由于地质情况复杂多变，井筒在施工过程中多次穿过含水层，井筒涌水量大，特别是洛河组中粗砂砾岩含水层最大井筒涌水量为115.44m3/h。

虽然在施工过程中多次对表土段及基岩段洛河组砂岩含水层进行壁后注浆堵水，但由于井筒涌水量远远大于钻孔预计涌水量，放炮后井帮围岩松动、岩块遇水急速崩解、泥化，导致井筒涌水量逐步增大，截止2010年12月16日井筒实测涌水量为50.79m3/h。

二、水文地质条件

（一）地层岩性

根据井检2号孔资料，钻孔揭露地层由上至下依次为：

第四系及第三系（Q+N），白垩系下统洛河组（K1l）和宜君组（K1y）,侏罗系中统安定组（J2a）、直罗组（J2z）、延安组（J2y）及下统富县组（J1f），三叠系上统胡家村组（T3h）。

1.第四系及第三系（Q+N）

包括第四系中更新统离石黄土和上更新统马兰黄土。

马兰黄土以粉土为主，疏松、具大孔隙，垂直节理发育，透水性好。

离石黄土为亚粘土与古土壤互层，上部结构疏松，具孔隙，含不规则钙质结核；

下部致密，孔隙少而小，夹多层钙质结核。

包括第三系红土及第四系下更新统午城黄土。

底部有大于10m厚的卵石层，分选一般，磨圆度中等，次圆状，成份以花岗岩、石英岩砾为主。

2.白垩系

（1）洛河组（K1L）：

岩性为紫红色、棕红色细～粗粒长石砂岩，中夹数层中厚层状杂色粗砾岩层及薄层棕色砂质泥岩，成份以石英、长石为主，含少量暗色矿物及云母。

孔隙式胶结，致密坚硬，为河流相沉积。

（2）宜君组（K1y）：

岩性为杂色巨厚层状粗砾岩。

砾石成分主要为石英岩块次为花岗岩、变质岩块。

砾径一般5～60mm，最大150mm以上，次棱角-次圆状，分选差，基底式或孔隙式胶结，致密坚硬。

与下侏罗统安定组假整合接触。

3.侏罗系

（1）安定组（J2a）：

为棕红色、紫红色砂质泥岩，夹数层薄层紫灰色、灰绿色细～中粒砂岩。

团块状，较致密，具滑面，砂岩层风化易碎。

本组地层以干旱

气侯平原洪积相沉积为主。

与中侏罗统直罗组假整合接触。

（2）直罗组（J2Z）：

以灰绿色、灰白色、深灰色各粒径砂岩为主，夹绿杂色泥岩，成份以石英、长石为主，次为岩屑及暗色矿物为主，分选性中等，次棱角状，泥质基底式胶结，钙质胶结，均匀层理，与下伏过渡接触；

泥岩类块状，致密细腻，与下明显接触。

（3）延安组（J2y）：

以灰色、灰白色中粗粒砂岩为主，灰色、深灰色泥岩及砂质泥岩次之。

砂岩成份以石英、长石为主，含少量暗色矿物及云母，分选一般，次棱角状～次圆状，钙质胶结，均匀层理，与下伏地层冲刷接触；

泥岩类致密细腻，风化易碎，含大量植物化石及黄铁矿结核，与下明显接触。

见5层煤，黑色，块状，由暗煤及少量亮煤组成，具黑色条痕，沥青光泽，阶梯状断口。

（4）富县组（J1f）：

岩性为灰—灰绿色、紫褐色铝质泥岩，呈团块状，松散易碎，含菱铁质鲕粒。

与下伏三叠系平行不整合接触。

4.三叠系

胡家村组（T3h）：

灰白色粗粒砂岩夹薄层灰绿色泥岩，砂岩成份以石英为主，长石次之，含少量暗色矿物，次棱角状，钙质胶结，均匀层理，与下伏地层冲刷接触，局部含细砾岩；

泥岩块状，致密细腻，具滑面及垂直裂隙，与下伏地层明显接触。

（二）水文地质特征

根据检2钻孔对松散层段（Q+N）、洛河组（K1L）、延安组（J2y）三个层段进行的抽水试验结果：

第四系及第三系含水层抽水试验涌水量Q为0.046（l/s），单位涌水量q为0.0011（l/s.m），渗透系数K为0.0005514（m/d），富水性极弱，矿化度0.235（g/l），水质类型HCO3-Na·

Mg型；

洛河组砂砾岩含水层抽水试验涌水量Q为1.828（l/s），单位涌水量q为0.1260（l/s.m），渗透系数K为0.0439（m/d），富水性中等，矿化度0.57（g/l）,水质类型HCO3·

SO4-Na型；

延安组砂岩含水层抽水试验涌水量Q为0.349（l/s），单位涌水量q为0.00331（l/s.m），渗透系数K为0.0023364（m/d），富水性极弱，矿化度6.58（g/l）,水质类型Cl-Na型。

井检2号孔抽水试验参数成果表

项目

层位

试验段深度

（m）

单位涌水量

q（l/s·

m）

渗透系数

K（m/d）

影响半径

R（m）

Q+N

0～282.74

0.00110

0.0005514

24.84

K1l

291.50～528.50

0.12765

0.0439

30.00

0.12710

0.0406

19.70

0.12330

0.0334

8.56

J2y

633.82～763.42

0.00331

0.0023364

50.96

另据井检2号孔抽水试验资料，其他层位的水文地质特征为：

宜君组砾岩含水层单位涌水量q为0.0088～0.2206（l/s.m），渗透系数K为0.020～0.861（m/d），属富水性不均一的弱含水层，矿化度2.59～5.39（g/l），水质类型Cl·

SO4-Na型、SO4-Na型；

安定组砂泥岩含水层单位涌水量q为0～0.000076（l/s.m），富水性极弱，为煤系与上覆白垩系含水层之间的稳定隔水层；

直罗组砂泥岩含水层单位涌水量q为0.0026（l/s.m），渗透系数K为0.0165（m/d），富水性极弱含水层，水质类型SO4-Na型。

检2钻孔地质柱状图

三、井筒水害特征及治理思路

（一）水害特征分析

综合情况分析表明，松散层段（Q+N）、洛河组（K1L）、延安组（J2y是对风井井筒涌水量真的影响最大的含水层。

（二）治理思路

根据迄今的工程经验，最宜行的措施是：

1、上行注浆时，先用水泥、水玻璃双液浆封堵集中出水点。

2、下行注浆时，在进行井筒逐段高壁后注浆（造孔部位位于每段高接茬连接处上部500~1000mm位置），洛河组段每段高造孔数为16个，其余注浆段每段高造孔数为10个。

每注浆段造孔时必须对称造孔进行注浆，使其在井筒外围周边形成一定厚度的帷幕层，隔断含水层。

3、洛河组段采用UF2O尿醛树脂及工业草酸溶液为主，水泥、水玻璃双液浆为辅进行注浆。

其余注浆段采用水泥、水玻璃双液浆进行注浆。

本次注浆必须确保整个注浆结束后，井筒涌水量达到井筒竣工验收标准。

4、施工前的准备工作

1、注浆前后进行井筒涌水量实测，并做好详细记录。

2、提升系统采用原井筒提升系统。

3、注浆站及输浆管路的安装

临时注浆站设在井口北侧，安装注浆泵、储浆桶、清水桶和水玻璃桶等设备。

4、风、水管路系统安设

根据工作需要，井筒内需铺设三路Φ25㎜高压注浆管，一路作为压风管使用，两路作为注浆管使用；

高压注浆管固定在井筒大模板钢丝绳上，管路吊挂采用10#铁丝双根捆扎，捆扎点间距不得大于5m，为确保安全起见，每间隔60m，设管卡落实连接管道梁，要求捆扎牢固，安全可靠。

五、注浆方案设计

（一）方案要点

1、技术要点

壁后注浆采用井下造孔，地面注浆和吊盘注浆（注浆泵设在掉盘上）二种方式注浆。

注浆时，井下要有专人指挥注浆，并且要随时观察注浆孔吃浆程度、周边井壁出水特点、浆液渗透扩散效果等综合情况，以便确定其他注浆孔的造孔部位。

因备用注浆泵设立于井口，考虑到含水层为孔隙性介质，且注浆引管太长（两路注浆管，每路管长为800m），注浆段长较大，由此注浆压力耗散严重，化学浆液的渗透扩散性将极为缓慢，也严重影响到浆液的渗透扩散距离。

为此，应适当提高注浆布孔密度。

2、注浆段高及注浆效果要求

根据井筒井壁涌水情况分析，采用全井筒壁后注浆堵水。

注浆效果要求：

（1）注浆段壁后的空隙空间得到密实充填，壁后渗漏水量得到有效封堵；

（2）在注浆段壁后形成1～2m厚的封水帷幕，在实现注浆段壁后防渗效果的同时，兼顾对薄弱井壁的加固效果；

（3）注浆封水效果设定为控制井筒剩余涌水量在10m3/h以内，集中出水点不得大于0.5m3/h。

。

3.注浆孔布设

（1）布孔方案

纵向上每模段（3.7m）按下图所示方式布设注浆孔。

考虑到井壁模板接茬是渗漏相对集中的部位，因此，原则上要求排孔布设于井壁接茬下0.5~1m位置。

每排布孔10个（16个），正常情况下按均匀间距布孔，孔间距控制在2.2m左右。

注浆孔的布设间距及数量可根据井壁渗漏情况、壁后岩性、井壁质量及窜浆情况做适当调整。

在渗漏严重井段或井壁薄弱部位，为取得封水和加固的双重效果，可适当加密布孔。

3.7m

井壁接茬缝

0.5~1m

注浆孔

井壁

4、操作台安装

为了确保整个注浆工作的顺利进行，注浆前我单位在吊盘下安装一座辅助盘作为注浆工作平台进行注浆。

辅助盘安装另行编制措施。

5、井下临时通道平台

在井下马头门位置，沿马头门方向平行摆放2根I32a工字钢（L=8m）作为临时平台主梁，两根主梁之间采用5根[18槽钢连接成框架，框架宽度2.5m，在框架上方铺设δ5花纹钢板或δ50木板形成通道平台，并按要求设置安全护栏，供人员上下吊桶及通过。

6、临时排水系统

在临时通道平台上安设2台QBW-50-20×

30（1140）高压潜水泵做为主排水泵，利用井底水窝作为临时水仓，井底水窝内安设2台QBW-50-20×

30（1140）高压潜水泵（其中一台备用），利用原φ159×

5mm排水管（垂深700m以下采用φ159×

6mm无缝钢管）将井筒积水排至地面。

排水管在下放至井下马头门和位置后便固定不动，同时处理吊盘上排水管盖门，使其在吊盘松起时通过安全顺利。

1）水泵选择

H=h/ηs=（h1+h2）/ηs=755.3/0.92=821m＜823m满足要求

式中h-排水测定高度,m

h1-吸水管高度,5.3m

h2-排水管高度,750m

ηs-水管效率,取0.87～0.95

2）排水管直径选择

D=0.0188

=0.0188×

=0.133m=133mm

井下施工时最大涌水量按100m3/h计算：

Q-井下涌水量Q=100m3/h

VC-管子内水速度1.5～2.2m/s,取2m/s

3）排水管管壁厚的计算：

δ=0.5×

d×

（

－1）－δc

其中：

-管壁厚度，cm

d-为排水管内径，cm，取d=14cm

—为管材的容许应力，Mpa，无缝钢管

=80Map

P—为管内液体压力，Mpa，P=1.1（h1+h2）

为管壁附加厚度，cm取

=0.18cm

经过计算得出，在垂深600m以上采用φ159×

5mm的无缝钢管；

垂深600m以下采用φ159×

6mm无缝钢管作为排水管满足排水要求。

7、排水路线

井下—吊盘—地面排水沟

8、停开水泵

（1）、安装水位标尺，以便通过电视监控探头能随时观察到水窝水位情况。

（2）、开泵前，通过视频监控指示深度浮漂报警（声光信号）进行开泵排水。

（3）、潜水泵要用滤网保护，防止杂物进入。

（4）、潜水泵损坏要及时更换维修，防止淹井。

9、供电、通讯、信号系统装备方案

1）利用原输料管悬吊绳悬吊下放两路MYP-0.66/1.14,3×

95＋1×

25矿用电缆，原排水管跟附的电缆作为备用电缆，井下按排水设备需求设置综保及智能馈电开关。

2）沿井壁敷设MHY32-5×

2×

0.75信号电缆1路，井下安设防爆电话及声光信号。

3）另井下配置无线防爆对讲机一套，作为应急通讯装备。

10、布孔原则

考虑拟注段岩层为双重介质，微裂隙发育，浆液渗透扩散性差，且没有可供参考的注浆经验可循。

因此，采取循环加孔注浆方法，即先按一定的孔距布置一定数量的注浆孔，待全部注浆满足停注封孔标准后，再在已注孔间补孔检查浆液扩散效果。

如插孔涌水，说明先期注浆未达到预期的效果，须在孔间补孔进行补充注浆，直至达到预期的封水要求。

11、方案编制依据

注浆方案编制所参考的地质资料及技术规范文件如下：

（1）、文家坡矿井井筒检查2号钻孔地层柱状；

（2）、《文家坡矿井井筒检查2号钻孔地质勘察报告》，陕西省煤田地质局一八六队，2009.10；

（3）、《文家坡矿井井筒检查2号钻孔流量测井总结》，陕西省煤田地质局一八六队，2009年10月；

（4）、彬长矿业集团文家坡煤矿风井井筒及相关硐室掘砌施工组织设计；

（5）、彬长矿业集团文家坡煤矿路村回风立井井筒开凿平、剖、断面图S1410-118-1

（6）、彬长矿业集团文家坡煤矿路村回风立井井筒开凿①～②段井壁结构及壁座配筋平、剖、断面图S1410-118-2

（7）、《简明建井工程手册》，煤炭工业出版社，2003；

（8）、《煤矿防治水规定》，国家安监总局，2009。

（9）、《煤矿井巷工程质量检验评定标准》（MT5009－94）

（11）、《煤矿井巷工程质量验收规范》（GB50213－2010）

（12）、《煤矿安全规程》（2011版）

（二）布孔方案

上行注浆时，注浆孔布设为集中出水点附近500mm部位。

下行注浆时，注浆孔布设采用逐段布设（造孔部位位于每段高接茬连接处下部500~1000mm位置），洛河组段每段高造孔数为16个，其余注浆段每段高造孔数为10个，必要时插孔补注。

（三）、注浆参数

3.1设备选型

此次注浆采用KBY-50/70型注浆泵进行注浆。

3.2注浆管路敷设

1.此次注浆操作台设置在吊盘上，备用注浆泵设置在井口附近，高压胶管跟附大模钢丝绳，作为备用注浆管路。

2.每隔6ｍ用10#铁丝捆扎在钢丝绳上，并捆扎牢固，每隔20米，卡一道钢丝绳卡，防止注浆管路下滑。

20m间管路要有一定伸缩范围。

3.3注浆材料

本次注浆选用UF20脲醛树脂、草酸、水泥（冀东PO42.5R）、水玻璃，UF20脲醛树脂属于化学浆液，能够充填小裂隙，小空间，UF20脲醛树脂粘结强度1～4Mpa，抗渗性10～6cm/s以下，凝固时间1min至数小时。

浆液配制：

改性脲醛树脂化学浆液由UF20改性脲醛树脂（甲液）及草酸溶液（乙液）配制，甲液与乙液配比比例为1：

0.2～0.4.其中乙液为3：

1左右的草酸与水溶液。

若需缩短凝固时间，可增大乙液浓度，相反，则减少乙液浓度。

3.4浆液的配制

各种浆液分别按照设计配比在地面用注浆桶直接配制好后，在利用注浆管输送到工作面进行注浆。

3.5注浆压力选择

根据以往注浆经验和岩石裂隙的发育情况，此次注浆终压计算公式为：

P终=Po＋1~2MPa（Po为静水压）。

注浆施工时，可视具体情况酌情调整。

注浆结束标准，注浆达到终压后，吸浆量降低到30L/min，稳定时间到10～30min。

如井壁漏水量较大，应打泄水孔进行卸压。

3.6井壁强度验算：

=23.7MPa

[a’]--井壁实际承受压力（Mpa）

D--井筒净直径D=7.0m

E—井壁厚度E=0.55m

P--注浆压力取最下段注浆压力P=6MPa

h--球面高h=0

井壁混凝土标号为C40，满足注浆要求。

3.7注浆量估算

利用公式粗略计算如下：

Q=πR2Hηβ/m

=1.3*3.14*5*2*1*0.03*0.8/0.8

=1.225m³

R—浆液扩散半径R=5m

H—段高H=1m

η—岩石裂隙¢

η=3¢

β—注浆有效充填系数β=80¢

m—结石率m=0.8

λ—注液损失系数λ=1.3

每米注浆量估计为Q1=3Q=3.675m³

本次注浆主要是针对洛河组砂岩含水层、宜君组含水层及黄土层含水层接茬上下0.5m进行壁后注浆堵水预计注化学浆浆量为650m3化学浆液（不包裹水泥、水玻璃双液浆量。

实际注浆量及其余工程量以现场实际发生的为准。

3.8注浆施工要点

该井筒含水层水压低、水量大，岩石层理，节理不发育，透水性不好，为孔隙水，井壁模板段高大，多为井壁壁后岩石裂隙和井壁接茬出水，因此要采用密集深孔注浆，形成封水帷幕，注浆孔深3m。

根据井壁特点，注浆孔开孔位置在模板上下500mm布置，注浆孔水平布置，布孔要均匀，以形成封水垫，防止形成壁后串水。

六、注浆通风、瓦斯监控

1、通风

注浆期间，井筒内布置一路Φ900mm胶质风筒，井口附近安设二台FBD-NO8.0/2*45KW型对旋风机（风量：

467～923m3/h，风压：

2008～8057Pa，一台备用）向南、北临时马头门内进行压入式通风。

（1）通风机设专人管理，并每天对通风机进行检查，确保通风机正常运行，注浆期间不得随意停机。

（2）要求风筒逢环必挂，吊挂垂直，接头严密不透风。

（3）风筒破损后，要及时松吊盘修补破口处，确保风筒正常通风。

（4）风筒末端距迎头不超过5米。

（5）井上电源开关处设置风电闭锁装置，当通风停风时，能自动切断井筒中的一切电源。

（6）井口必须有备用通风机，保证能自动切换。

（7）每次松起吊盘时，要设专人看护风筒，以防吊盘损坏到风筒。

2、瓦斯监控

地面调度室设瓦斯、视频监控系统，监控电缆选MYJV6×

1㎡电缆（两路），沿大模板悬吊绳固定敷设到南、北临时马头门，设置瓦斯传感器，传感器T1、T3设置在南、北临时马头门距离迎头不大于5m处，在风筒出风口的另一侧，距离井壁不小于200mm，传感器T2设置在井口向下10—15m处，距离井壁不小于200mm，对工作面的瓦斯情况进行24小时不间断监测。

（1）井筒壁后注浆前，瓦斯检测设备必须要到位，并确保其正常运转，监测的参数如下：

T1、T3传感器的报警浓度：

≥1.0%CH4、断电浓度：

≥1.3%CH4、恢电浓度：

＜1.0%CH4断电范围：

井筒内所有非本质安全性电器设备。

T2传感器的报警浓度：

≥0.8%CH4、断电浓度：

≥0.8%CH4、恢电浓度：

＜0.8%CH4断电范围：

井筒内及井口20m范围内全部非本质安全电器设备。

（2）备用局部通风机必须到位，并且保证自动切换，局部通风机和瓦斯检测仪器必须有专职人员负责并挂牌留名。

井下用电采用“三专两闭锁”装置，严禁随意停送局部通风机。

（3）南、北临时马头门开口位置的瓦斯监控线用软管包扎密实，以防注浆期间掉落的东西损坏到瓦斯监控线。

（4）注浆期间，如发现瓦斯传感器出现故障，要及时松落吊盘进行更换。

（5）每次松起吊盘时，要设专人看护瓦斯监控线。

七、注浆施工工艺

1、注浆孔的布置：

此次注浆采用上行集中出水点注浆下行分段壁后复注的方式，根据井壁出水部位的位置及基岩段掘砌揭露地层出水情况，主要在井壁接茬出水点下方500mm左右处造孔，然后在井筒同一水平均匀布置10个（16个）注浆孔。

造孔由专人用风钻按照现场技术员或有经验的注浆工指定的孔位打眼，孔深以不少于3m为准。

孔口管规格φ40mm*600mm。

2、注浆管埋设：

开孔后，将事先加工好的注浆孔口管马牙扣端抹上铅油，缠上麻丝，丝扣端上好管套，用大锤或风钻将注浆管砸（推）入孔内，然后将管套拧下，将球阀安装到注浆孔口管的丝头上。

孔口管外露长度为50mm，注浆结束后必须对注浆管进行处理，防止以后孔内漏水。

3、孔口管选用φ40无缝钢管制作，长度为600mm，前部加工成500mm长的马牙扣，后部加工成30mm长丝扣。

孔口管与高压球阀采用长100mm的短接变头连接。

孔口管的马牙扣部位缠上生麻，抹上适量的铅油，利用大锤或风钻推进器将孔口管推进孔内。

孔口管埋设后要进行耐压试验，试验时，逐渐加压，壁后注浆孔耐压试验最大压力为2倍静水压力。

4、施工工序：

风钻开孔（孔径42mm）至孔深3m时，安装孔口管---安设变头及高压球阀（10Mpa）---关闭阀门并安装好注浆设施，--打开阀门—开启注浆泵进行压水试压---注入一定浆液后封孔---关闭阀门---换孔。

待浆液养护一段时间后，在从阀门内套孔复注，直到达到设计要求。

特别注意：

壁后注浆孔注浆后的封孔必须绝对可靠，所有透到壁后的孔，不论出水与否，均必须进行注浆压力封孔。

5、注浆前，先压水试验，球阀遇高压混合器接好后，开动注浆泵，用清水冲孔，并做串通试验和耐压试验，将吸浆管拧紧上牢，分别入在储浆桶内（甲液、乙液储桶），按照设计好的浆液配上，利用供液阀门调整好流量，可进行注浆工作，注浆过程中，视压力情况或涌水情况，随时调整化学浆液配比，每个孔注浆结束后，必须用清水冲洗干净注浆管路。

吸甲液吸浆管和吸乙液吸浆管要做好标记。

以防混用。

6、在注浆过程中，不可避免的会出现跑浆、窜浆等异常情况。

a、跑浆。

若出现跑浆现象时，可在跑浆的裂隙中用木楔、棉纱、棉丝等物嵌塞或配合糊堵水泥---水玻璃速凝塑胶泥，并做间歇注浆，但间歇时间不宜过长，不能超过凝胶时间；

当跑浆严重时。

可改变浆液配比，缩短凝胶时间来加以控制；

如采用上述方法，均不见效时，可重新补孔，进行补注。

b、窜浆。

当发生窜浆时，应及时关闭窜浆孔的孔口阀门，注浆孔的注浆量在可能的情况下，应加倍注入。

c、长时间不上压，产生这种现象的原因，一般是超扩散，应必须首先查明浆液有无流失，泵的吸浆是否正常，根据地质条件资料，钻孔附近是否有断层、大裂隙等。

然后根据情况，采取相应的措施。

如有浆液流失，应及时采取封堵，调浓浆液、缩短凝胶时间、间歇注浆等措施加以控制；

如浆液泵吸浆不正常，则应采取措施加以排除；

如有断层或大裂隙，则应调浓浆液、缩短凝胶时间，加大浆液注入量。

7、注浆记录：

注浆过程中，司泵人员及技术人员应详细做好记录，记录内容包括：

注浆日期、开孔数量、孔位、注浆材料、压力、浆液配比、材料用量等。

8、注浆工艺流程图：

浆液吸浆管注浆泵输浆管孔口混合器注浆孔

9、注浆结束标准：

9.1单孔注浆结束标准

在注浆终压达到的情况下，注浆孔不再吸浆，