井筒壁后注浆和工作面探水、预注浆施工方案和技术措施

XX井筒壁后注浆和工作面探水、预 施I方案和术措施第一章工程概况XX设计净径4m, C20素砼支护，支护厚度分别为红土层650mm、 流砂层500mm、基岩段400mm，井口设计标高为+41.5m，设计井筒深 度为508m,目前井筒已穿过红土层、流砂层施工至长兴灰岩段-4.15m 标高处第二章地质及水文概况乂乂在流砂层施工阶段，先后多次发生涌泥砂，涌水现象，尤其 在2005年12月18日，19日，20日相继发生大量涌出，经我方采取 积极措施成功封堵，并已预留集中排水管（兼做注浆管）12月30 日19时，在工作面进行凿眼时，炮眼发生喷泥水现象，三小时后水 质变清我方于12月31日9时至10时进行涌水量测定，井筒总涌 水量为：58.6M3/小时，水源不清第三章方案选择根据施工揭露的水文地质情况结合现有设备，为了保证井筒工程 质量和服务年限、杜绝水患、创造施工有利条件，加快施工进度我 方拟定对XX表土段进行壁后注浆，长兴灰岩段进行工作面探水和工 作面预注浆注浆施工分三个阶段:第一阶段对表土段进行壁后注浆； 第二阶段进行工作面探水钻深50m;第三阶段进行工作面预注浆注 浆后掘砌45m,再进行另一循环壁后注浆，工作面探水和工作面预注 浆。

第四章壁后注浆一、 施工顺序及范围从-0.15m标高开始一圈一圈结上,打一孔注一孔本段注 浆范围为- 0.15m〜+ 37.3m段高 37.45m（未包括-2.55m~-0.15m 段2.4m）,该段在打止浆垫待凝时施工二、 布孔钻孔采用7655凿岩机，①40mm合金钻头钻孔，孔的间排距为600 x 600,孔深 1.6m，孔径①42mm三、 埋设孔口管先加工孔口管，孔口管采用①42mm x 4mm无缝钢管，每根长1.6 m,其中外露抑寸丝口长50mm,鱼鳞扣段长1.55m孔钻好后，将孔口管用麻丝缠紧，边缠边打入孔中四、 注浆参数1、 浆液配比（重量比）水泥：水=1： 0.5水泥:水玻璃=1:0.5三乙醇铵：水泥=5:10000食盐：水泥=5:1000BR-CA型防水剂：水泥=10:100专用粉:水泥=3:1002、 注浆终压：达到静水压力的1〜2倍视吸浆量和井壁情 况而定3、 浆液注入量Q=avnb/ma-浆液损失系数取1.5n -岩层的孔隙率，流砂层取5%m-浆液结石率为0.85v -n R2 h- n r2 h h-注浆段高 37.45 + 2.4=39.85mR -浆液扩散半径,按向壁后扩散3m计.R=2.5+3=5.5m r-井筒荒径2.5mv=nx 5.52 x 39.85-nx 2.52 x 39.85=3005mQ=1.5 x 3005 x 5% x 0.9/0.85=238.63m3消耗水波璃总量：238.63 x 760 x 10%=18136 kg双液消耗水泥量：238.63 x 643 x 10%=15344 kg单液消耗水泥量：238.63 x 765 x 90%=164298kg 消耗水泥总量：15344 + 164298=179642 kgBR-CA 型防水剂：179642 x 10%=17964 kg 专用粉：179642 x 3%=5390 kg 三乙醇铵：179642 x 0.5%o=90kg 食盐：179642 x 5%°=900 kg五、工艺要求1、 注浆前不得压水,直接注单液浆，半小时不升压。

改注双 液浆，或在压力达到终压的60%后改注双液浆2、 注浆时应密切关注压力表读数和井壁情况,如井壁出现 开裂或跑浆严重应立即停注，打开泄压阀，关闭注浆阀，洗 机1分钟后停机.待处理后或浆液凝固,视情况而定其他要领见工作面预注浆的有关说明第五章探水根据可能的水患情况和“有疑必探，先探后掘”的原则，现拟定 沿井筒荒径均匀布置6个钻孔探水，钻深50m探水时必须埋设孔口管，装高压球阀埋设孔口管时先用0130mm 的钻头钻深3m,排干水和岩粉，倒入水泥砂浆后埋入0108 x 3200mm 的孔口管为防止钻孔涌水淹没工作面，孔口管上需设加长管，加长管上焊 有和04〃高压球阀相联接的法兰，法兰上装设高压球阀待孔口管 养护24小时后，装上高压球阀，用作截水阀通过截水阀向下钻进 钻孔出水后，取出钻杆，关闭截水阀，在截水阀上装上三通，一头连 接测水压力表，一头连接放水管放水管应装上截水阀，用以测定水 量、水压探水时钻机、注浆泵均需架高，探水钻孔采用边探边注，见水后 注浆封孔，待孔口管浆液终凝后再向下钻探，直到探完整个段高第六章止浆垫施工1、 止浆垫厚度：按平底止浆垫计算：Bn=PO.r/[ 6 ]+0.3rPO-注浆终压，Mpa Po=3 Mpar-井筒的荒半径，米 r=2.4米[6]-混凝土的允许抗压强度，Mpa Bn=3 x 2.4/20 + 0.3 x 2.4=1.08m 取 2.0m （因现以掘 1.6m 未砌，且上部为不稳定流砂层。

2、 砼配合比：按C30标号砼浇筑，其中：水泥：砂子：石子：水=1： 1.41： 3.09:0.46,每立方米砼用水泥410Kg （水泥标号为PO42.5 ）, 砂572kg，石子1250kg,水186kg;搅拌砼时按水泥重量的4%加 入速凝剂3、 材料消耗：砼用量：nx 2.42 x 2=36.2m3 其中：水泥：14.84T 砂：12.94m3 石子：22.6 m3速凝剂：0.6T第七章工作面预注浆注浆参数1、 注浆段高注浆时开孔深度-4.15m，终孔深度-54.15m，注浆段高为50m （不含止浆垫高度）2、 钻孔布置为使注浆尽可能多揭露裂隙或溶洞，解除后患决定采用径 向斜孔，钻孔中心距井壁300mm，1圈布孔12个，开孔直径为3.4m, 孔间距0.89m，钻孔终孔位置在井筒荒半径以外1.5m处，终孔直径 7.8m,终孔间距2.04m，钻孔倾角2.519°3、 注浆终压注浆终压按下试计算P「（2-4）HY/1002-4压力系数，取3P0-注浆终压，MpaHC-受注点至静水位的深度，H=94.45mY-水的密度 Y=1P「3 x 94.45 x 1/100=2.83Mpa 取 3Mpa（待打钻测到静水压力数据后，再定实际的注浆终压）4、 浆液扩散半径：浆液的扩散半径是指浆液在岩石裂隙中的扩散范围。

实际上 浆液的扩散半径是不规则的，由于在注浆施工过程中，对注浆压力、 注入量、浆液浓度等参数可以人为控制、调整，对浆液的扩散范围可 以起到一定的控制作用一般长兴灰岩裂隙开度在5-20mm，注浆终 压在3Mpa,双液浆注入量为7-20m3/m,浆液浓度为2:1-0.6:1,双液浆 的体积比为1:0.8-1:0.4时，浆液扩散半径可达6-10m甚至更大范围 结合我们进行工作面预注浆施工经验，单液水泥浆扩散半径可按6m 计算5、 浆液注入量：浆液注入量：Q=avnb/ma-浆液损失系数1.2〜1.5, 取1.5n-岩层的孔隙率，长兴灰岩，取n=3.5%b-浆液充填系数为0.9〜0.95, 取0.9m-浆液结石率为0.85V= n R2hR-以井筒中心为基点的浆液有效扩散半径,R=3.4+6=9.4m;h-注浆段高，50m;V=nx 9.42 x 50=13880m3浆液注入量：Q=1.5 x 13880 x 3.5% x 0.9/0.85=771.56m3考虑到长兴灰岩溶洞发肓，总量按1.25调增：771.56 x 1.25=964.46 m3消耗水玻璃总量：964.46 x 760 x 10%=73299kg双液浆消耗水泥量：964.46 x 643 x 10%=62015kg单液浆消耗水泥量：964.46 x 765 x 90%=664031kg共消耗水泥量：62015+664031=726046kgBR-CA 型防水剂消耗量：726046 x 10%=72604.6kg专用粉消耗量：726046 x 3%=21781.4 kg三乙醇胺消耗量：726046 x 0.5%o=363 kg食盐消耗量：726046 x 5%o=3630 kg6、 浆液配比此次注浆以单液水泥浆为主，单液浆起始浓度先稀后浓。

当涌 水量较大需及时封堵时,可采用水泥-水玻璃双液浆.单液水泥浆采用 P042.5R新鲜普通硅酸盐水泥和水配置而成，单液浆加入复合早强剂 三乙醇铵、工业食盐、BR-CA型防水剂和专用粉三乙醇铵、食盐、 防水剂和专用粉分别按水泥重量的0.5%. 5%10%和3%加入浆液起始浓度的确定,通常根据注浆前压水试验时钻孔的最大吸水量来选择，浆液的起始深度可按下表来确定钻孔的最大吸水量(L/min)浆液浓度(水:灰)60-802:180-1501.5:1150-2001.25:1 或 1:1>2001:1或双液稀浆结石率低，大量使用稀浆,必然增大扩散范围，造成浆液流失和 延长注浆时间经常水泥浆浓度水灰比为2:1、1.5:1、1.25:1、1:1、 0.75:1等五个等级采用高压、浓浆即能缩短注浆时间，又能加快工 程进度，也能获得良好的堵水效果本次注浆浆液在地面按水灰1:1 配制，在工作面视具体情况调稀或加浓浆液配比见下表水泥浆液现场配制表水灰比水泥(kg)水(1)三乙醇铵(kg)食盐(kg)比重(g/m3)体积(m3)0.75:19507120.484.81.621.0371:17657100.383.81.501.0021.25:16508120.333.31.421.0301.5:15508250.282.81.371.0092:14509060.232.31.291.051双液浆配比表名称水灰比水泥(kg)水(kg)40波美度 水玻璃(kg)制成浆液 血)双液浆1:16438007601.000说明：双液浆 C:S=1:0.5第八章工作面预注浆施工（一） 止浆垫、孔口管的施工① 止浆垫的施工注浆之前，必须首先打钻探水，以探明水文地质情况，并浇 筑混凝土止浆垫。

砼由地面搅拌站搅拌，底卸式吊桶下料，分层浇注，随浇 随捣，以保证浇注质量，止浆垫浇筑好之后，养护3天即可打孔埋 设孔口管② 孔口管的埋设施工时按设计孔位和倾角钻①130mm的孔，孔深1.6m,孔内 灌砂浆（砂子要筛）后埋入①108 x 4.5 x 2000mm的孔口管,孔口管 采用无缝钢管，共12根,每根长2m,孔口管上焊缠8 #铁丝，端头 焊有和①4"高压球阀相联接的法兰盘，法兰盘露出止浆垫面 400mm,装上高压阀2天后在孔内钻①90mm的孔作为注浆孔， 并按顺序用红漆将孔编好号二） 壁后充填注浆为防止工作面注浆时,浆液沿混凝土井壁壁后缝隙向上返浆，在 井筒止浆垫、孔口管养护期间,要进行壁后注浆充填加固壁后注浆充填段高2m（自止浆垫面向上2米处即-2.15〜0.15m 标高段）三） 工作面注浆钻孔钻进1、 钻孔、注浆设备采用KQJ-100B潜孔钻机钻孔，配①90mm的冲击钻头采用2TGZ-60/210双液调速注浆泵，工作面搭设工作台注浆 泵和钻机放在工作台上口，配10米长的注浆软管，以防止水 泵出现故障,钻孔出水淹注浆泵2、 钻进当孔口管施工完成养护2天后，即可通过预留的注浆管，用 钻机通过孔口管向下钻进。

3、 钻孔施工和注浆工艺钻孔时严格按设计角度和深度施工，不准偏斜钻孔注浆采 用十字对角式，先钻、注单号孔，单号孔注完后，再开双号孔 根据本次注浆的特点，决定采用分段下行式压入注浆的方法， 原则上由上至下钻进到设计深度当钻孔涌水量超过3m3/h 时停钻即注，待浆液终凝后扫孔，如发现扫到原孔深，仍有 不小于3m3/h的涌水，需进行复注水量不大于3m3/h，继续 加深钻孔，直到钻孔达到注浆标准在钻孔水大封孔后，为 平行作业可在对角钻开新孔注浆注浆时先注纯水泥浆，待 压力上升到2Mpa以上时，即加入50%的水玻璃，待压力超过 注浆终压时，及时打泄压阀，关闭注浆阀，停止注浆或换另一 孔注浆四） 测定钻孔水压与水量注浆前，对已打好并冲净后的钻孔进行水压及水量测定在 孔口注浆管上连接测水的压力表及阀门装置，测出最大流量及净净水 压力测定时打开泄压阀，如水量较小，用普通20L水桶和秒表用容 积法测定，如水量较大用吊桶测量测定时要求压力、水量稳定， 数据准确五） 压水试验用注浆泵压清水，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，其流量由小逐渐增 大，一般压水时间10〜20分钟，复注压水时间为20〜30分钟，尽量 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。

根据压水试验资料，计算出钻孔的单位吸水 量，据此决定注入浆液的起始浓度六） 设备布置和浆液运送在工作面搭设工作平台，平台上设水泥浆桶，水玻璃桶和清 水桶各一个，井口设搅拌机一台水泥浆在地面按设计配比配制好后， 经下料管下到工作面水玻璃装入小吊桶由提升绞车用排砰吊桶提到 工作面七） 浆液的调配1、 在初期注浆压力下，吸浆量为吸水量的80%可视为正常，否 则调浓或调稀一级2、 当压力不变，连续注入30分钟后吸浆量不变，可调浓一级3、 当压力上升快，吸浆量变小，可降低浆液浓度，以保证有 足够的注入量4、 当涌水较大，需及时封堵时，可采用双液浆5、 当压力缓缓上升，吸浆量逐渐减少为正常，一直达到终压 力，在浆液浓度不超过1： 1,吸浆量不大于100〜120L/min, 稳定30分钟，即可结束注浆八） 结束注浆孔口浆液终凝后，再扫孔，重作压水试验，当吸水量小于 20L/min时，可不再注浆，大于此数应当复注注浆结束前，先打开卸压阀，并闭注浆阀，再压注一定量的 清水，以清洗管路压水停泵后，管路残余浆液流放到吊桶，提至地 面排出每次注浆后对设备管路都要进行检修，清洗和试运转，为下 次注浆作好准备九） 注浆效果检验注浆结束后，在井筒子布孔圈径内布置1个检查孔，钻孔一 次达到终孔深度，栓查钻孔涌水量。

如换算成大井涌水量小于2m3/h 时，可结束本段注浆检查孔也必须注好第九章安全技术措施1、 严格遵守《煤矿安全规程》、《东立风井施工组织设计》、《立 井施工防坠落措施》等有关规定2、 注浆前组织人员学习和培训操作，熟悉操作程序和各种故 障处理3、 注浆泵操作人员严格按《注浆泵及阀门的操作规程》的有 关规定和顺序操作4、 注浆机具及管路在注浆之前仔细检查，各连接处应连接紧 密达到不漏水、不泄压，经试运转及耐压试验无异常响声， 各装置、仪表和除尘设备使用可靠5、 注浆前对注浆材料和胶凝时间进行测定，对不合格的材料 严禁使用6、 要加强对水泥和浆液的过滤，以减少对注浆泵的磨损和防 止堵管，可采用大磁铁和过滤网的方法，清除水泥浆中的 铁屑和其他杂物7、 井下注浆时，尽量避开吊桶位置8、 钻具要求拧紧，各种工具及其它物品严防掉进孔内9、 注浆时要有专人观测注浆泵的泵压和吸浆量，并作好记录, 发现异常情况及时进行处理10、 注浆人员应侧带胶手套和防护眼镜，注浆过程中应避开直 对孔口管位置，防止浆液洒入眼睛，注浆结束后应即用清 水冲洗注浆部和连结管路11、 井筒注浆期间，工作面要进行连续排水，故潜水泵、污水 泵必须保证能正常连续运转，并配置备用泵。

12、 注浆时，实行干部、技术人员跟班作业制，要作好详细的 记录。