注浆措施

马城铁矿3#主井壁间壁坐注浆安全技术措施编制人：技术副经理：项目副经理：项目经理：编制单位：湖南涟邵建工集团马城铁矿项目部编制日期：2014年11月6日马城铁矿3#主井壁间壁坐注浆安全技术措施第一节概况一、工程概况马城铁矿3#主井井筒净径Φ6500mm，井口标高+16.5m，井底标高-1125m，井筒设计深度1141.5m。+15.6m～-197m段：212.6m为冻结段，-197m～-217m段：20m为壁坐，-217m～-297m段：80m为冻结延伸段，-297m段以下为基岩段。井壁结构：①+15.6m～+5.6m段：10m，内外层钢筋砼井壁，内、外壁厚均分别为500mm、450mm，砼标号C40；②+5.6m～-94.7m段：100.26m，内外层钢筋砼井壁，内、外壁厚均分别为500mm、450mm，砼标号C40，外壁增设50mm厚泡沫板；③-94.7～-187m段：92.3m，内外层钢筋砼井壁，内、外壁厚均分别为500mm、450mm，砼标号C60，外壁增设75mm厚泡沫板；④-187m～-197m段：10m，内外层钢筋砼井壁，内、外壁厚均分别为500mm、450mm，砼标号C60；⑤-197m～-212m段：15m，壁基顶面至壁坐顶面；内外层钢筋砼井壁，内、外壁厚均分别为500mm、450mm，砼标号C60；⑥-212m～-217m段：5m，壁坐顶面至底面；单层钢筋砼井壁，壁厚均分别为950mm，砼标号C60；⑦⑧-217m～-297m段：80m，单层钢筋砼井壁，壁厚均分别为700mm，砼标号C60；⑧-297m段以下，为基岩段，素砼井壁，壁厚均分别为450mm，砼标号C30～C40；2014年9月4日井筒已掘砌312.6m（标高-297m），井筒冻结段及冻结延伸段全部完成，而后进入井筒基岩段施工。2014年11月6日止井筒已掘砌490m（标高-474.4m），冻结段井壁有明显出水点，井筒涌水量明显增加。依据有关要求，为了改善井下施工条件，决定：对冻结段（-212m段以上）进行壁间注浆加固及堵水，对冻结段（-212m～-297m段：85m）进行壁后注浆加固与堵水。为确保此次注浆工作安全、顺利、有序施工，特编写此施工安全措施。二、编写依据1、河北钢铁集团矿业有限公司马城铁矿3#主井井筒地质柱状图；2、河北钢铁集团矿业有限公司马城铁矿3#主井井劲掘支施工图；3、城铁矿3#主井井筒及相关硐室掘砌工程施工组织设计。三、技术准备和施工队伍1、组织技术与管理人员认真学习安全技术措施。2、开工前对技术人员，管理人员及施工人员做好技术交底。3、组织测量对标高进行复核校验。4、施工队由原套壁施工队抽调技术素质好、经验丰富的人员进行井壁注浆施工。第二节地质及水文地质一、工程地质根据3#主井实际揭露的岩性分析，+15.6m～-140m段地层以耕土、粉细砂、中砂、粗砂、卵石、砾石、粉质粘土、粘土为主。-140m～-297m段以混合花岗岩岩层为主，-297m以下进入基岩。二、水文地质矿区含水层主要分为二大部分：一是第四系孔隙含水层，二是基岩风化裂隙、构造裂隙承压弱含水层。1、第四系孔隙含水层根据第四系含水层结构特征，岩性差异及透水性强弱程度，将该含水层划分为两个中等、三个极强含水层，见剖面示意图3.3，自下而上各含水层特征如下：⑴下部砂层中等孔隙水含水层位于第三隔水层之下，厚3.00-33.00m，含水层由细砂、粗砂、砾砂、粉土组成。单层厚度和岩相变化比较明显，各层之间有粘土、粉质粘土相隔，但不连续。渗透系数达144.20m/d，地下水水质类型为：HCO3-Ca·Mg型及HCO3-Na·Mg型水，矿化度为0.1-3.2g/L。⑵第三砂砾卵石极强孔隙水含水层本层属上更新统下段底部粗砂砾卵石极强含水层。层位较稳定，厚度较大，平均厚15.75m，土质密实，不含泥质，透水性极强，为矿区主要含水层之一，渗透系数为300.00m/d。⑶第二砂砾卵石极强含水层本层属上更新统下段的上部粗砂砾卵石极强含水层，厚度大，范围广，平均厚19.88m，土质中密-密实，不含泥质，透水性极强，渗透系数为240m/d。⑷第一砂砾卵石极强含水层本层属全新统中段砂砾卵石极强含水层，土质松散-中密，不含泥质，以粗砂砾石为主，平均厚14.3m，透水性极强，渗透系数为500m/d，地下水水质类型主要为：HCO3-Ca型水或HCO3-Ca·Mg型水，矿化度为0.17-0.36g/L。⑸上部砂层中等孔隙含水层包括全新统上段的粉细砂、中细砂、粉土等，平均厚6.50m，土质松散，透水性好，一般钻孔抽水试验渗透系数为4.21m/d。地下水水质类型主要为：HCO3-Ca·Mg型或HCO3-Ca·Na型水，矿化度在0.389-0.699g/L。2、基岩风化裂隙、构造裂隙承压弱含水层该层埋藏在百余米厚的第四系松散沉积物之下，其岩性主要为黑云变粒岩、混合岩、混合花岗岩、黑云斜长片麻岩等。通过钻探揭露基岩风化带发育深度平均为172.83m，发育深度标高平均为-157.14m，其平均厚度为60.08m，裂隙率为1-2%。风化层以下至-500m标高，岩芯完整呈长柱状，节长一般在30-40cm，裂隙率为1.02％，裂隙随深度的增加而逐渐减弱。在矿区局部地段，在不同深度（井深170.00m-320.00m，417.00m-499.00m段）均有大小不等的溶蚀孔，最大为2×10×3cm，一般2×3×0.5cm，溶蚀孔内可见方解石，石英晶簇，地下水活动强烈。在-500m标高以下，岩芯完整，呈长柱状，节长一般30-40cm，最长达300cm，裂隙不发育，裂隙率为0.03-0.25%，可视为相对隔水层。该含水层通过抽水试验，单位涌水量在0.0038-0.087L/s·m，渗透系数为0.0059-0.099m/d，富水性及导水性较弱，为一弱含水层，单位涌水量、渗透系数与临近几个矿区资料基本相似，唯一区别，该矿区中深部溶蚀孔较发育。第二隔水层：介于第二和第三砂、卵砾石极强含水层之间，平均厚4.93m，最厚7.50m，最薄1.00m，主要由粘土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土构成，层位稳定。第三隔水层：此层位于第三砂、卵砾石含水层之下，属中更新统上段的顶板，平均厚5.87m，主要由淤泥质粉质粘土、粘土构成，层位稳定。第四隔水层：位于-500m标高以下，为太古界变质岩类，主要为黑云变粒岩、混合岩、混合质变粒岩、片麻岩等，岩芯完整呈长柱状。节理裂隙不发育，可视为相对隔水层。第三节施工方案一、注浆方案停止井筒工作面施工，将吊盘起至-297m位置，采用“从下而上，打一排注一排”的施工方案。从下向上依次进行重点标段含水层及井筒集中涌水区域注浆至井口，再由上而下注浆，依次反复注浆直至井壁无明显集中出水点，井筒涌水量控制在1m3/h以下。二、注浆主要技术参数1、注浆段高选择①井筒-297m～-212m段：85m壁后注浆，注浆段高选取10m。②井筒-212m～+16.5m段：228.5m壁间注浆，注浆段高选取50m。2、布孔方式①井筒-297m～-212m段：沿井壁布孔，每排8个孔，共11排，合计88个孔。钻孔穿过井壁砼，进入基岩50mm，钻孔深度：750mm/眼。②井筒-212m～+16.5m段：沿井壁布孔，每排5个孔，共4排，合计20个孔。钻孔穿过井壁内砼，钻孔深度：500mm/眼。共计：88+20=108（个孔）施工中根据井筒实际出水情况，在集中出水点及砼接茬处集中涌水位置，可适当或加密钻孔。没有涌水或涌水很小地段，可适当加大注浆孔间排距。3、注浆配套的机具⑴注浆机采用2TGZ-60/210或其它型号注浆泵，一用一备；⑵打孔采用YT—28风钻配B22钎杆、Φ40～42mm一字钻头，钻孔直径＞40mm；⑶水泥浆液采用专用水泥浆搅拌机拌制，现场搅拌浆液。4、注浆孔口管埋设：注浆孔口管采用用1寸无缝钢管加工，长度分别为0.8m/根与0.6m/根二种；一端车有丝扣，孔口管外壁焊接Φ6mm钢筋成螺旋状，用以缠棉纱、麻条或破布等。检查钻孔的深度，选用相应长度的注浆孔口管。将缠绕的一端打入孔中，用水泥药卷封堵密实，外端留出50～100mm以便接管。5、浆液配比双液浆由水灰比1:1（每立方用水泥0.75t）水泥浆和波美度为40Be’模数3.0的水玻璃构成；水泥浆采用P.O42.5级水泥和水配成，与水玻璃浆体积比1:0.5~0.8；配制好后由双液注浆泵分别吸取浆液通过高压管路注入井壁。6、注浆压力注浆压力根据注浆位置静水压力Po来确定：起始注浆压力Pa=Po+(0.3~0.5)MPa,正常压力Pb=Po+(0.5~0.8)MPa，终压Pc=2PoMPa（静水压力的2倍）。7、注浆孔吸浆量及浆液注入量在注浆过程中，注浆孔的吸浆量控制在钻孔吸水量的85%左右为宜，钻孔的吸水量可在注浆前测定，工作面每个钻孔浆液注入量计算：①井筒-297m～-212m段：85m壁后注浆V=AHR2πηβ/M=1.4×10×1.52×3.14×6.78%×0.85/0.85=6.7(m3)其中A浆液消耗系数，取A=1.4(一般为1.2~1.5)R浆液扩散半径，取R=1.5mH注浆段高，H=10mη岩石裂隙率，按资料取η=6.78%β浆液充填系数，取β=0.85M结石率，取M=0.85此段注浆量为：6.7m3/个×88个=589.6m3；②井筒-212m～+16.5m段：228.5m壁间注浆V=AHR2πηβ/M=1.4×50×2.02×3.14×6.78%×0.85/0.85=59.6(m3)其中A浆液消耗系数，取A=1.4(一般为1.2~1.5)R浆液扩散半径，取R=2.0mH注浆段高，H=50mη岩石裂隙率，按资料取η=6.78%β浆液充填系数，取β=0.85M结石率，取M=0.85此段注浆量为：59.6m3/个×20个=1192m3；井筒共计注浆量为：589.6+1192=1781.6（m3）。由于双液浆的不确定性，故水玻璃的用量也不可确定，此次全部注浆孔的注浆量现难以准确预测，根据施工实际情况确定注浆工程量。8、各孔段注浆结束标准各孔段经过一次或多次注浆后，必须达到如下标准方可结束注浆：⑴注浆压力呈规律性增加，最终达到设计终压；⑵在浆液浓度不超过1：1时，吸浆量不大于40L/min；⑶维持终压和终量不少于20min。9、封孔：当该出水点或成片渗漏水处注浆量和压力达到设计要求，基本堵住漏水，即可封孔。封孔时采用水泥浆水玻璃混合浆,封好孔后关闭孔口管高压阀，再卸下软管，待浆液凝固2小时左右后卸下高压阀。10、注浆效果检查⑴井壁砼接茬口或涌水点透浆，提高浆液凝固速度直至涌水减小或消失。⑵对井壁进行打孔检查，检查注浆堵水效果。检查完之后，无涌水孔用水泥药卷封堵密实；对于有涌水孔再次埋管注浆，再检验。⑶注浆后井壁涌水量＜1m3/h为合格，可认为注浆效果明显。三、注浆作业1、测水测压每孔在注浆前都要测量静水压和涌水量，测压时可直接在三通上接上压力表，其它孔封闭即可。测涌水量可用容积法，即用水桶或其容器从三通处接水，用秒表计时，然后计算出涌水量，并做好记录。2、压水试验压水试验主要用于测定注浆段的吸水量，同时检查注浆泵用管路有无泄漏，以便及时处理，压水试验应尽可能采用大泵量，如果泵压升高，则将压力值控制在比本段终压值大5个压力，持续20分钟无异常，即可开始注浆。3、注浆注浆时应按设计规定的浆液浓度、流量、压力和注浆量进行注浆，先稀后浓，若压力不上升，吸浆量大，应逐级加大浓度，反之则可减小浆液浓度，保证有足够的注入量。在涌水量较大需要及时封堵时可加大水玻璃的比率，缩短胶凝时间。注浆结束后要及时注入一定量的清水，把管路中的浆液压入岩石中，水量等于管路的体积。过一段时间后可打开闸门，检查是否涌水，若有则再次注浆。四、注浆过程中异常情况的处理在注浆过程中，不可避免地会出现跑浆、窜浆以及机械故障等异常情况，如何及时采取措施，加以预防和处理，是实现注浆成功的关键环节之一。1、作业面跑浆：主要原因是注浆孔口管封堵不严。处理：用棉纱加入速凝胶中进行外部封堵，并做间歇注浆，但间歇注浆不能超