马鞭山主井-240m以上涌水治理施工技术措施

马鞭山铁矿主井-240m以上涌水治理施工技术措施铜陵中都矿山建设有限责任公司马鞭山项目部二00九年四月十六日21工程现状马鞭山铁矿主井恢复施工工作于2009年2月6日施工人员进场，3月21日开始井筒排水，目前作业面已经恢复并进行井底清理，各种器材已经落实到位，井壁局部的注浆堵水工作已经展开。因井筒内涌水量太大，施工条件恶劣，进展缓慢。从观测情况看，-240m以上井筒的总体状况是：——-237m以上的井壁混凝土观感质量较好，整体模板浇筑时的井壁接茬严密；——-237m以上原施工单位已经进行过局部壁后注浆；——目前实测的全井最大涌水量为99.6m3/h，正常涌水量为75m3/h。——涌水分布的大致状况是：第一道集水圈（约在井深150m处）以上约为10~15m3/h，且已基本进入第一道集水圈；第二道集水圈（约在井深195m处）以上约为10~15m3/h，且已基本进入第二道集水圈；井深195m以下井壁上约为20m3/h左右，涌水直接进入井底作业面；257米左右的井壁接茬有较为明显的集中涌水；井底作业面发现2条开放性导水裂隙且涌水明显，作业面4个浅孔探水孔（已安装孔口管但其中1个已经断裂）有明显涌水，作业面的涌水量约在35m3/h左右。——井壁上未发现有涌水量较大的集中漏水点，漏水主要从混凝土空隙中均匀渗漏进入井筒。——257m以下2.7m井壁混凝土质量极差。2井筒壁后注浆及作业面涌水治理施工技术措施根据现有条件，为争取时间，尽快实现工程进展上的突破，依据甲乙双方有关管理人员于2009年4月15日达成的共识，决定对井深260m以上部分及260m作业面工作面预注浆的前置工作作出如下安排：第一步：260m作业面以上2.7m上下进行壁后注浆，控制该处的集中出水点（该工作已基本完成）；3第二步：清除260m作业面的杂物及浮石并用风镐支凿井底泵窝；第三步：对已经开放且涌水明显的导水裂隙施工导流孔，并进行堵漏注浆，经养护具备探水孔注浆后进行工作面直接堵漏注浆，以期最大限度地减少作业面的涌水量；第四步：用风镐将井底2.7m段高的井壁混凝土支撬干净并撬净该段的松散围岩，同时根据井底滤水层及混凝土止浆垫施工的需要，适当支撬其上部井壁；第五步：作业面安装滤水桶、设置碎石滤水层，构筑混凝土止浆垫；第六步：止浆垫以上段井筒壁后注浆，其第一阶段的段高为井深190~257m，第二阶段的段高依据第一阶段的堵水进展及效果再确定。3主要技术参数3.1止浆垫厚度止浆垫的厚度可按下式计算：Bn=（P0×r/[σ]）+0.3r式中，Bn——止浆垫厚度，m；P0——注浆终压，MPa，取16MPa。R——井筒掘进断面半径，m；R=2.7m。[σ]——混凝土3~7d的极限抗压强度（取28d标准强度的2/3），MPa；业主确定的混凝土设计强度等级为C40，即42MPa。[σ]=42×2/3=28MPa。计算得，Bn=16×2.7/28+0.3×2.7=2.35m。实际上施工过程中井壁淋水对止浆垫质量的影响较大，实际的混凝土强度等级无法达到设计要求，为安全起见，本设计确定止浆垫的厚度取Bn=3.0m。3.2滤水层厚度事实表明，井深260m作业面涌水及以上井筒的淋帮水目前的实际水量已经接近100m3/h，虽然通过2道集水圈的拦截已将部分淋水集中到吊盘水箱中4（大约20m3/h），但作业面的涌水及其上未截住的淋水仍然超过603m/h。目前还无法判断作业面堵漏注浆的确切效果，初步预计作业面堵漏注浆减少涌水10m3/h，为降低作业面涌水对混凝土的性能影响，必须在作业面设置滤水层。根据《建井工程手册》注浆工程设计的有关规定，要求滤水层的孔隙至少能够容纳15min的涌水量，其厚度按下式确定：A=Q/3.14βr2+0.25式中：Q=50/4=12.5m3β—碎石层孔隙率，取45%r—井筒掘进半径，r=2.7m计算得：A=1.5（m）但是最终的A值由实际涌水量及井筒的掘进半径确定。3.3井筒壁后注浆3.3.1钻孔参数根据观察到的井壁漏水特征，结合壁后围岩的构造特点，确定沿井壁均匀布置注浆孔。钻孔的层间距初步确定为1.5~2m，平面上孔间距为0.6~0.8m，钻孔切向角为145~150°，钻孔深度1.5~2m。3.3.2注浆压力按照《矿山井巷工程施工及验收规范》（GBJ213-90）规定，壁后注浆的压力宜比所在受注部位的静水压大0.5~1.5MPa，本次注浆的目的以堵漏为主，因此取偏大值。综合考虑上述要求，注浆终压按照下列标准确定：Pc=P0+1.5MPa式中：Pc——注浆终压，MPaP0——静水压力，MPa。以+10m为静水位高度，减去注浆点的标高值，即得出注浆点的静水压力，但具体应根据井壁的安全承载能力进行调整。3.3.3浆液类型与配比5业主要求不使用任何类型的化学浆材，只使用水泥浆和水泥-水玻璃浆。为尽量扩大浆液的扩散范围，尽可能提高注浆效果，浆液类型以单液水泥浆为主，适当使用水泥-水玻璃浆。水泥浆的水灰比为W:C=0.8:1~1:1，水泥与水玻璃的配比为C：S=1：0.3~0.5。施工过程中可根据具体情况适当调整配比。3.4滤水层注浆3.4.1浆液类型与配比采用水灰比为W:C=0.6：1~0.8：1的单液水泥浆灌注，水泥选用P.O42.5级普通硅酸盐水泥。3.4.2滤水层注浆压力注浆终压按4倍静水压力确定，即P=4×2.3=9.2(MPa)。施工时可根据实际情况作适当调整。4施工设备选型与系统布置4.1滤水层注浆注浆选用2TGZ-60/21型双液注浆泵，直接布置在吊盘上；造浆采用自制的0.22m3搅拌桶搅拌，直接布置在吊盘上；4.2井筒壁后注浆注浆选用2TGZ-60/21型双液注浆泵，直接布置在吊盘上；造浆采用自制的0.11m3搅拌桶搅拌，直接布置在吊盘上；钻孔采用手持式风动凿岩机。5壁后注浆方式原则上采用下行式注浆方式自上往下进行，但在复杂区段内应采用上行式注浆方式自下而上进行。6安全质量保证措施61、所有下井作业人员必须严格遵守《安全法》、《冶金地下矿山安全生产规程》等法规及公司制定的有关安全规章制度。2、下井作业人员必须配戴安全帽，吊盘作业人员必须佩戴保险带。3、吊盘上的材料以及工器具要做好防坠落措施。4、禁止物料人员混乘吊桶。5、严禁使用不合格的材料。6、技术人员必须全过程跟班指导作业。7、壁后注浆过程中要严密监视井壁情况，以防超压引起井壁破坏。8、工作面预注浆的孔口管必须采用后埋设方式，以便准确控制钻孔角度。9、敷设滤水层的碎石不得含有岩粉及泥质成分，粒径介于20~40mm。10、为尽可能减少淋帮水对止浆垫质量的影响，止浆垫浇筑前应尽量采取集水措施减少井筒淋帮水。混凝土配制过程中应添加减水剂。11、止浆垫浇筑期间以及浇筑结束后24小时内必须保证连续正常供电及排水系统的完好。12、进入作业面的所有人员必须穿戴救生衣。