梁宝寺矿井副井井筒基岩段第一含水层粉砂岩注浆施工技术及安全措施

梁宝寺矿井副井井筒基岩段第Ⅰ含水层粉砂岩注浆施工技术安全措施项目经理：措施编制：杨大华编制单位：中煤五公司三第五项目部编制日期：二○○三年二月二十二日梁宝寺矿井副井井筒基岩段第Ⅰ含水层粉砂岩注浆技术安全措施一、工程概况梁宝寺矿井副井井筒现已成井至467.8m，工作面垂深471.1m。2003年2月21日根据《梁宝寺矿井副井井筒基岩段探水措施》以及筹建处、监理部要求，对现工作面以下的粉砂岩、砂岩进行边探边掘的施工过程中，按常规在井筒净径内布置3个探水孔，孔深8m，1#探水孔方位为NE30o；2#探水孔方位为SE170o；3#探水孔方位为NW300o，其中2#探水孔当钻进5.3时钻孔出水，随着钻孔加深，水量明显增大，最后坚持将2#探水孔打到孔深8m，探水钻孔直径为60mm，单孔涌水量为17.2m3/h。根据《梁宝寺矿井副井井筒基岩段探水措施》要求，当单孔涌水量大于3m3/h时，采用注浆措施治水。为了安全有效顺利地完成本次注浆工作，特编制本次注浆施工技术安全措施。二、地质及水文地质概况1、地质概况井筒往下施工，岩性自上而下为二迭系上石盒子组，深度453.0m～649.7m，厚196.7m，岩性以紫斑泥岩为主，次为灰绿色粉砂岩及砂岩，下部为灰色，局部为紫斑杂色泥岩及灰白色砂岩、粉砂岩交替出现，本次注浆主要封堵该粉砂岩裂隙水。2、水文地质概况本次探水孔涌水为基岩段掘砌以来第一次出水，井筒实测地层与井筒预测地柱状图地层基本相符，但通过探水孔单孔涌水量来看，岩层含水层涌水量与提供的涌水量差别较大。根据经验公式，取两倍的钻孔涌水量为井筒预计涌水量，即：井筒涌水量Q=34.2m3/h。三、注浆布孔及深度考虑水文地质条件和现有的设备、能力，以及其它经济效益、时间及工期，本次注浆采用工作面直接堵漏注浆，利用岩帽注浆，由于该层粉砂岩厚度为13.65m，而伞钻钻孔能力为8m，因此分两个阶段注浆，第一阶段利用1#、2#、3#三个探水孔直接注浆，第二阶段工作面向下推进4m之后，在井筒荒径轮廓内周边眼位置布孔，钻孔向外倾斜，径向倾角为5o～10o，以保证在井筒荒径轮廓线之外形成一定厚度的注浆壁。钻孔深度根据含水层的厚度及设备能力，确定本次注浆深度为7.35m，其下部砂岩地层仍采用边探边掘的方法通过。四、注浆参数1、根据第一次出水后的实测静水压力为40kg/cm2，来确定本次注浆的压力注浆压力取静水压力的1.5倍，即60kg/cm2。2、注浆孔数N=[π（D-2A）]/L式中D---井筒荒径，mD=7.5mA---注浆孔与井壁距离，A取0.1mL---注浆间距，设计为3m代入上式得注浆孔数N=7.64个，取8个。3、浆液注入量Q=AπR2Hηβ/m式中Q---浆液注入量，m3A---浆液消耗系数，取1.5R---浆液有效扩散半径，设计扩散距离为3m；钻孔至井中的距离为3.75m，有效扩散半径为3m+3.75m=6.75m。H---注浆段高，取7.35mη---岩层裂隙率，取2%β---浆液充填系数，取0.85m---结石率，取85%代入上式得Q=31.56m3,需用水泥:31.56×0.75=23.67吨。五、注浆孔施工利用FJD-6型伞钻，专用探水钻杆，Ф55mm钻头在工作面钻眼，一直钻至6m深，若水大或因塌孔钻不到底时，可提前停钻，紧接着埋入1.5#一头车有马牙扣的注浆管，注浆管外缠上麻丝，顶端安装球阀，以便放水或注浆。六、注浆作业⑴注浆工艺注浆直接在工作面进行，注浆泵采用QZB-50/60型气动注浆泵，拌浆采用两只半截油桶，人工拌浆。⑵浆液类型浆液采用新鲜的P.Ⅱ42.5R水泥单液浆为主，各孔注浆结束前采用水泥和玻璃水双液浆封孔。玻璃水选用模数2.3～3.4,浓度30～40Be。⑶压水各孔注浆前，要压入10～20min清水，目的是冲洗裂隙通道中的充填物，提高浆液结石体与裂隙面的粘结强度，另外，也可根据此检查各管路的漏水情况。⑷浆液的调配浆液的浓度一般选用2:1、1.25:1、1:1、0.8:1选择水泥-玻璃水液浆时，玻璃水与水泥浆的体积比为1:1～0.4:1。初期注浆的浆液浓度根据压水时的压力及压水量合理选择。当压力不变，连续注入30min，吸浆量不变，可适当调浓浆液。反之，压力上值很快时，可适当调稀浆液浓度，当压力缓缓上升，吸浆量逐渐减少，一直达到终压按结束注浆标准结束。七、结束注浆正常情况下，注浆压力由小逐渐增大，注浆流量由大到小，当注浆压力达到设计的泵压时，注浆流量小于50L/min，且稳定20min即可结束注浆。特殊情况下，在大裂隙岩层注浆，经浆液浓度变换，仍达不到终压与终量的标准时，要采用间歇法注浆，直至符合上述结束标准。对于细小裂隙注浆，当注2:1～1.5:1稀浆，压力仍上升很快，而吸浆量迅速减少时，可进行预处理：即先压水1m3左右，接着压注0.5m3左右30～35Be水玻璃，紧接着再压注0.5～1m3清水，并注浆。八、井筒开挖条件井筒注浆达到结束标准后，经分析注浆资料，注浆质量确认达到注浆效果后方准恢复掘进。分析注浆堵水效果主要依据以下资料：a、注浆终压与终量，必须符合其规定的标准。b、浆液的注入量基本符合设计的数据。c、要求先施工井中N向注浆孔，井中S向最后一个注浆孔作为注浆结束前放水试验孔，要求该孔剩余涌水量不于0.5m3/h。d、要求各个注浆孔孔间距尽量相等，以保证形成所要求的注浆壁厚度。e、排水系统随时都处于完好状态，工作面一旦涌水，能立即投入正常运转。九、注浆施工质量及安全技术措施1、注浆材料要有质保书、化验单，不符合技术要求的材料不准使用。2、浆液中不得混入纸片及水泥硬块，以防堵塞管路。3、岩石裂隙中注浆，先期注浆孔注浆量大，后期注浆孔注入量小，因此，一定要保证先期注浆孔的施工质量。4、注浆过程中，要设专人观察注浆压力和吸浆量的变化情况，发现异常现象即时采取措施处理。5、注浆过程中，技术员要紧跟至现场，指导钻孔和注浆施工，收集第一手资料，并对收集的资料，即时整理分析，便于指导下一步施工，提出调整或修改注浆参数参考意见，评价注浆效果。6、注浆过程中，施工人员要佩戴安全防护手套、眼镜。7、注浆期间，设专人观察上部井壁是否有漏水漏浆现象，发现异常，立即停注。8、各辅助系统运转情况按立井施工要求执行。9、其它安全措施执行《煤矿安全规程》的有关规定。十、施工工期本次工作面注浆工期安排3～5天时间。中煤五公司三处第五项目部二零零三年二月二十二日