1935637m防治水施工组织设计修改

编号：存档：河南永华能源嵩山新井主井井筒防治水施工组织设计项目经理：技术负责人：华煤鸡西工程处第五项目部2006年11月17日目录0前言1.工程概况1.1设计概况1.2施工概况2.地质及水文地质条件2.1地质概况2.2水文地质条件3.治水施工方案3.1总体施工方案3.2井深131～193.88m段施工方案4.注浆设计4.1注浆段高确定4.2注浆孔的布置参数4.3注浆压力4.4注浆材料及浆液浓度选择4.5浆液注入量估算.4.6砼止浆垫设计4.7孔口管参数确定5.注浆施工准备5.1埋设孔口管及加固5.2浇筑止浆垫5.3钻机平台安设6.注浆施工6.1壁后充填注浆6.2注浆施工顺序6.3造孔与观侧6.4压水检测6.4.1耐压试验6.4.2注浆孔冲洗6.5浆液配制6.6养护、扫孔与复注6.7注浆结束标准7.施工机具选择与布置7.1造孔机具7.2注浆机具7.3造浆机具8.辅助系统及设施8.1排水系统8.2浆液配制站9.注浆工期及劳动组织10安全质量技术措施11突水避灾预案12长效防突机构13注浆设备机具及主要材料一览表施工组织设计编制人员姓名职务职称签字李凤君总工程师高级工程师翟洪生矿建副总工程师高级工程师邓洪义设计副总工程师工程师李庆祥机电副总工程师高级工程师贲洪亮直属注浆工程部经理高具国第五项目部项目经理翟洪雷第五项目部技术经理助工0前言永华能源嵩山煤矿隶属于永煤集团，由煤炭工业郑州设计研究院设计，设计生产能力60万t/a。矿井采用立井开拓方式，工业广场内布置2条井筒：主井和副井，边界设1条井筒：风井井筒。其中主井井筒由华煤建设集团鸡西工程处中标承建。主井井筒于2006年8月1日开挖，截至2006年10月24日，完成成井井深131m。由于该井筒水文地质条件发生重大变化。根据建设单位、监理单位的要求，该井筒后续施工工艺由普通法施工改为工作面探水注浆综合法施工。为确保探水注浆施工安全，特编制本施工组织设计（措施）。本施工组织设计编制依据：1、建设单位提供永华能源嵩山新井主井井筒地质柱状图。2、建设单位提供永华能源嵩山新井井检孔地质报告书。3、建设单位、监理单位有关注浆施工方案要求及意见。4、嵩山新井招标及投标文件。5、嵩山新井主井施工承包合同书。6、矿山井巷工程施工及验收规范（GBJ2B-90）。7、煤矿安全规程（2005年版）。1．工程概况1．1井筒设计概况嵩山新井主井隶属于河南永华能源有限公司，该井由郑州设计研究院设计。井筒主要技术特征见表。主井井筒主要技术特征序号项目名称单位数量1井心座标纬距（x）m3826250.006经距（y）m38396530.349标高（z）m+312.002提升方位角°2683井筒深度m6374水平标高m-325.005井筒净直径m5.06砌壁厚度m0.5材料混凝土强度等级C357井筒装备9t箕斗一对1．2施工概况永华能源嵩山新井主井由华煤鸡西工程处矿建第五项目部承建。2006年8月1日试挖，2006年8月15日正式打井，截至2006年10月24日成井井深131m，工作面井深133.5m。在0~131m段施工中，主井井筒出现过三次较大的突涌水，通过采取综合注浆方法（工作面探注掘与壁后联合注浆）已经通过。2006年10月24日，在井深133.5工作面探水时，出现涌水量突然增大，水量由开始的34m3/h，经过4天时间梯度增至195m3/h，初步分析出水工作面附近有大的地质构造（断层或导通性极好的构造裂隙）。根据建设单位和监理单位的要求，2006年10月24日井筒停止向下掘进，维持排水，预埋孔口管，浇筑砼止浆垫，采取工作面探水预注浆施工（详见133m工作面探水预注浆施工组织设计）。2．地质及水文地质条件2．1井筒工程地质主井井筒基岩段工程地质条件良好，均为层状岩层，胶结较好，砂岩为I~II类，即强稳定~稳定岩层；其余均为II—III类围岩，属稳定~中等稳定岩层。主井井检孔穿见第四系松散层很薄，仅2.135m，岩性为黄土，以粘土和粉质粘土为主，夹碎石及姜结石。第四系覆盖层之下为二叠系上统平顶山段，以灰白色粗粒砂岩为主，主要成份为石英，夹中细粒砂岩，硅质胶结，坚硬致密，厚层状，埋深34.10m,抗压强度高达232.8-238.9MPa,属Ⅰ类强稳定岩层。井检孔揭露地层情况简表孔号地质时代底深（m）厚度（m）岩性描述系统组主井检查孔第四系5.655.65主要岩性为黄土、含砂粘土。二叠系上统平顶山砂岩段34.1028.45主要岩性为灰白色,中~粗粒石英砂岩，夹细粒砂岩，厚层状，硅质胶结，质地坚硬。上石盒子组229.24195.14岩性以泥岩、粉砂岩为主，夹中、细粒砂岩。本组砂岩较发育，钙质胶结，穿见总厚度54.54米，间夹粉砂岩和砂质泥岩。二叠系下统下石盒子组555.58326.34岩性以泥岩、砂质泥岩、粉砂岩为主，夹中、细粒砂岩。底部砂锅窑砂岩较发育，中粒砂岩，钙质胶结，其厚度为10.78米。本组砂岩较发育，一般为钙质胶结，穿见总厚度79.43米,间夹粉砂岩和砂质泥岩。本组共穿见破碎带4层，总厚约6.47米山西组637.4081.82主要由砂质泥岩、中细粒砂岩和煤层组成，底部发育煤层两层，其中二2煤层厚度0.63米，二1煤层厚度6.40米,为本区主采煤层。石炭系太原组693.6256.22以灰岩及泥岩为主，上部为砂质泥岩，L7灰岩厚9.23米本溪组728.7653.76以铝土质泥岩为主,上下为薄层砂质泥岩奥陶系马家沟组753.2724.51灰岩为主,上部夹泥岩条带,未揭穿平顶山砂岩段之下为二叠系上统上石盒子组，埋深34.10-229.24m,其下为二叠系下统下石盒子组,埋深229.24-555.58m。上、下石盒子组岩性为砂质泥岩、粉砂岩、砂岩互层，夹泥岩多层，砂岩所占比例不大。该段岩层均为层状岩层，胶结较好，坚硬，裂隙不发育，多为闭合裂隙，无泥质充填物。二叠系下统山西组位于下石盒子组之下，埋深555.58～637.40m,岩性为砂质泥岩、粉砂岩及中细粒砂岩，层状岩层，胶结较好，裂隙不发育，夹薄层泥岩，底部二1煤层为本区主要可采煤层。石炭系上统太原组位于山西组之下，顶界深度637.4m，上部以泥岩为主，夹薄层灰岩，L7灰岩层位稳定，厚度较大，埋深642.71～651.94m，厚度9.23m,主井井筒落底标高－330m,深度约645m左右,位于L7灰岩层位,灰岩致密坚硬,不易风化,抗压强度88.7-101.6MPa,属于I类强稳定岩层,工程地质条件良好,适宜布置井巷硐室。主井石盒子组及山西组相同岩性的岩石物理力学性质差别不大，围岩分类砂岩为Ⅰ类强稳定岩层，粉砂岩为Ⅱ类稳定岩层，砂质泥岩及泥岩为Ⅲ类中等稳定岩层，总体评价工程地质条件良好。2.2煤层及瓦斯煤层。二1煤层深度618.27-624.8m，伪厚6.53m，真厚6.40m。煤层底板标高－312.296m，煤层无爆炸性危险。瓦斯。二1煤层瓦斯含量测试最高为2.89ml/g(CH4:0.75;CO2:0.90;N2:1.24),低于5ml/g,属于N2—CO2分带，属于低瓦斯矿井。2.3构造与不良地质现象主井穿过4个破碎带厚6.47m①359.67~361.83m，厚2.16m；②466.55~468m，厚1.45m；③472.30~473.4m，厚1.1m；④491.85~493.61m，厚1.76m。2.4水文地质主井井筒由建设单位提供的水文地质资料，通过对0~133.5m段实际揭露进行对比，水文地质条件发生了重大变化。见流量测井分段计算井筒涌水量成果与实揭涌水量对照表。预测涌水与实际涌水对照表序号区段/m厚度涌水量对照m3/h主要岩性备注资料提供实际揭最大涌水量126.88～36.881083粗砂岩、细砂岩上石盒子组257.88～72.88151257细砂岩、砂质泥岩、粉砂岩井深49m处3124.88～138.881420195细砂岩、中砂岩上石盒子组4182.88～193.881123尚未揭露粉砂岩、粗砂岩上石盒子组5292.58～307.0314.455尚未揭露泥岩、细砂岩、含砂泥岩下石盒子组6349.83～353.283.459尚未揭露粗砂岩、泥岩下石盒子组7424.73～430.585.8511尚未揭露粗砂岩下石盒子组8476.63～493.4316.824尚未揭露细砂岩、破碎带下石盒子组9508.03～516.488.455尚未揭露粉砂岩、砂质泥岩、细砂岩下石盒子组10543.53～552.468.9316尚未揭露中砂岩山西组3．防治水施工方案3．1总体施工方案根据检查孔地质柱状及地质成果报告，以及0～131m段实际揭露分析比较，主井井筒穿过含水层数较多，为了加快施工速度，确保施工安全和工程质量，同时兼顾投资节省，确保主链锁工程节点工期从而确保建井总工期，施工总体方案为全井深采取长段探水注浆掘砌综合施工法。具体为：将全井筒分为9段探水注浆段，见探水注浆阶段表阶段号探水注浆起止位置（m）段高（m）备注第一段133.5～208.575第二段193.5～268.575第三段253.5～328.575第四段313.5～388.575第五段373.5～448.575第六段433.5～508.575第七段493.5～568.575第八段553.5～628.575第九段613.5～65036.5备注：以上探水注浆段高将根据实际揭露地层的岩性、完整程度、涌水量进行调整，但每一注浆段高注浆孔的终孔位置距含水层底板不得小于5m。井筒向下掘砌至每阶段起始位置，停止掘进，预埋孔口管，浇筑砼止浆垫（根据主井井筒井检孔提供地质资料和主井井筒实际揭露地质情况看，各岩层水平节理与竖向节理均较发育，且隔水层不隔水，所以不采用自然岩帽做止浆岩帽），养护7天，进行耐压试验后，利用潜孔钻机进行超前探孔探水工作。如果实际揭露岩层完整，能够隔水止浆，且岩石抗剪强度满足设计要求，则采用自然岩帽做止浆岩帽，利用潜孔钻机进行造孔，预埋孔口管，养护24h，进行耐压试验后，利用潜孔钻机进行超前探孔探水工作，为了便于操作及清淤工作，在利用潜孔钻机进行造孔，预埋孔口管前，浇筑500mm厚砼工作平台。探孔数量不少于3个，孔深80m，沿筒荒径布置，根据探孔出水情况确定施工方法（见表）。探水孔总水量（m3/h）主要方法强化方式≤5正常掘砌壁后注浆＞5工作面长段预注浆壁后注浆3．2井深131～193.88m段施工方案:根据已提供的地质及水文地质资料在井深131～193.88m段，有2个主含水层，埋深分别为124.88～138.88m和182.88～193.88m，预测涌水量分别为20m3/h和23m3/h。实际揭露时，在井深133.5m工作面涌水量为117m3/h，预测与实际相差极为悬殊，表明主井井筒水文地质发生重大变化。因此，对井深131～193.88m段采取工作面预注浆。具体方式为在维持排水条件下施工止浆垫，对133.5～203.5m段（超含水层底板9.6m）进行注浆。因计划孔深75m，超出验收规范规定（段高宜为30～50m），为确保第2个含水层的治水效果，本方案采取二次补注：注浆结束下掘时在接近含水层前10m，即井深172.88m时,利用已注的岩帽作止浆垫,打探水检测孔,如出水,则实施复注补注(复探补注措施另报).4．注浆设计4.1注浆段高的确定根据《主井井筒检查孔柱状图》提供的水文地质资料和《矿山井巷工程施工及验收规范》的规定，确定每次注浆段高为75m，确保掘进段高不少于60m（探水注浆段高将根据实际揭露地层的岩性、完整程度、涌水量进行调整，但每一注浆段高注浆孔的终孔位置距含水层底板不得小于5m）。4.2注浆孔的布置参数4.2.1注浆孔数注浆孔的孔数按下式计算N=∏（D-2A）/L式中D——井筒净径，5.0m；A——注浆与井壁距离，取0.5m；L——注浆孔间距，取1.5m。经计算得N=8.38，实取8个。考虑到吊桶下到井底工作面，钻孔位置在现场施工过程中要进行小范围具体调整。详见钻孔平面布置图。4.2.2布孔方式根据《主井井筒检查孔柱状图》提供的地质资料，垂直裂隙发育,因此，采用径向、切向斜