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红四煤矿副井井筒881水平注浆施工组织设计

红四煤矿副井井筒881m水平工作面

2012年12月18日

DL／T 1649-2016 配电网调度控制系统技术规范3、井筒未穿过的基岩段含水层 3

第二章、施工方案及施工顺序 4

第三章、注浆施工准备 4

第四章、注浆设计及主要参数选择 4

2、浆液材料选择及现场浆液配制 5

4、注浆孔数及布孔方式 6

7、井壁强度验算： 7

第五章、施工方法和施工要求 8

3、滤水层充填及止浆垫加固 8

5、对含水层打钻、注浆 9

第六章、注浆效果检查 12

第七章、施工工期及劳动组织 12

第八章、避灾路线 14

第九章、排水的保证措施 14

第十章、施工安全技术措施 14

第十一章、主要设备器材表 16

红四煤矿由宁夏宝丰能源集团有限公司投资兴建，煤炭工业部合肥设计研究院设计，设计生产能力2.4Mt/a,采用立井开拓方式，工业广场布置主、副、风三个井筒。

副井井筒井口设计标高1232.25m，井底水窝深度为50m，井筒深度为1002.25m。井筒净径7.0m，冻结深度681.25m，其中冻结表土段561.55m，冻结基岩段119.7m，基岩段321m。目前井筒已掘砌至井深887m处，已揭露第四含水层，现场实测井筒涌水量49m3/h。根据《煤矿安全规程》的要求及相关文件的规定，井筒施工必须坚持“有疑必探，先探后掘”的原则，因此决定对井深887m以下含水层进行钻探施工作业。为保证探水注浆治水工作安全顺利实施，并取得预期的效果，特编制本施工组织设计。

副井检查孔揭露的基岩段地层为二叠系孙家沟组和石盒子组；实际揭露地层为西高东低，倾角12度左右，孙家沟组已揭露并穿过。

二叠系石盒子组：上统上部以灰紫色粉砂岩为主，夹有薄层粗砂岩及泥岩薄层；中部以紫、灰绿色泥岩为主，夹薄层砂岩，具灰绿色花斑或斑状泥质包体，含丰富的植物化石；下部为淡黄色紫色厚层砂岩，泥质粘土质胶结。地层厚度220m左右。下统上部岩性以灰紫色、紫、灰绿色粉砂岩为主，含云母，具紫色斑点，次为泥岩，砂质泥岩夹紫灰、灰白色砂岩及不稳定的煤线；中部为灰白色的砂岩，呈互层状，上段有一层具对比标志的铝灰、淡绿、灰色粘土岩，下段有不稳定的煤线，含植物化石；下部为灰白色细～粗粒砂岩，高岭土胶结，局部白云母富集。地层厚度平均170m。副检揭露厚度316.35m。。

通过井筒检查孔施工资料分析，影响该段井筒施工的含水层为二叠系孙家沟组及石盒子组砂岩裂隙孔隙含水层。由粗粒、中粒、细粒砂岩构成，分选磨圆中等，颗粒支撑，泥钙质胶结，裂隙欠发育。J2孔揭露含水层厚度207.92m，水位埋深0.30m，标高+1231.22m，水温28℃。预计井筒涌水量为135.48m3/h，目前第一、第二、第三含水层井筒已穿过。

3、井筒未穿过的基岩段含水层

第四层、882.9～892.3米，粗粒砂岩；地质资料未提供涌水量；

第五层、898.45～901.65米，粗粒砂岩；地质资料未提供涌水量；

第六层、917.1～936.9米，粗粒砂岩、细粒砂岩，涌水量为15～20m3/h；

第七层、959.7～970.1米，细粒砂岩，涌水量为10～15m3/h；

第八层、982.9～987.0米，粗粒砂岩，涌水量为5～10m3/h；

第二章、施工方案及施工顺序

根据同一工业广场风井掘砌施工情况及副井井筒掘砌施工现状，在井深881m处施工止浆垫，然后对井筒未穿过的含水层进行工作面预注浆堵水施工，注浆施工时采用分层下行注浆方案。

工作面找平→破除井壁2.1m→出矸清底→安装滤水桶→施工滤水层→井壁井帮截水导水→更换检修水泵→止浆垫浇筑→止浆垫养护→止浆垫试压及滤水层充填→埋设注浆孔口管→含水层注浆

1、在井上将ZDY1200s型探水用钻机检修好，并组织钻机司机在地面学习，做到熟练操作钻机。

2、准备好孔口管54根，孔口管规格为Ф108mm×6mm无缝钢管，长度8.5m，和与之配套的高压球阀（耐压36MPa）6个；滤水桶2个，规格Ф377mm×10mm无缝钢管，长度6.5m，下端连接用3mm厚钢板焊制成的1m×1m×1m的滤水箱。

4、严格措施贯彻学习，使现场工人详细掌握施工内容与安全措施。

第四章、注浆设计及主要参数选择

根据验算及以往注浆经验，决定本次注浆工作面注浆终压取20MPa。施工时，可根据静水压力和实际情况酌情调整。

2、浆液材料选择及现场浆液配制

超细水泥单液水泥浆现场配制表

泵量：一般情况下可根据压水试验结果确定泵量，在压力相同情况下，初期泵量为压水泵量的80%左右为正常，以后随着泵液注入量的不断增加，压力渐升，泵量逐减，直至结束为止。

注入量：利用公式粗略计算如下：

Q=λлR2Hηβ/m=1.3×3.14×225×116×0.1543×0.9/0.85=17406m3

4、注浆孔数及布孔方式

根据现场实际情况，共布置54个注浆孔。第一、第二圈钻孔针对第六、七、八含水层，布置在半径3.0m、2.5m的圆周上，每圈布置18个注浆孔，孔径75mm，各孔孔底位置在水平上超出井筒掘进荒径6m、3.5m,在此水平上钻孔落点半径为10.3m、7.9m，径向倾角4度、3度。注浆段高116m。

Φ108×6×8500

Φ108×6×8500

第三圈孔，针对第四含水层在半径3.0m的圆周上布置18个注浆孔，孔底位置在水平上超出井筒掘进荒径2.5m，在此水平上钻孔落点半径为6.85m，径向倾角19度，孔口管规格Φ108mm×6mm×8.5m，孔径75mm。注浆段高21m。

本次注浆选用平底形混凝土止浆垫。

B=(p0*r)/[a]+0.3r=4.8m

[a]=R/K=350/1.4=250Kg/cm2

止浆垫采用C50混凝土浇注，考虑含水层静水压力比较大的实际情况，为减少注浆期间井壁破坏的可能，止浆垫厚度取5ｍ，其形式见附图。

A=Q/3.14βr2+0.25=0.95m

[a]'=P[(D+2E)2+4h2]/4E(D+E)=37.1MPa

与止浆垫连接处井壁混凝土设计标号为C50，28天龄期的允许抗压强度为50MPa＞37.1MPa，满足注浆要求。

工作面注浆预埋用孔口管选用Φ108*6ｍｍ无缝钢管，长度8.5m，上焊高压法兰盘（耐压36MPa），做打钻注浆孔口管，共54根。上端高出止浆垫约0.5ｍ（见附图）。

第五章、施工方法和施工要求

出矸清底整平工作面后，进行滤水桶的布置工作，滤水桶在井筒南北十字线方向距井筒中心1.8m位置各放置一个，底部放入滤水箱内，然后进行加固工作。滤水桶加固工作完成后，利用底卸式吊桶下放石子至工作面，直到厚度符合要求为止，然后上铺防水隔层，进行止浆垫的浇筑工作。（滤水层布置结构见附图）

止浆垫浇筑施工前，在合适的位置安装截水槽两道，吊盘上一道，吊盘下一道，井壁淋水集中后导入上层吊盘的水箱内或滤水桶内，同时对井帮漏水点安装导水管将水导入滤水层中，防止井帮淋水进入工作面对止浆垫混凝土造成影响。

浇筑止浆垫用砼，利用底卸式吊桶将地面搅拌站拌制的C50混凝土下放至工作面，浇筑时保持连续性并做好分层振捣工作，每浇筑300～400mm厚要充分振捣一次，振捣时振动棒要深入下层混凝土100mm，快插慢提，每次移动400～500mm，以混凝土表面出现灰浆为宜。

止浆垫浇筑的厚度不得低于设计值，且保证止浆垫表面平整。浇注止浆垫时在合适的位置预埋适量地锚供打钻固定钻机用。止浆垫浇注至设计厚度时在泵位附近预留0.5ｍ×0.5ｍ×0.5ｍ的水窝，以便注浆施工时排水。止浆垫施工完成养护7天后，进行滤水层充填及止浆垫加固工作。

3、滤水层充填及止浆垫加固

工作面注浆孔口管采用后埋方式，在止浆垫滤水层充填加固完成后，按设计的位置和角度，在止浆垫上用Ф150mm钻头钻进8.1m，用压风和水冲净孔内岩粉，然后将孔口管放置在孔内，并采用注浆的方式充填加固，加固时必须保证浆液充填满孔壁和孔口管间的缝隙。养护时间不少于24小时，钻进时先用钻机扫孔至超过原孔底200mm左右，用水加压不小于注浆终压时，不漏即为合格。否则用双液浆加固孔口管至施压合格后再进行钻孔。孔口管固定完成后即可进行止浆垫浇筑施工。

5、对含水层打钻、注浆

先利用第一、第二圈孔注浆孔对第六、第七、第八含水层进行注浆，注浆时采用分层下行注浆，并且先外层孔后内层的注浆方法，首先利用单号孔钻进进行注浆，然后用双号孔正常钻进进行注浆，注浆压力达到设计终压。最后利用第三圈孔对第四含水层进行注浆，注浆时先利用单号孔钻进进行注浆，然后用双号孔正常钻进进行注浆，注浆压力达到设计终压。

a、在地面由一台搅拌机拌制浆液，拌制好的浆液流入1.8m3的储液池，浆液进入注浆泵经井筒内附设的输液管路到达工作面的岩层裂隙中。

b、钻孔施工在井下工作台上进行。工作台利用自制的Φ108mm钢管焊制的方凳为支撑，方凳高度2.0m，长3m，宽2.5m,在井下组装。然后在其上面满铺50mm厚大板，从而形成钻孔工作台。

c、将3#大模绳提至地面，然后将1寸高压注浆胶管（耐压36MPa）用加工好的卡子卡好，每6米一道，同时用10#铁丝每3m再捆绑一次，慢慢将注浆管利用大模绳下放至井底。在下放过程中每下放50m要乘吊桶慢速检查一次，防止其与井筒内的其他悬吊钢丝绳发生缠绕。注浆管路接好后，然后对注浆管路进行耐压试验，压力要求不低于注浆终压。确认不存在问题后方可投入注浆使用。

d、保证排水系统正常运行。

a、钻注时要对称钻注。施工时，安装孔口高压阀门并连接牢固，移动钻机，根据孔口管角度摆正对中，然后固定钻机，经试运转正常后，接钻杆给风给水开始钻进。

b、钻进过程中，要时常检查钻机是否平稳、、牢固、钻孔内返水、返气是否正常，严防卡钎堵钻。如发现孔内异常，应立即停钻，并退出一节后处理。

c、接换钻杆上提钻杆时，必须用卡子将钻杆卡紧，才能松开钻机上的卡盘，当钻机上卡盘再次卡住钻杆后，下边的防坠卡子才能取下，严防钻杆掉入孔内。

d、在钻机运行时，防止造成人身或机械事故，钻进过程中应根据岩石的硬度，调节给进的压力和转速，随时掌握孔深，当钻孔涌水量超过10m3/h时，应停止钻进开始注浆。待涌水堵住并满足注浆终压要求，方可结束本段孔注浆，继续钻注本孔未施工部分直到达到设计孔深。

a、打钻深度必须达到设计深度，误差不超过±0.2m，岩粉剩余高度不大于±0.5m，一定要尽可能把岩粉冲净。

b、打钻一定要注意钻孔涌水量情况，如出现塌孔和涌水量大于10m3/h，应马上停钻，准备注浆。

c、液压钻机必须支设牢固，控制好角度。

d、在钻孔的全过程中，做好打钻纪录，记录内容有：接班孔深、本班进尺，交班孔深、钻孔出水后应测量水压和水量。

据压水结果，确定起始浆液配比。（见下表）

钻孔最大吸水量（l/min）

c、压力调整：注浆压力变化有时渐变，有时呈波状，调整压力应与孔内情况、浆液浓度等密切配合，当浆液浓度确定后，用人为的方法控制泵量，使压力达到终压。

d、浆液调整：浆液在岩层裂隙充填阶段中，如压力和进浆量稳定不变时，应逐渐加大浓度，如压力上升，进浆量很快减少，应依次降低浆液浓度，每改变一次浆液浓度可持续20分钟。

e、注浆结束前，应压注清水，使管路大部分浆液注入岩层裂隙中去。但要防止清水压入地层，当压清水时需及时通知井下准备打开卸压阀关闭注浆阀，最后清洗整个注浆系统。

a、开泵后要集中思想，时刻注意压力表的升降变化，及时调整档位，发现异常要马上停泵处理。

b、听到工作面观察人员停机信号，要马上停泵，待处理后方能开机注浆。

c、如果停泵时间长，停泵后要立即冲洗管路，特别是混合器前端部分不得凝固。

d、在处理堵管时，要停泵，特别注意带压力的管路不得对人，打开时人员要站在开口的侧面，避免压力浆液喷射伤人。

e、压力表必须检测合格后使用。

f、注浆管路要认真连接，确保可靠牢固后才可开始注浆。

g、注浆开泵前要检查泵是否正常，周围是否有障碍，人员是否站在安全地点，认为无问题后方可开泵注浆。

h、井下人员都要认真负责，观察周围动态，发现问题及时汇报处理。

j、注浆结束后，由记录员及技术员整理各钻孔全部数据。填制绘图上报、存档。

注浆完成后，按圈径6.6m均匀布置12个检查孔，检查孔孔口管为Φ108×6mm×6m，孔径75mm，6个孔及2个滤水桶针对第六、第七、第八含水层检查注浆效果，6个孔针对第四含水层检查注浆效果；检查孔落底圈径与井筒掘进荒径相同。检查孔涌水量以不超过0.5m3/h为注浆结束标准。恢复掘砌前对检查孔进行注浆封堵。

第七章、施工工期及劳动组织

1、工期：打钻注浆施工预计工期120天。

2、劳动组织：采用“三八”作业方式，实行钻注合一，钻孔人员终孔后参加注浆工作，见表如下：

放浆、处理笼头、记池数

记录打钻、注浆原始数据

打钻注浆时观察水量及管路等

观察工作面及井壁、开、关进泄浆阀门等

a、将施工措施详细传达给每位参与施工的人员，使职工了解施工的方法，掌握施工的要领。

b、制定可行的奖罚制度和激励政策，在浇注止浆垫施工和打钻、注浆期间加大对关键工种的奖罚力度（如泵工、绞车工、电工、水泵维修工），人员必须定岗并且严格履行岗位职责，确保止浆垫浇注和打钻期间排水、供电、提升系统的正常运行。

c、浇注止浆垫及打钻、注浆期间采用“定工程量滚班制”作业方式及技术员跟班制度，减少交接班的影响和确保打钻、注浆施工质量，此间项目部带班、队跟班及有经验的电工、水泵维修工，必须下井跟班，随时解决井下出现各种状况。

工作面软梯吊盘吊桶（安全梯）地面

第九章、排水的保证措施

1、对司泵工进行业务培训，使之熟悉本岗位的业务知识和操作技能。

2、将检修好的卧泵和潜水泵放置在井口适当的位置，以方便下井使用，从而缩短更换水泵的时间。

3、水泵运转不正常或出现故障后，要及时进行更换，不在井下进行修理，防止井下维修后仍然不能正常工作。

4、每班安排专人对水泵进行检查、维护，减少水泵故障的出现。

第十章、施工安全技术措施

1、建立健全各工种及技术人员的岗位责任制，并严格执行。

2、施工前应对打钻、注浆、供水、排水等设备进行严格检查，在止浆垫浇注和打钻注浆期间要确保有1台卧泵完好。

3、在止浆垫浇注和打钻过程中，必须安排有经验的水泵工操作水泵，保证水泵正常运行。打钻期间工作面水位距操作台距离应不小于1.2米。

4、打钻时，操作人员应注意观察钻孔内涌水情况，发现孔内涌水量迅速增加，超过10m3/h时，立即停钻注浆。

5、注浆前应对注浆管路系统进行耐压试验，耐压程度应大于最大注浆压力。

6、试验管路及注浆时，在注浆系统范围内，非工作人员严禁到现场，参加注浆人员应佩戴好劳动保护用品，方准进入现场。

7、每次注浆前，必须对供电、供水、搅拌、供风、注浆设备及管路，井筒提升、排水、信号进行严格检查，以防注浆中断及堵管。

9、搅拌人员严格掌握浆液浓度，防止水泥纸屑及其它杂物入池，放浆口设过滤网，严禁使用失效结块水泥。

10、打钻、注浆操作人员应密切注意人身及机械安全。注浆时，司泵工、工作面注浆人员应密切注视压力变化情况，严格控制注浆压力，发现异常应立即处理。工作面必须设压力表，没有压力表时严禁注浆。

11、应设专人处理吸浆龙头，以防糊堵。

12、值班记录人员要认真及时做好原始记录，记录数据要齐全并在工作地点交接班。

13、施工时项目部要成立专门组织机构，统一指挥，负责工作面打钻注浆工作，并派专人值班。

14、其它安全注意事项

a、所有参加注浆工作的人员，必须严格执行各项规章制度和岗位责任制。

c、注浆时吊盘上所用设施必须固定牢固，防止坠物伤人。

d、在钻注工作全过程，必须保证排水系统正常运转，随时排出井下涌水。

e、注浆过程中需要换档时，必须先停电，待泵停止运转时，方可操作变速手柄。

f、注浆前必须采取措施防止浆液通过岩石裂隙窜至井壁后面。

g、当钻机在吊桶下方打眼时，人员上下及升降工具要利用对面吊桶，防止顶撞钻机。

型钢悬挑卸料平台施工方案(含计算书)h、钻孔和注浆期间始终保持安全软梯下放至工作面。

15、钻孔出水的应急措施

a、发现钻孔钻进过程中涌水量突然增大时，要停止钻孔钻进。提出钻杆，关闭阀门。

b、开启水泵进行排水，并撤出人员。

c、将吊盘提到适当高度，观察涌水量变化，采取相应措施。

某学校学生宿舍扩建工程施工组织设计第十一章、主要设备器材表

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