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罗 家 坡 水 井 封 闭 工 程施工组织设计

山西柳林宏盛聚德煤业有限公司

山东省煤田地质局第二勘探队

项目名称：山西柳林宏盛聚德煤业有限公司

施工单位：山东省煤田地质局第二勘探队

佛山市海八路某立交桥施工组织设计方案审批单位：宏盛集团公司

山西柳林宏盛聚德煤业有限公司罗家坡水井

山西柳林宏盛聚德煤业有限公司为消除罗家坡水井奥灰水对5号运输下山掘进的威胁，拟对罗家坡水井进行地面封闭。山东省煤田地质局第二勘探队根据矿方的技术要求及结合合同约定编制本施工组织设计。

本矿主要含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组。可采煤层4、5号煤层位于山西组，8、9号煤层位于石炭系太原组。

(一)石炭系上统太原组

8号煤层位于石炭系上统太原组下部，直接顶板为L1灰岩，底部为砂质泥岩、泥岩、煤线、细砂岩，其中K1砂岩为标志层，与下伏本溪组地层整合接触。

(二)石炭系中统本溪组

该组地层平均厚度29.6m。主要岩性砂质泥岩、石灰岩、细砂岩、和铝质泥岩。本组与下伏奥陶系峰峰组地层平行不整合接触。

罗家坡水井位置8号煤底板与峰峰组距离为60m左右，其中太原组地层30m，本溪组地层30m。

(三)奥陶系中统峰峰组

(四)奥陶系上马家沟组

该组地层在本井田未揭露。根据区域地质资料，上马家沟组一般厚250m左右，最小122m，主要由灰岩、泥灰岩、角砾状泥灰岩组成。据钻孔资料揭露，访组岩溶较峰峰组明显发育，富水性显著增大，钻孔单位涌水量最大4.13L/s，渗透系数最大3.5m/d。

由于资料缺失，罗家坡水井施工时间不详，井口标高+873.9m。2012年5月份由泰安龙元地质勘探有限公司对其进行了注浆封闭，但由于该单位负责施工的大东庄水井出水，故矿方决定对罗家坡水井启封再次处理。根据第一次封闭施工情况，该井深516m，根据地质资料分析，4号煤底板深度144m，8号煤底板深度204m，峰峰组顶界面深度264m，上马家沟组顶界面374m。水井第一级套管Φ450mm深度5m，第二级套管Φ273mm深度110m。推测第三级套管Φ245mm深度至370m，其下为裸孔，孔径不详。

第三节封闭工程主要目的任务

通过地面注浆，封堵水井取水层段及套管外环间隙，隔离奥灰水，消除水井给采掘带来的水患威胁。

第四节封闭工程技术要求

一、使用钻具冲扫至井底处，进行注浆，对峰峰组以下水井取水层段进行封堵。

二、在峰峰组中部(深度320m)、峰峰组顶界(深度264m)、8号煤底板10米(深度204m)处进行割管，用井口灌压法验证套管外壁与出水点是否联通，并注浆封堵，井口压力4Mpa。

三、做好原始记录，编制封堵设计，做好封闭施工总结报告。

四、封闭施工总结报告包括内容：原始记录表、封闭施工组织设计及施工总结。

第五节封闭工程施工组织安排

一、设备选择和施工人员安排

Φ108mm径钻进1000m

额定压力6Mpa,流量250L/min

施工该项目由一名项目经理负责全面指挥，并按施工需要配备以下主要施工技术人员和钻机施工人员，详见下表。

主要资历、经验及承担过的项目

承担过多项大型勘探、注浆项目。

承担过多项大型勘探项目主管，主编多件大型地质报告。

承担过多项大型勘探项目施工负责。

承担过多项大型勘探项目技术负责。

承担过多项大型勘探项目材料负责。

承担过多项大型勘探项目计划管理。

承担过多项大型勘探项目安全负责。

按工程施工阶段投入劳动力情况

先用外径Φ250mm的普通钻头开工冲扫至孔深约110m，再用Φ220mm普通钻头扫至320m，换用Φ110mm钻头扫至516m，用取芯钻头取岩芯一次。

钻头→配套防斜保直器→Φ68mm钻铤→Φ50mm钻杆→立轴。

四、地面注浆的参数选择

据地质资料，含水层对8号煤层底板最大静水压力为2Mpa，故注浆终压一般取静水压力的2倍，即孔口压力4Mpa。

暂定以水泥浆液为主体，可适当添加速凝早强剂(氯化钙)。若注浆实施过程中，受浆量很大时，不排除采用砂浆泵压注水泥砂浆液，或者采用特种水泥材料。

2、浆液的配制：水泥单浆液采用水灰比为：1.8:1、1.5:1、1:1、0.7:1四种。

3、添加剂的使用：先用氯化钙配制成50%的溶液，然后以5%的比例拌入配制好的水泥浆。

(三)注浆拟选用的主要工艺

1、根据钻探揭示的实际地质及水文地质条件，对裸孔段采取压力注浆。

2、依据注浆前压注水取得的水文地质参数，合理选择浆液浓度。

3、当受注浆量很大时，可改注水泥砂浆液或特种水泥液。

4、根据注浆情况水泥浆液中也可添加最佳配比的5/万的三乙醇胺和5/千的工业盐，做速凝早强剂。

5、注浆前、后，必须作压水试验。注浆前进行压水试验，以检查注浆机具及注浆管路的运行状态是否正常，并可以为确定注浆参数提供依据。注浆前要进行连通试验。

6、注浆均采用先稀后浓的水泥浆液注入，直至达到注浆要求。

水泥：水——→搅拌——→储浆桶

1、注浆前对注浆设备，搅拌和管路系统进行试运转和耐压试验，看其能否满足最大压力、最大流量，调节装置是否灵活，以保证注浆顺利。

2、注浆程序：将吸浆笼头放入清水桶，打开放浆阀门，启动注浆泵电机，调节注浆泵档位，看压水正常后，方可使用。开始压注清水，20分钟内无异常现象，可将吸浆笼头移到水泥储浆桶，压注单液浆。水泥浆的浓度一般先稀后浓，即水灰比可从1.8∶1～1.5∶1～1∶1～0.7∶1，当浆液在裂隙中沉析、充填阶段时，注浆一定时间(30～40分钟)压力不升，进浆量不减时，应逐级增加浆液浓度或加注双液浆(并逐步调整配合比加快凝固期)，当注浆压力达到4Mpa时，停10分钟后，再注浆马上达到4Mpa时，即为注好，否则继续再注。注浆结束时，先将吸浆管笼头移到清水桶，压注适量清水(仅为注浆管路内容积的90%)，然后处于静压状态，停止注浆，等待浆液凝固。

3、在注浆过程中，若发现泵压波浪式上升，吸浆量相应地减少，预计达到终压而不影响浆液注入量，说明注浆情况正常，可不必调整浆液浓度。

4、注浆过程中，经加大浆液浓度或使用双浆液注浆，注浆已达到预计注浆效果，应停止注浆。

5、注浆结束后，待浆液凝固48小时后，立即拆卸孔口管阀门，并认真清洗干净，以备再用。

(五)注浆机司机注意事项

1、开泵后要集中思想，时刻注意压力的升降情况，及时调节档位，发现异常马上停泵处理。

2、如果停泵时间过长，特别是双液注浆时，停泵后立即冲洗管路。

3、在处理堵管及泵时，特别要注意带压力的管路不准对人。拆开时人员要站在开口的侧面，避免压力浆液喷出伤人。

4、注浆过程中，发现压力骤然上升或浆液耗量突增，应立即停注，查明原因，处理后再恢复注浆。

①用外径Φ250mm钻头及钻具钻进至孔深110m位置，换Φ250mm钻头及钻具扫至320m，再用Φ110mm钻头扫至516m。

②在516m位置取芯一次，判断是否到孔底，如果到孔底进行下一施工步骤，否则继续扫孔。

③冲洗水井，使其干净，不含岩粉及杂物。

④对320m至孔底段进行压力注浆，注浆48小时后检查封堵效果，合格后进行下一施工步骤。

⑤在320m位置进行割管，判断割管成功后进行压力注浆，注浆48小时后检查封堵效果，合格后进行下一施工步骤。

⑥在264m位置进行割管，判断割管成功后进行压力注浆，注浆48小时后检查封堵效果，合格后进行下一施工步骤。

⑦在220m位置进行割管，判断割管成功后进行压力注浆，注浆48小时后检查封堵效果，合格后全孔封闭。

2、冲扫方法及冲扫技术参数的确定

根据本井实际情况，原封堵水泥采用硬质合金无芯钻进，其详细钻进方法及技术参数见下表。

采用“聚丙烯酰胺+聚丙烯腈+Na2CO3+KHm+膨润土”配制的不分散低固相泥浆护壁，其性能要求漏斗粘度18～20秒，失水量小于10mL/30min，密度小于1.07，PH值8～9。

在钻孔施工中钻场应配有粘度计、比重计、含砂量杯、失水仪及PH值试纸等简易泥浆测试器具，以便及时检查测试泥浆性能。根据泥浆性能变化加入适量的处理剂以调整泥浆的性能至要求范围。对泥浆的性能，在正常情况下每班至少测定一次；调整前及调整后还应各测一次，并将性能指标数据如实填入泥浆性能测试表中。

为净化泥浆，循环系统采用长槽大池除砂，循环系统的总长度不得短于20m，其宽度为0.50m，高度为0.40m，坡度为1/100～1/80，每隔2m设一档板，以便于岩屑的沉淀，同时在井口附近2m左右安装旋流除砂器或振动除砂器除砂。为方便固井和除砂，泥浆池用砖、水泥砌成正方形。

①开孔前用石子配混凝土加固钻塔地基，认真检查钻塔的安装质量，机械设备安装必须周正、稳固、水平，天轮中心、钻机立轴中心与孔口中心必须位于同一铅垂线上。

②开孔钻进要轻压慢转，使用钻铤加压，逐渐增加钻铤至54米左右，同时为防止开孔时高压管下坠立轴使钻孔偏斜，在钻塔第三层的塔脚上悬挂四个定滑轮，并用平衡坠平衡四个角的重量，使立轴始终处于钻孔中心线上。

③严禁下入弯曲钻具及同心度不好的钻具。

④在破碎带、软硬互层适当控制钻压和钻速，换层时轻压慢转。

⑤换径时使用同径钻具导向钻进。

⑥在钻头与钻铤之间加FB防斜保直器，上部钻铤之间加两个扶正器防斜，同时从钻头→岩芯管→钻铤→钻杆钻具口径逐级减小，形成塔式组合钻具防斜。

⑦采用刚柔钟摆钻具防斜：在两组粗径钻铤中间加入一立根小一级钻铤形成刚柔钟摆组合钻具，起防斜作用。

一、完善的质量保证体系

1、我队2002年11月通过了ISO9001质量体系认证，2005年9月通过重新认证京沪高速铁路虹桥动车所大面积真空预压施工工艺总结，施工中将按照该质量体系认证管理每一个环节。

2、作业规程及质量检测

封堵质量是整个治水工程质量的关键，在施工中会遇到各种影响封堵质量的因素，施工前必须进行设计，经甲方和技术负责审批后方可开钻施工。

施工中实现质量五级管理体系，各技术人员层层把关、各尽其职，发现质量隐患及时消除，杜绝发生质量问题，保质保量。

为保证钻孔施工质量，除项目技术负责人外，另外配备地质、钻探、水文负责人各一人。钻机均配备1名地质员、1名钻探技术人员和水文技术人员，实时监控钻机执行技术要求情况。

4、各专业开展“三边”工作GB／T 39600-2021 人造板及其制品甲醛释放量分级.pdf，根据实际情况及时发现问题，调整优化设计，正确指导施工，为提交高质量的治水工程做好准备。

二、质量监控及现场处理

施工现场配备专业质量管理员及各专业技术人员，进行质量监控，及时处理施工中的技术问题。另外，生产队长、总工程师不定期到项目部检查、指导生产情况及各项技术要求落实情况。