2023年龙塘沿矿南风井注浆方案09.03.20.doc

龙塘沿矿南风井-108米井筒工作面涌水的封水治理方法及中深孔预注浆施工 施工组织设计 攀钢集团冶金工程技术有限责任公司 特种分公司 二00九年三月 汇签表 工程名称：和成矿业龙塘沿铁矿井巷及井下相关工程 总包单位：中钢集团马鞍山勘察设计 施工单位：攀钢集团冶金技术 方案名称：南风井-108米井筒工作面涌水的封水治理方法 及中深孔预注浆施工方案 内 容 签 字 日 期 审 核 施工负责人 编 制 人 技术负责人 质量负责人 安全负责人 龙塘沿矿南风井-108米井筒工作面涌水的封水治理方法及中深孔预注浆施工方案 一、工程施工概况： 龙塘沿铁矿南风井设计净直径3m,井深128m(其中由于-120m中段平巷掘进排碴及排水的需要，井筒需增加延伸长度8m)，井颈段+6.8m至-68.65m，井壁砼300×2=600mm，为C40钢筋砼井壁；壁座-68.65m以下为C25砼，300mm厚素砼井壁。井口封口盘盘面标高+6.8m。现井筒掘进已到-108.0m,井壁衬砌至-107.0m. 1、围岩揭露情况 从南风井现掘进位置-108m地质来看，岩性为弱风化新鲜白云岩及方解石岩，岩体较破碎，其中白云岩岩石坚硬，方解石岩那么属软岩。地质预报在-112m以下岩性为含矿大理岩、角砾状大理岩，含矿角砾岩及矿体，属较软岩，层状结构或碎裂镶嵌结构，岩体较破碎至破碎，岩石强度较低。局部会有溶洞及含水大裂隙，地下水丰富，水头高。 2、涌水情况 2009年3月2日下午掘进，钻孔探水后无涌水，三点十八分响炮，一小时通风排烟后，施工人员下井出渣,发现井筒出现涌水，且涌水量较大已淹至-95m左右。随后立即组织人员组装水泵并下放至井筒抽水，在正常排水后，由我项目部施工人员测量并记录井中水位标高。3月3日经测算涌水量达180m3/h，经过连续3天不间断的排水，自3月6日开始涌水量保持在120m3/h左右，井筒内涌水量补给来源稳定，其水压将在1.1Mpa左右。 二、工作面涌水封堵方法： 1、根本方法： 由于井筒工作面的涌水较大，放炮后的松碴还未出，不能将工作面的涌水完全抽干，因此不能准确定位涌水点，本方案拟采用填碎石、浇灌砼止浆垫及盲注水泥浆封水的方法，为下一步工作面采取中深孔预注浆创造条件。 2、排水： 先用潜水泵将井筒内的水抽至最低水位〔距松碴面约2米左右〕。为了缩短抽水时间，应加大水泵抽水能力并保证两台水泵同时抽水，抽水量应大于最大涌水量三分之一以上。当井筒内的水位抽至最低水位后，用一台水泵维持抽水。根据已经实测的最大涌水量，此水泵应选用流量Q=180m3/h的多级潜水泵，并需另外准备一台备用。备用水泵应将电缆线及排水管接头联接好、放在吊盘下层盘上随时备用。 3、下放水泵滤水套桶： 为了控制在填碎石层及浇灌砼止浆垫时期的涌水水位，保证在此期间的施工不受影响，在井筒水位降到最低水位后，立即下放和固定水泵滤水套桶，并将水泵放入滤水套桶内继续抽水。滤水套桶采用δ=8mm钢板预先卷曲并焊成直径D=500mm的圆桶，滤水套桶下端2.2米长的周边用火焊割成直径15mm～25mm滤水孔眼，孔眼间距=100mm～200mm。滤水套桶长度根据填碎石层及砼止浆垫厚度决定，本方案确定长度为6米。在滤水套桶的上口，还需加设封闭桶盖，在封水注浆时当套桶内涌水降低至3m3/h时，停止桶内抽水，桶盖用φ16mm螺栓与套桶密闭联接。 4、埋设注浆套管及填碎石层： 当使用地表卷扬下放和固定水泵滤水套桶后，先要埋置注浆套管。注浆套管使用φ108mm钢管，长度5.8米，管头处接有4吋闸阀〔抗压力大于4Mpa〕。注浆套管下端2.2米长的管壁用火焊割成花网孔眼。注浆套管埋设间距为1.5米，共需埋设5根，上口安装DN100的闸阀5个。然后即可开始填碎石层。碎石层填2.5米厚。填碎石时要均匀摊铺，用已有的溜灰管从井口下料，从吊盘处用串筒接至作业面，操作人员在吊盘或吊桶上控制串筒口的溜放位置。碎石为混凝土用粗骨料，颗粒度越大越好〔40~80mm〕。在填碎石层时，注意水泵的排水正常，以及水位的上升速度和高度。 5、浇灌砼止浆垫： 碎石层填到规定厚度以后，立即开始浇灌砼止浆垫。砼止浆垫浇灌厚度根据经验数值确定为3米。采用C40砼浇灌并振捣密实，砼料在地面搅拌、仍用溜灰管及串筒下料。为了增加砼止浆垫与原有井壁砼之间的摩擦力及接茬的密实性，应将原砼井壁人工凿毛。为了提高砼止浆垫的早期强度，可在砼搅拌时添加早强剂。 6、工作面封水注浆： 当砼止浆垫浇灌完毕并到达设计强度的50%时，开始通过预先埋设的注浆套管对碎石层进行封水注浆。此封水注浆为单液水泥浆注浆。注浆参数选择如下： ①水泥浆水灰比：0.5：1～1：1之间。 ②浆液扩散半径：因该次注浆为封水注浆，仅对松石及碎石层进行注浆，到达固结及封水的目的，因此本次注浆的浆液扩散半径选择为：R=1m。 ③注浆孔间距：L=〔1.3～1.5〕R=〔1.3～1.5〕×1 选取L=1.5m。 ④注浆压力：PH=〔2～2.5〕Hγ/100 式中：H——受注点到静水位的水柱高度，-108m～+4.0 m，H=112 m。 γ——水密度，取γ=1.1。 PH=〔2～2.5〕Hγ/100=〔2～2.5〕×112×1.1÷100=2.464～3.08(Mpa)。 取PH=3.5 Mpa。 ⑤本次注浆量估算： 参考矿山井巷工程施工及验收标准中：浆液注入量计算式Q=AπR2HnB/m计算，式中： A——浆液消耗系数，为1.2～1.5，取1.3。 R——以井筒中心为基点的浆液有效扩散半径，取2.0m H——注浆段高,本次为6.5m n——岩层平均裂隙率，本次为松石及碎石层，取0.3 B——浆液充填系数，取0.95 m——浆液结石率,取0.85。 浆液注入量Q=AπR2HnB/m=1.3×3.14×22×6.5×0.3×0.95÷0.85=35.59m3。此注浆总量为理论计算结果，施工时可能有出入，应以注浆原始记录为准。 7、封水注浆的劳动组织： 封水注浆工序多，要求工序衔接紧凑，因此施工组织安排要合理，使各道工序协调动作。排水到位后，按方案先制作、安设水泵虑水桶及孔口管并安装好水泵和管线，然后填碎石层，再浇注止水垫砼,最后进行封水注浆施工，施工分三班作业。人员配备如下表： 劳动力组织人员配备表 施工班组 工种 人数 工作安排 安装班 班长 1×3 组织施工指挥与检查施工，保证安全作业 焊工 2×3 负责滤水桶及孔口管制作、安装的焊接 铆工、钳工 3×3 负责滤水桶及孔口管制作、安装 注浆班 班长 1×3 组织指挥与检查施工，保证安全作业 技术员 1×3 负责注浆配比，检查注浆质量 记录员 1×3 负责记录施工中泵压力，孔口压力，流量等数据 司泵工 2×3 操作注浆泵，按设计要求操作 灰浆配制工 5×3 按要求配浆 注浆工 2×3 注浆操作 其他辅助人员 把钩工 1×3 摘挂吊桶及装卸材料 水泵工 3×3 负责排水 信号工 3×3 负责井上下信号联系 机电维修工 2×3 负责钻孔班所有设备维修 绞车司机 4×3 负责提升绞车运转 合计 93 8、封水注浆的工期安排： 制作、安设水泵滤水桶及孔口管72h，填碎石层、浇注止水垫砼8h, 止浆垫养护期3~5天，封水注浆施工二十四小时作业，碎石层封水注浆预计时间2h/孔×5孔=10h，碎石层注浆完毕后养护期2~3天。 9、封水注浆的主要设备及材料方案： 注浆主要设备及材料方案表 序号 材料名称 规格型号 单位 数量 备注 1 注浆泵 2TGZ-120/105 台 1 2 搅拌机 LJ-200 台 1 3 空压机 寿力20 台 1 4 潜水泵 台 2 流量180m3/h 5 电焊机 YB-400 台 2 6 波美度计 20—50波美度 根 2 7 孔口管 Ø108×4.5×6500mm 根 5 8 水泵滤水管 Ø500×10×6500mm 根 1 9 注浆管 2寸高压胶管 m 2×10 10 高压闸阀 D=Ø108mm,4.0MPa 个 5 11 水泥 P.O42.5 t 按施工用量 12 浆液桶 0.5m3 个 2 1.2m3 个 1 13 乳胶手套 双 50 14 防护眼镜 付 30 15 工字钢 20 m 10 16 钢板 δ20 ㎡ 1.0 17 铁线 8# ㎏ 5 18 麻丝 kg 5 10、封水注浆中的安全施工事项： 10.1涌水监报和监控量测在施工中贯彻始终。 　　10.2施工排水系统要完备，疏排及时，严防涌、积水。 　　10.3针对大量涌水注浆施工的特点和要求，严格执行安全实施细那么。 　　10.4加强全员安全意识教育，坚持安全第一的思想，不盲目施工，以防止安全隐患的发生。 　　10.5要配备一台应急水泵，作为应急时使用。 　　10.6注浆作业人员戴口罩、眼镜和软手套，以防止水泥粉尘和水玻璃溶液对人体造成伤害。 　　10.7要有良好的照明条件，注意用电的安全检查工作，严防井筒漏电、跑电现象。 10.8做好备用电的准备工作，严防紧急停电。 10.9作好使用前井筒提升系统的检查工作，确保系统的正常安全使用。 三、工作面中深孔预注浆方法： 当南风井-108 m井筒工作面实施完成封堵涌水后，即可按本方案实施中深孔的工作面预注浆。预注浆从井下的砼止浆垫〔标高-102.5 m〕起，至井底以下：标高-133 m止，注浆段高30.5 m。 1、预注浆根本方法：采用KQJ-100B型潜孔钻机，先按设计孔位〔井筒内沿2.6米直径的圆周上布5个孔、井中心1个孔〕和倾角〔见附图〕钻Φ130mm的孔，孔深2.5m，钻完孔后，埋设孔口管。埋孔口管时，孔内灌水泥砂浆〔沙子要过筛〕后埋入Φ108×4.5×2500mm的孔口管，孔口管采用无缝钢管制作，每根长2.5m，孔口管上焊缠8#铁丝，上端头焊有和Φ4"高压球阀相连接的法兰盘，法兰盘露出岩面300mm。在孔口管到达养护期后用Φ90mm的钻头在管内钻进，钻进时，孔口管上必须安装高压球阀。 钻孔时，当涌水量较大时必须停止钻孔，拔出钻杆，关闭阀门。在单孔出水量达6m3/h或6个钻孔总出水量到达20m3/h时，必须进行工作面注浆。注浆至终压后待浆液终凝后扫孔，如发现扫到原孔深，孔内仍有涌水，需进行复注。孔内无水，那么继续加深钻孔，直到钻孔到达终孔深度。6个注浆孔依次注浆完成后，在井中钻检查孔三个，检测注浆效果，钻孔参数同注浆钻孔。 2、注浆参数确定： ①浆液性质：水泥、水玻璃双液浆：即C-S浆液。 ②水泥浆水灰比：0.5：1～2：1之间。 ③水玻璃浓度：35Be′～40Be′之间。 ④水泥浆与水玻璃〔双液浆〕体积比： 水泥浆：水玻璃=1：0～1：0.8之间(注浆过程中根据注入量、压力、堵水情况灵活调整)。 ⑤浆液扩散半径： R=103δ 式中：δ——为裂隙平均宽度，取δ=6mm。 R=103δ=103×6mm=6m ⑥注浆孔间距：为加强注浆效果，选取L=1.63m。 ⑦注浆压力：PH=〔2～2.5〕Hγ/100 式中：H——受注到静水位