副井井筒壁後注漿施工方案

　　目 錄

　　一、工程概況

　　二、地質、水文地質

　　三、注漿方案

　　1、注漿區段的確定及樹脂錨杆加固段的確定

　　2、注漿施工方案的選擇

　　3、注漿孔布置及布孔方式的選擇

　　4、注漿插管長度的確定

　　5、注漿材料的選擇

　　6、注漿參數的選擇

　　四、提高注漿漿液凝膠速度的措施

　　五、注漿施工順序的選擇

　　六、施工組織管理

　　七、注漿工期預計

　　八、注漿作業

　　1、設備選型

　　2、注漿作業設施

　　九、注漿工藝流程

　　1、注漿前的準備工作

　　2、注漿作業

　　3、結束注漿

　　十、施工質量、安全技術措施

　　十一、注漿泵01manbetx 01manbetx 、吊盤運行01manbetx 01manbetx

　　十二、注漿材料一覽表

　　執筆：蔡振國

　　2006年6月12日

　　義馬煤業新義礦付井井筒壁後注漿施工方案

　　一、工程概況

　　新義煤礦為120萬T/年的礦井，付井井筒用普通鑿井法施工，其技術特征為：井深704.0m，井筒淨直徑ф6m，表土段厚約19.8m，基岩段厚約684.2m。基岩段井壁厚度：0~61.8m，井壁厚500mm，砼標號C30。61.8~480.0m，井壁厚約450mm，砼標號C30。480.0~704.0m ，井壁厚約600mm，砼標號C40。井筒施工中井深410.0m~520.9m伴生一高角度斷層，斷層破碎帶寬度0.5~0.8m，斷層破碎帶湧水量Q=32.0T/h左右。注漿封水後因斷層破碎帶膨脹力作用，致使井壁發生四次破裂，井壁破裂位置為：441.0~446.0m破裂麵積2× 3.2m;451.0~446.0m破裂麵積5×2.0m;56.0~451.0m破裂麵積2× 3.2m ;436.0~441.0m破裂麵積3.3×3.2m。井壁返修後對此段井壁及井筒穿越斷層井壁段井壁采取錨、網、工字鋼加固技術措施，即井深410.0m~450.0m采用樹脂錨杆、網加固，錨杆為ф20×3500mm、ф6金屬網網格80×80mm，井深480.0~523.8井壁采用11#礦用工字鋼，間距1.2m , 局部綁紮鋼筋，砼標號為C40。

　　付井井筒施工已完成，在井筒施工過程中因穿巨厚層狀平頂山砂岩及構造，對井壁壁後進行了數次注漿(其中平頂山砂岩含水層井深160.0~197.0m段注漿9次，構造帶段注漿3次)，目前井筒湧水量Q=54.6T/h。

　　二、地質、水文地質

　　付井井筒施工第四係、二迭係上、下石盒子組、山西組煤係地層，它所處的圍岩均由下列岩性組成：1)第四係黃土 2)二迭係均由紅色、紫紅色泥岩、灰色砂質泥岩、灰色細粒砂岩、白色中粒砂岩、粗粒砂岩組成。其中平頂山砂岩為中粒、粗粒、細粒砂岩組成，厚度為57.5m，矽質膠結，裂隙發育，全井筒穿過砂岩所占比例38.9%。井筒在井深410.0m~520.9m伴生一高角度斷層，穿過井筒長度約110.9 m。斷層產狀：N40~50°E SE∠88° H=7.2m，斷層破碎帶寬度0.5~0.8m。斷層破碎帶由斷層角礫及斷層泥質組成，泥質膠結，遇水具有膨脹性。岩層產狀：N45°E SE∠9°。

　　水文地質概況：付井井筒施工前沒有施工井檢孔，均依據1003號孔指導施工。施工中揭露厚薄不均的含水層較多，湧水量最大達到Q=80T/h，其中主要含水層段為平頂山巨厚砂岩含水層段及構造帶含水層段。平頂山巨厚砂岩含水層砂岩厚約57.5m，含水層最大湧水量Q=80T/h，斷層破碎帶最大湧水量Q=32T/h。依據井筒岩性原始寫實，細、中、粗粒砂岩厚度超過5.0 m以上8層，超過10 m以上8層，20.0 m 以上2層，細、中、粗粒砂岩約占砂岩總厚度的38.9%。加之斷層麵沿井筒延續110.9m而結束，形成較為複雜的水文條件。經付井井筒的數次注漿現井筒總的漏水量Q=54.6T/h，其中平頂山砂岩含水量層漏水量Q=20.3T/h，構造含水層段及下伏砂岩含水層漏水量Q=34.3T/h。

　　三、注漿方案

　　鑒於付井井筒所穿平頂山砂岩含水層厚度大、顆粒粗、孔隙度大、富水性較好，裂隙發育、水頭值高，井筒所穿高角度斷層，沿井筒距離長，斷層破碎帶寬，膠結遇水膨脹的特點，加之對平頂山砂岩含水層段9次壁後注漿，對斷層破碎帶3次壁後注漿，以及構造破碎帶膨脹作用，曾使井筒井壁發生了不同程度、不同部位的壓裂、突出。依據付井井筒賦存的地質、水文地質、構造地質條件及《礦山井巷工程及驗收規範》“第3、7、6條：井筒建成後的總漏水量不得大於6m3/h，井壁不得有0.5m3/h以上的集中漏水孔”驗收標準，結合現井筒基岩段的漏水狀況，注漿方案選擇如下:

　　1、注漿區段的確定及樹脂錨杆加固段的確定

　　依據注漿目的，此次注漿為安裝前的井筒最後一次竣工注漿，原則上對全井筒所有漏水點進行壁後注漿。前述井筒賦存地質、水文地質、構造地質條件及井筒含水層段的分布，又在前期數次壁後注漿使井壁發生不同程度的破裂，增添了不同程度的人為裂縫，存在著不同程度的細小裂縫漏水，以及砼接茬存在不同程度的漏水，風窩麻麵片狀漏水。為此本次注漿將明顯出水點，片狀漏水，砼接茬漏水，破裂縫漏水作為全井筒重點處理注漿外，將平頂山砂岩含水層段160.0m~197.0m，井筒穿構造段410.0m~520.9m含水層作為本次井筒壁後注漿的重點區段。若在構造段依據井筒於構造接觸位置、受力概況，在注漿過程中認為井壁強度而無法承受注漿壓力、破碎帶膨脹力時，為防止井壁壓裂發生破壞，而依據實際情況用樹脂錨杆進行加固後進行注漿。

　　2、注漿施工方案的選擇

　　依據井筒實地觀測漏水狀況及井壁穿過構造段的分布範圍，以及井壁不同井深含水層的厚度，富水性，注漿方案選擇如下：

　　1)、付井井筒壁後注漿漿液性質原則上選用水泥漿、水玻璃漿雙液漿液進行處理。

　　2)、對平頂山砂岩數次注漿含水層段即160.0 m ~197.0 m段采用均勻布孔、深孔誘導，複合注漿方式對壁後和含水層進行帷封堵水。

　　3)、對井筒構造段即410.0 m ~520.9 m段依據井壁漏水位置、於構造的相互空間位置、井壁受力狀況等因素綜合03manbetx 後，選擇方案原則為：采用先錨固，後封水。

　　4)、除平頂山砂岩數次注漿段及井筒構造段外，其餘井壁完整段含水層漏水采用中深孔直接堵水。

　　5)、采用深孔透導、複合注漿方式注漿段，注漿漿液采用單、雙液結合注漿方式。

　　3、注漿孔的布置及布孔方式的選擇

　　注漿孔的布置及布孔方式的選擇，應依據實測漏水點及井壁不同形式出水、漏水點井壁質量及地質、水文地質條件等因素選擇。為此對井壁片狀漏水，砼接茬縫漏水采用深、淺孔結合方式，孔排距1.0×1.5 m，孔深3.5m~1.5 m。對井壁質量較好段明顯出水點對點布孔直接堵水，孔深2.5 m。對井壁質量較差又多次進行壁後注漿形成井壁大麵積滲流的含水層段，采用深孔均勻布孔方式，孔排距2.0×2.0 m，孔深3.5 m。對構造段井壁漏水采用深孔均勻布孔方式，孔排距2×2.0 m，孔深3.5 m。布孔形式均為三花孔。井壁需進行樹脂錨杆加固時孔排距1.0×1.0 m，錨杆選用ф20×3300mm。

　　4、注漿插管長度的確定

　　采用深孔注漿時，注漿插管長度1.5m;淺孔注漿時，注漿插管長度0.70m。

　　5、注漿材料的選擇

　　依據井筒注漿堵水的性質，選擇水泥—水玻璃雙液注漿方案，其目的加快漿液凝膠速度，縮短凝膠時間，快速封堵井壁漏水，增加井壁強度，減少材料浪費提高堵水效果，縮短注漿工期。依據地質、水文地質條件及井壁部分段落注漿次數造成井壁細小裂縫或風窩麻麵漏水狀況，本次注漿材料選擇如下規格的水泥及水玻璃：

　　水泥：選擇普通新鮮矽酸鹽42.5mPa水泥

　　水玻璃：選擇45Be、 M=2.8~3.2之間的玻璃水

　　6、注漿參數的選擇

　　1)、注漿漿液的配比

　　a、水泥漿液水灰比的選擇

　　依據井壁漏水狀況及壁後注漿要求，本次注漿依據井壁的不同漏水狀況，不同井壁質量，不同的造孔深度來選擇漿液配比，其水灰比範圍3：1~1：1。在注漿施工過程中可依據井壁質量及漏水量的大小、封水加固的要求，選擇適當水泥漿的水灰比，有效的增加堵水效果，預防漿液流失造成浪費。

　　b、水泥漿—水玻璃漿液體積比(C：S)的選擇

　　C：S體積比對漿液膠凝時間，結石體抗壓強度、封水效果、材料消耗有直接影響。依據井壁質量、漏水狀態、造孔深淺，適時掌握不同C：S體積比均能收到良好的注漿效果，為此選擇C：S體積比在1：0.3~1：0.6之間，注漿時依據封水條件作調整。

　　2)注漿壓力的確定

　　依據付井井筒受注點的靜水壓力選用下列公式進行計算：

　　PC=PO+(5~8)

　　式中： PC—注漿終壓 ;

　　PO—受注點靜水壓力;

　　(5~8)—壓力係數;

　　注漿終壓是隨著井深的增加而不斷變化的，它隨著受注點靜水壓力不同而有不同的注漿終壓。此次注漿將井口鎖口盤為井深的始點，利用井內懸掛的測繩來計算井筒不同深度注漿的終壓。壓力係數的選擇可依據井壁的質量來選擇，井壁質量好，造孔深度較大時選擇大壓力係數;反之選擇小壓力係數。

　　3)漿液擴散半徑選擇及注漿孔孔數的確定

　　依據井筒注漿目的根據所揭露砂岩含水層裂隙發育程度以及漿液濃度的選擇，將漿液的擴散半徑選擇為1.5 m即可。

　　注漿孔數的確定，依據受注不同的地質、水文地質、構造地質條件段高，布孔孔數采用加權平均值的方法，即注漿孔的孔排距平均為2.0×2.0 m，孔深平均為2.0 m，其受注段的段高取266.0 m，共布置133排注漿孔，每排9個孔,共預計布置注漿孔1250個(錨杆加固孔依據井壁實際情況現場定)。

　　4)漿液的注入量預計

　　5)注漿材料預計

　　若水泥漿水灰比按1：1計算,C:S體積比按1:0.4計算，則水泥量為104.0t,水玻璃76.6t,故本次付井井筒壁後注漿所需水泥、水玻璃預估：新鮮普通矽酸鹽水泥42.5 mpa 104.0T，水玻璃45Be、 m=2.8~3.2 77 .0 T。

　　四、提高注漿漿液凝膠速度的措施

　　依據井壁質量提高封水效果，適當提高漿液的凝膠速度，在水泥漿液中加速凝劑Ca(oH)2，加快於水玻璃的反應速度 ，膠凝體很快增加，凝固時間縮短。為此依據井筒的漏水狀況，結合井壁質量，本次注漿采用添加Ca(oH)2的方法來加快漿液凝膠的時間，Ca(oH)2的用量約為水泥重量的10%即可。

　　五、注漿施工順序的選擇

　　1、注漿施工順序為下行式，避免井壁漏水量較大給施工帶來不利因素及工作環境，便於觀察井壁的漏水位置及井壁質量狀況。

　　2、對平頂山砂岩160.0~197.0m均勻布孔施注時，注漿施工順序為下行式，造孔、注漿完成一排孔後，再施注下一排孔。完成此段注漿工作後，上行檢查注漿，然後下行施注下伏井壁漏水。

　　3、對井筒穿構造410.0~520.9m段井壁漏水結合井壁於構造的接觸斷麵、漏水部位，綜合03manbetx 井壁受力後，確認為該段井壁應進行錨固並確定錨固範圍，方可在注漿封水的部位遵循先錨固後注漿的原則進行錨固，錨固采用上行式，注漿采用下行式。

　　4、待達到設計位置後采用上行式的方式進行檢查注漿，最後達到規定的驗收標準。

　　六、施工組織管理。

　　施工組織及人員配備一覽表

2、注漿作業設施
　　　為了確保注漿順利進行，保證注漿人員的施工安全，注漿工作位置設置在井筒工作吊盤的二層盤上，吊盤外緣距井壁之間間距不得大於150mm，吊盤二層盤上在吊盤外緣有合頁門時，工作時打開合頁門與井壁接觸。
九、注漿工藝流程
　　　本次注漿采用吊桶送運注漿材料，工作地點人工攪拌的方法直接由注漿泵吸入泵內壓到被施注的砼壁。
　　　1、注漿前的準備工作
　　　1）首先由測量給出一個標準基準點，以此點懸掛測繩以便於準確掌握注漿進度於不同井深位置地質、水文地質概況，確定受注點的注漿終壓、注漿方式、方法。
　　　2）準備合適的遮擋吊盤喇叭口的材料，如木板則厚度不得小於70 mm，遮蓋時且將木板連成一個整體。
　　　3）井筒湧水量或淋水較大時要準備有遮蓋水泥、水玻璃風筒布。
　　　4）對各種類型的注漿、造孔設備進行維修，配齊易損零配件，保證有備用零配件，包括出漿管、壓力表、不同規格型號的閥座，測試安全閥靈活可靠。
　　　5）注漿記錄齊全、試驗記錄齊全。
　　　6）注漿所用工用具齊全，有備用。如和灰桶、道釘、破布、閥門、各種型號的注漿插管、木楔、特殊道釘。
　　　2、注漿作業
　　　1）、注漿造孔時，結合井壁質量，漏水量的大小，決定造孔的深度，確定注漿插管的長度。
2）注漿造孔時應注意觀察孔內的情況，如孔內出水位置、水量、顏色、壓力等，並詳細的記錄注漿孔在井壁上的實際分布情況，並在注漿作業中按01manbetx 01manbetx 對設備進行維修及保養。
　　　3）注漿前依據孔內湧水量的大小調整漿液的水灰比，依據造孔深度確定的方案適時改變漿液的性質。
　　　4）若在注漿過程中單孔進漿量較大時，當壓力不變並連續進漿的情況下，應調濃一級的漿液並加快漿液速凝。
　　　5）注漿前不管選用長插管、短插管時，必須將插管用破布纏好，用道釘固定好後方可進行壓水及注漿工作。
　　　6）若選用長插管時，插管露出井壁長度不大於30mm（此注漿插管不拔出）。
　　　7）漿液級配總的原則為：稀漿—濃漿—稀漿。
　　　8）注漿過程中通過漿液濃度的調配原則，孔內表現壓力緩緩上升，吸漿量逐漸減少並封堵漏水，即可結束本孔注漿。
3、結束注漿
　　　注漿結束後，或中途停止注漿及中途處理注漿設備或管路故障時，都要將注漿泵內、管內衝洗幹淨，預防漿液沉澱凝固堵塞管子或泵。將剩餘漿液用小桶倒入罐內，提升井口外進行處理，不得倒入井底。
十、施注質量、安全技術措施
　　　1、參加注漿的工作人員須認真學習注漿施工措施，明確注漿方案、施工方法、施工順序，嚴格施工保質保量。
　　　2、注漿泵及注漿工用具上、下井必須拴牢綁好，懸吊注漿泵的鋼絲繩套的卡子一定要上緊，起吊前必須經核查後方可使用起吊。並且所有設備、機具、材料運送時絞車都必須慢速行駛。
　　　3、此次注漿在工作吊盤的二層盤上進行，下到工作盤上的注漿設備、造孔設備等機用具以及注漿材料擺放合理，造孔設備不得豎直靠在井壁上，防止歪倒傷人或墜入井下。
　　　4、對維修注漿泵的工用具應放在專用的小桶內，並放在較穩定的地點。注漿插管、道釘、破布也要放穩防止墜落井下。
　　　5、由於采用雙液注漿，散落的灰漿具有很光滑的性能，在堵漏工作時為防止腳底打滑而發生意外，參加吊盤注漿的工作人員必須佩帶保險帶。參加注漿人員必須戴防護眼罩，防止漿液噴入眼內。注漿工作中必須戴防護手套。
　　　6、在造孔完成後將注漿插管用破布纏緊後，塞入孔內並用大錘將四周用道釘固定緊，待檢查後方可進行注漿工作。
　　　7、造孔的方法為：均勻布孔時，一次施工一圈孔，注漿完成後施工下一圈孔。對點造孔時可造一孔或數孔然後進行注漿，造孔時必須濕式鑿孔，謹防孔內岩粉卡鑽杆。
　　　8、注漿工作中注漿插管後方嚴禁站人或幹其它工作，謹防注漿孔內壓力大時將插管頂出傷人。並堅持在注漿施工中使用42.5mpa普通新鮮矽酸鹽水泥。
　　　9、因工作吊盤空間較小，每次下到工作盤上的水泥不宜過多，並將水泥堆放在專用的架板上，上麵用風筒布蓋起來，防止水大淋濕結塊失效造成浪費。
　　　10、運送玻璃水用25kg裝塑料桶運送，注漿期間必須有專用的風水管路，並且隨工作盤的移動而移動。井中所有的管路接頭必須符合注漿工作的要求，保證注漿工作的正常進行及注漿工作的安全。
　　　11、對完成注漿的注漿孔或不進漿的注漿孔應將注漿插管拔出，拔出後應及時用塑膠泥封堵，並用炮棍或錘把將孔內用塑膠泥搗實、抹平，在井壁不得留有痕跡，待處理完成後方可進行下一圈孔的注漿工作。
　　　12、注漿工作盤照明必須充分，通風良好。工作盤上必須有專職信號工，信號井上、下必須統一。
　　　13、在注漿工作中必須有專人嚴密觀察井壁的變化情況，以及注漿孔內的壓力、進漿量的大小、泵子的運轉狀況、發現或發生異常時立即停止注漿，待檢查及處理後方可繼續進行工作。
　　　14、注漿工作中要作好原始注漿記錄，認真仔細填寫表格中的每一項內容，通過井內測繩作好任一段處位置的布孔示意圖。
　　　15、注漿完成後或注漿過程中若有其它問題待處理時，必須將注漿泵及管路用清水衝洗幹淨，以免漿液凝固堵塞管子及注漿泵。
　　　16、為了防止漿液中混入紙片及水泥硬塊、雜物而堵塞泵子及管路，在吸漿桶中的漿液要進行過慮。
　　　17注漿過程中必須注意觀察注漿壓力，謹防壓力過高壓破井壁，嚴格按設計注漿終壓施注。
　　　18、對於注漿泵高壓出漿管使用前必須認真檢查，防止管外橡膠老化強度降低，注漿工作中極易從管接頭處發生爆裂出現意外，為此使用前需認真檢查，嚴禁使用這種類型的高壓注漿管。
　　　19、由於井壁振搗不佳或壁後湧水量將水泥漿液衝失而出現的風窩麻麵，造孔孔徑變大時，應加工特殊型號道釘處理和固定注漿插管。
　　　20、注漿工作前由機電組織力量對地麵穩車機械運轉部分、電氣部分進行仔細認真的檢修維護，並作試運轉後方可轉入到井內注漿工作。在吊盤提、退過程中每台穩車運行時必須有電工、鉗工等機電人員監護，否則不得吊盤運行。吊盤提、退時嚴格按01manbetx 01manbetx 執行操作，在注漿造孔工作時，工作吊盤必須用大木楔進行固定。
　　　21、提、退吊盤時，井下工作盤上的工作人員必須要將保險帶拴在吊盤牢固的地方或鋼絲繩上。若不佩帶保險帶不得提、退吊盤。工作人員上、下井時必須佩帶保險帶否則不得入井。
　　　22、地麵井口接風、水管路、綁紮電纜時，工用具必須有生根繩且栓牢綁好。螺栓、螺帽放在木盆內。管子周圍用遮蓋物堵嚴，謹防落物。
　　　23井筒穿過構造段井壁漏水若需要用樹脂錨杆加固井壁時，對錨杆孔內的出水，采用先將樹脂錨杆安裝完成後，距錨杆孔500mm的位置重新造孔穿透錨杆孔，然後插管進行注漿。
　　　24、對井深410.0—450.0m錨杆掛網加固段湧水的處理，因網格較小影響造孔、堵漏、觀察井壁等工作，注漿工作時若有必要將其網拆除後對井壁漏水進行處理。
　　　25、為減少錨杆孔出水治水難度，安裝樹脂錨杆時在錨杆托盤下墊比托盤周邊大於10mm，厚3mm的橡膠墊，然後將托盤用螺帽上緊。工作吊盤每運行一次，絞車房必須對一次工作吊盤的位置，以免發生意外。
十一、注漿泵操作規程、吊盤運行操作規程
　　　注漿泵操作規程另行製定學習。
　　　吊盤運行操作規程由礦建製定組織學習。
十二、注漿材料一覽表
（附注漿材料一覽表）