施工工艺及技术要求.docx

施工工艺及技术要求一、注浆钻孔本次地面注浆加固工程对井下被治理区域3煤下分层顶板以上5nl 冒落区域注浆加固。该方法从改造岩层性状着手,让具有固结性能的 浆液直接注入冒落区域中的空隙、孔隙，挤走或置换地层中的自由水, 使地层挤压密实，从而改变原来地层的结构和性能,到达顶板治理的 作用。1.1注浆钻孔布置该面处于薄基岩开采区段，顶板砂岩受风化影响比拟破碎，局部 顶板岩石出现粉化现象。分层开采出现多处顶板严重漏顶，尤其40 60"架（3605工作面下部）难以控制，影响工作面正常推采。设计注 浆钻孔布置距5月19日的采位线前50m,在45#、63#架附近，布2个 孔，孔间距26nl左右，见钻孔布置示意图。1. 8测斜孔钻至固管深度和注浆/终孔深度，均要进行测斜，并以此测斜 资料作为孔斜成果资料。根据工程的特点性质，钻孔偏斜率不超过 1%O 130nl以上测斜可采用010B蔡司灯光测斜仪，如超过规定，及时 纠偏。1.9孔内事故的预防与处理1孔内事故的预防(1)为防止水敏地层坍塌，在未下套管护孔的情况下钻，应采 用以防塌剂处理的泥浆护孔，并在提升钻具时进行回灌。(2)在松软地层钻进时，发现泥浆漏失，应立即提升钻具，在 提出立轴钻杆前不应停泵。(3)为保持孔底清洁，在不冲垮孔壁的情况下，在提钻前可采 用大泵量冲孔，并活动钻具。(4)在易塌孔段升降钻具时，应适当控制升降速度，防止泥浆 压力急剧变动或钻具抽吸作用而破坏孔壁。(5)在钻进过程中，发现设备运转异常时，应尽快将钻具提至 平安孔段或全部提出后再进行检修。无论何种情况，均严禁将钻具放 置孔底而做其他事情。(6)当钻机升降系统发生故障而不能提升时，应保持孔内泥浆 正常循环，经常转动钻具；当水泵发生故意时，应先将孔内钻具提至 平安孔段；当动力机发生故障时，应设法将钻具提离孔底，并经常以 人力转动钻具。(7)在钻进过程中，应认真做到“三看”、“二听”、“一及时”, 仔细判断孔内情况。(8)发现泥浆漏失，在孔壁稳固的条件下允许“顶漏”继续钻 进，但应有专人看管水泵，并观察水源池内泥浆消耗情况，以防供水 缺乏烧钻或岩粉埋钻。(9)发现泥浆过稠，泥皮过厚时，应及时处理。当在松散层段 或缩径段下钻遇阻时，不应贸然开车扫孔，也不应反复窜动钻具，以 防出现盆孔。(10)严格钻具检查制度，坚持做到“四检查”、“三不下”、“两 准备”，以防断、脱钻具事故的发生。1)四检查：开钻前检查；升降钻具时检查；准备钻具加尺时检 查；孔内事故处理之后检查。2)三不下：钻具外径磨损超过规定不下；丝扣局部不合格不下； 钻具弯曲超限不下。3)两准备：备用钻具的准备；上一班为下一班做好准备。(11)采用无泵钻进时，应合理掌握钻具窜动次数、活动距离及 时间，以防发生烧、埋钻事故。(12)使用斜脱式提引器提升钻具遇阻时，严禁回绳；需要窜动 钻具时，应插穿滚轮销；下钻拧管时应适当松绳，以防卡头松脱或跑 钻事故的发生。(13)提升钻具遇阻时，严禁强力提拉或猛墩及开车硬拧钻具。(14)钻具提出后，应立即盖严孔口。(15)封孔需下入木塞时，严禁使用异径接头下压木塞，以防接 头超过木塞时卡钻；封孔注浆时，钻具下部不应连接钻铤或粗径钻具, 以防砂浆卡埋钻具事故的发生。(16)升降机钢丝绳的强度平安系数不应小于5；每扭距断丝不 应超过22个头(如扭拧方向一致，那么只容许断丝为11个)。固定拉力 表的钢丝绳末端应安设保险绳；缠绕在升降机卷筒上的钢丝绳不应少 于5圈。1.9. 2孔内事故的处理(1)孔内事故发生后，应及时量准机上余尺，准确弄清孔内事故钻具的规格、数量、事故部位深度；认真分析事故发生的原因；针 对事故性质研究处理方案，制订具体措施，慎重处理，并详细记录。 重大事故应由工区或钻探技术人员组织处理。(2)在处理孔内事故的过程中，应将处理方法、步骤、措施、 效果、发生的意外情况，以及下入孔内的打捞工具的规格及其结构等 详细记录在原始班报中，并严格交接班制度。(3)处理孔内事故时，应坚持慎重、稳妥积极的原那么。(4)处理孔内事故，严禁强力提拉和开车硬拧事故钻具。利用 升降机提拉事故钻具时，事先应对升降机系统、钻塔天轮及各部螺栓 等进行全面检查；并不应超过钻机及钻塔的有效负荷；同时塔上不应 有人；其他非操作人员均须擅离至钻场以外的平安地带。(5)反取孔内事故钻具时，应先将孔内钻具丝扣拧紧，并适当 拉紧，以防多头事故的发生，利用丝锥反取孔内钻具时，应在丝锥上 部连接平安接头，以防事故复杂化。(6)利用钻机反取孔内钻具时，应有熟练人员操作，并防止猛 打倒车。(7)当断、脱钻具在孔内出现多头事故后，一般应先处理活头； 情况不明或复杂时，应先查明后再处理。(8)当打捞工具下入孔内接近事故头时，应控制下降速度，以 人力操作探找，当丝锥拧接事故钻具(包括钻杆丝扣直接对接)后, 应提钻，严禁随即钻进。(9)处理孔内事故时，需加强对钻进的维护管理和使用，以保 持孔内清洁和孔壁稳定。2注浆施工2.1浆液扩散半径注浆材料的扩散半径是注浆效果好与坏的一个重要的数据，扩散 半径与很多因素有关：如水文地质条件、材料反响速度、注浆压力的 大小、注浆压力值与地层的结构、初始注浆的位置和注浆序次、方式 等因素。本次注浆拟采用的单液水泥浆具有流动性好、渗透性强、结石率 高等优点，结合冒落区域空隙、孔隙率大的特点，地面注浆钻孔注浆 有效扩散半径设计为18m。2. 2注浆段高及方式注浆段高即一次注浆的钻孔长度。分段注浆是保证注浆质量的 重要技术措施之一。段高的大小依据含水层赋存状况、空隙大小及连 通性、富水性、地层受注能力及注浆能力等确定，力求浆液分散均匀。 注浆钻孔采用采用下行式注浆方式或上下行结合注浆方式。根据工程 特点，采用屡次定压、定量间歇式注浆方式。本次施工分一段(5m) 注浆施工。2. 3注浆压力注浆压力的大小对注浆效果有着直接影响，故确定适宜的注浆压 力对注浆工程是至关重要的。重要工程地层容许注浆压力确实定多通 过注浆试验得出。一般情况下可参照类似工程的经验和有关公式初步 拟出，再在工程实施中的前期逐步调整确定。本工程设计的注浆终压 值为静水压力1. 52倍(静水位一般从孔口起算)，终压暂定1. 56 2.6Mpa。基本保证注浆后冒落区域得到有效充填、密实，提高顶板管 理质量。2. 4注浆材料及注浆量2. 4.1注浆材料的选择本工程工期紧、任务重、受现场条件等因素考虑为保证注浆配比 质量注浆效果，制浆选用商硅公司成品浆运送至施工现场，现场采用 简易二级拌浆并加外加剂。单液水泥浆，以水泥为主剂，添加一定量的外加剂，用水调制成 浆液。单液水泥浆具有来源丰富、浆液结石体强度高、工艺设备简单 等优点。单液水泥浆，一般水灰比按L-0.7:1计算；固管按水灰 比0.7： 1计算。单液水泥浆由水泥、食盐、三乙醇胺和水组成。水泥：采用P - 042. 5普通硅酸盐水泥；食盐：粉碎的细盐。加水泥质量的5%。；三乙醇胺：工业级液体三乙醇胺。加水泥质量的0.5%。2. 4. 2浆液注入量及材料用量预计注浆量及注浆材料用量预计浆液注入量计算公式：Q= rn式中：Q-浆液体积(疗);A-浆液超扩散消耗系数，取1.1；V-设计体积(m3)，约11880m3 (2个孔)。扩散半径18m,孔间 距26m,注浆段高5m。m-浆液结石率，单液水泥浆取m=0. 85；B-浆液充填系数，单液水泥浆取8=0.85；n-岩层平均空隙率(%),取20%；经预计算约注入浆液量2614m3 o单液水泥浆按水灰比1:1计算，用量1307n)3, 11n3浆液需水泥0. 765t,约用水泥 1000t。单液水泥浆按水灰比0.7:1计算，用量1307nl3,11Tl3浆液需水泥0. 980t,约用水泥 1281t。具体单液水泥浆注入量以实际发生为准。注浆材料用量详见浆液注入量与注浆材料用量预计表。浆液注入量与注浆材料用量预计表单液水泥浆水泥浆(m 5注浆结束标准(1)到达设计压力。终压暂定静水压力的1.52倍，1.56 2. 6Mpao(2)水泥注浆量到达设计量的80%,压力到达上限位。(3)注浆压力到达设计要求，稳定时间不少于30分钟。2. 6注浆工艺 本次注浆需进行屡次反复注浆。设计两个孔，根据压水试验取得 的参数确定浆液的类型及浆液初始浓度，开始注浆时原那么上先注 0.7:1的单液水泥浆(自然静压力)以防止浆液过度扩散，然后改以 注1:1单液水泥浆(加压)为主进行注浆。下列图为注浆工艺流程图。)水泥(T)氯化钠(T)三乙醇胺(T)2614228111.4051. 1405注浆钻孔造孔规定配比的商品水泥浆压水试验加食盐、三乙醇胺制成单液水泥浆屡次反复注浆注后压水，套管底口养护 扫孔复注2. 6. 1止浆孔口止浆。3. 6. 2注前压水试验止浆工作结束后，接通注浆管路即进行压水试验。注前压水试验 是注浆的一个重要环节，它的主要作用在于：检查注浆管路是否畅通, 检查止浆效果；测定预注浆段的地层吸水率，选择适宜的浆液配比; 分析、评价地层的富水性、渗透性和注浆效果。故要求每次注浆前, 必须做好压水试验工作，每次压水试验持续时间不大于lOmin (但不 宜太长)。4. 6. 3注浆(1)由商混站制浆，测试灰浆密度、粘度等性能指标，确定适 宜的浆液配比，配制注浆浆液，并提供质量证明。(2)现场二级搅拌，浆液通过注浆管路注入孔内，使浆液在地 层裂隙中扩散、充填、结石。(3)注浆期间，经常测试浆液密度、粘度等，根据实际注浆压 力、注入量等参数适时调整浆液配比，以到达预期注浆目的。浆液浓 度的调整原那么一般是先稀后浓，逐级加大；如果压力上升过快，注浆 量较小，应逐级降低浆液浓度。及时观测记录泵压、泵量、注入量、 浆液密度、粘度、水泥、三乙醇胺等添加量及串浆、返浆等情况。发 现压力骤然升高或下降，应立即停止注浆，查明原因并处理后，再恢 复注浆。泵压、泵量每5min观测记录一次。每次注浆要控制注浆量， 按设计定注浆压力，不得长时间持续注浆。参数到达注浆结束标准后, 即可结注浆工作。本次注浆，考虑工程特点，初始注浆水灰配比0.7:1,中后期注 浆水灰配比1:1,但在注浆过程中，应按实际情况加强注浆。2. 6. 4注后压水每次注浆完毕，均应进行注后压水，以清洗注浆管路。压水量控 制在能将管路中的浆液排净即可。2. 6.5注浆后待孔内余压消除（一般情况下，注单液水泥浆需孔口螺丝 头闷压 20-40min）o2. 6. 6养护、扫孔、复注单液水泥浆注后扫孔时间一般为48h,复注间隔时间一般为 2024h。应力求一次性结束一个段高的注浆，以便于提高注浆效率 和保证注浆质量；假设没有到达注浆结束标准，须扫孔复注，扫孔后即 可复注。2. 6. 7钻孔封闭全孔注浆达标后，用密度较大的水泥浆对注浆钻孔的注浆段进行 封孔复注；固管段用0.7:1的单液水泥浆进行全封闭，确保注浆钻孔 的封闭质量。2. 6. 8注浆操作要求(1)在事先设好的注浆管上安装罗丝头、逆止阀，连接好注浆 管路，注浆前先压少量清水，检查管路系统工作性能确定注浆的水灰 比。(2)高压输浆管，低压吸浆管路连接一定要求做到牢固，无漏 气，无堵塞。(3)及时清理搅拌桶内的杂物，严防将水泥袋等杂物拌入桶内， 并由专人检查吸浆笼头，以防糊堵。(4)在注浆过程中要有专人严密监测井壁状况，发现异常立即 停止注浆，果断处理并及时汇报。(5)在正常注浆施工过程中，工作面作业人员要经常翻开泄浆 阀，观察进浆情况，严防进浆阀堵塞，防止当浆压力到达设计要求后 而不能及时泄压。(6)注浆到达终压后要及时清洗注浆管路。(7)准确及时地做好注浆施工的原始记录，做到记录清晰，内 容齐全。2. 7注浆效果检验地面注浆属隐蔽性工程。为切实保证注浆质量，必须严格各施工 环节的操作，及时收集、分析、整理有关资料，正确地指导注浆施工， 采取有效手段检查、评价注浆加固效果。在注浆加固3煤下分层顶板往上5m范围，形成注浆改造假顶。 在井下3606工作面采位线距设计的注浆孔孔位510m处使用小型 钻机取芯，查验经注浆加固后水泥浆与冒落带岩块是否胶结密实。如 胶结密度具有一定抗压强度，说明经注浆加固后，在3煤下分层顶板 形成一定厚度的且较稳定的改造顶板。3606工作面钻孔布置示意图1. 2钻孔结构1号钻孔（煤厚约5m）085. 00m （第四系固管段，钻进到基岩下5米左右，该段孔深 以实际钻进为准）244mm钻头钻进，下中219mm X 6nlm套管；如果水泥浆未返到井口，必须采取二次固管。具体施工方法：用 190nm钻头换径钻进施工85. 00m90. 00m （段长5m）,孔口止浆方 式用钻具把水泥浆液送至孔底。注入水灰比0.7:1的单液水泥浆10 15m3,凝固36小时后方可进入下一道工序。85. 00m1200m （潜孔锤跟管钻进段），1901nm钻头钻进，下 168mm X 6mm 套管；1200m-128. 00m （注浆段），117mm钻头钻进，注浆段51n （煤 层顶板以上5m）。终孔层位3煤下分层顶板。.6 244mm 钻进85m一。219mm 套管.85m4)190mm钻进38m85m<t> 168mm套管123mII 123m128m力117mm钻进51n1号钻孔结构示意图（1） 2号钻孔2号钻孔（煤厚约5m）（第四系固管段，钻进到基岩下5米左右，该段孔深以实际钻进 为准）244mm钻头钻进,下O 219mmX 6mm套管；如果水泥浆未返到井口，必须采取二次固管。具体施工方法：用 190nlm钻头换径钻进施工85. 00m90. 00m （段长5m）,孔口止浆方 式注入水灰比0. 7:1的单液水泥浆1015m）凝固24小时后方可进 入下一道工序。85. 00m117. 00m （潜孔锤跟管钻进段），190mm钻头钻进,下 168mm X 6mm 套管;117.00111122.00111（注浆段）,n7mm钻头钻进,注浆段5m （煤层顶板以上5m）o终孔层位3煤下分层顶板。“244mm钻进85m一。219mm 套管.85m85m6190mm 钻进32nl6168mm叁管1171nL17ni122m6117mm钻进5nl2号钻孔结构示意图1. 3潜孔锤跟管钻进工艺采用潜孔锤跟管钻进，该施工工艺是在破碎松散地层中采用气动 潜孔锤钻进，并用套管护壁，一边钻进，套管一边随钻头下入孔内。 跟进的套管具有稳定孔壁和保护孔口的作用，而且钻进、排渣和护壁 同时进行，可以很好地解决水源钻机施工过松散、破碎的地层时，钻 孔施工中孔壁不稳定，极易坍塌掉块，漏失严重，钻进困难等问题。1. 4下套管(1)本工程工期短，为节省时间，管材、固井水泥应在钻孔终 孔前运抵施工现场。做好技术交底和人员分工工作。下套管前必须对 套管进行耐压试验及探损，确实保障钻孔内套管质量。落实具体工作 及各岗责任，搞好平安工作。准备齐下套管各种工具，保养好钻机、 泥浆泵、搅拌机等设备。(2)下管前，要做最后一次探孔，检查孔内井筒质量。(3)下管前，孔内钻井液各参数满足要求。(4)对于用于下管的设备、仪表等进行一次全面检查，确保万 无一失。(5)下管前，有技术人员召开全体员工大会，强调工作过程， 考前须知和明确分工。(6)由工程部主管经理、技术负责、钻机机长、班长、平安员 等有关人员，对钻机进行细致检查、加固，到达要求。(7)具体落实各岗工作，分配到人，明确责任。(8)下管之中各岗要密切配合，不能使东西掉到孔内，保证钻 孔平安。(9)套管采用潜孔锤钻机提吊系统，采用焊接方式，两根对焊， 随钻进深度增加套管。套管焊接完毕后提管子要逐渐加力，用力不能 过猛，下放套管操作要稳、谨慎，速度要慢。中途遇阻时，应查明原 因，采取相应措施，不得将井管强行向下冲击，必要时起拔井管，处 理后重新下入。(10)操作人员要注意观察拉力表数据的变化，以严密监控井管 悬重、中途遇阻情况，套管穿杠和钢丝绳，(11)使用的焊条采用普通焊条,二人同时焊接，焊缝必须满焊， 焊缝质量满足要求。套管管口焊接完毕应焊接加强筋，确保焊缝强度 不低于套管材质。下套管期间焊接技术人员持证上岗，确保下套管作 业连续进行。1. 5固井与封孔085. 00m,钻进（到基岩下5nl左右，以实际钻进为准），下 219mm套管，并进行水泥固管，封闭第四系砂层水，防止砂层水溃入 井下。如果水泥浆未返到井口，必须采取二次固管。具体施工方法：用 190mm钻头换径钻进施工85. 00m90. 00m （段长5m）,孔口止浆方 式注入水灰比0. 7:1的单液水泥浆1015nl）凝固24小时后方可进 入下一道工序。85. 00m1200/117. 000m,由于3煤上分层开采，形成一定高度 的冒落带，为加快工期，选用潜孔钻机跟管钻进施工工艺过冒落带, 用水泥浆进行注浆固管。固井：本孔两路套管固井前必须采用低密度泥浆将孔内泥浆置换 出孔内并将孔壁冲洗干净，然后采用孔底灌注水泥浆从孔壁与管壁之 间的环状间隙返出井口的固管方法。水泥浆从孔底经环状间隙返出井 口，停泵。固井结束后，及时将套管管口固定在井口护筒中心，保持 套管管口、天轮、转盘中心在同一轴线上。水泥养护36小时，下钻 扫套管内水泥柱。设备：NBB250/6泥浆泵4台（性能如下）：最高工作压力：6MPa0最大排量：250L/min搅拌机2台。固井工艺流程示意图如下：混合器混合器水源封孔：钻孔在终孔后一律用水泥浆全孔封闭。封孔用P. 042. 5普 通硅酸盐水泥，水泥浆配制比为1 ： 0.7。为保证封孔质量，每段封 闭后都要取样验证，封闭不合格时要重新封闭。对封孔质量进行透孔 检查，检查孔随机选取，待钻孔终孔并封闭后再通知施工单位，待封 孔水泥沙将完全凝固后才可以进行透孔。钻孔封闭后，必须在孔口中 心处设立永久性水泥标志桩，标志桩用水泥砂浆固定。明标应高出地 表500mm,标志桩上外表规格一般：标志桩上注明孔号、孔深和施工 日期等内容。1=1|=|水泥浆体积：（井径扩大率20%计算）单孔219mmX61nm 固管,深度 85m, V=5. 72m3固井水灰配比0.7:1。水泥使用P. 042. 5普通硅酸盐水泥，水泥 用量：用3用980kg,水泥总用量约6t。两个孔第四系固管水泥总用量约12to第四系固管材料用量预计表（两孔）单液水泥浆水泥浆（m3）水泥（T）氯化钠（T）三乙醇胺（T）11.44120. 060. 006封孔，水灰配比0.7:lo两孔封孔体积为10m3o水泥使用P. 042. 5 普通硅酸盐水泥，水泥用量：Inf3用980kg,水泥总用量约9. 8t。封孔材料用量预计表(两孔)单液水泥浆水泥浆(m3)水泥(T)氯化钠(T)三乙醇胺(T)109.80. 0490. 00491. 6设备安装1. 6. 1钻塔安装(1)采用A型型钻塔，地面整体安装，整体起落。钻塔平台安 装前，要对基础进行加固处理，使用三七灰土盘或用矿井砰石垫平夯 实，高出地面500mm。(2)钻塔起塔时应统一指挥，确保平安。(3)钻塔底盘与基础应做到水平、周正、稳固。(4)钻塔螺栓要紧固，齐全。(5)钻塔绷绳地锚埋制要符合相应平安要求。绷绳被迫移位， 影响平安时，要采取加固措施。绷绳设紧绳器、地锚或地锚桩。1.6. 2钻机安装:(1)钻机安装在底盘上，要求螺栓垫片齐全紧固。(2)钻机安装周正水平，转盘中心、天车中心、井孔中心三点 成一垂线，固紧螺母。(3)地面高压泥浆管汇要流动试压，不晃、不跳、不渗漏为合 格，各类仪表、工具必须灵敏、齐全、可靠准确。1.6. 3水泵安装(1)水泵基础要打碎，安装要求底盘下设地梁，做到水平、周 正、稳固，保证吸水笼头浸入泥浆池的3/4处，以便连续吸浆，平安 护栏要符合平安要求。(2)泥浆循环池大小、循环槽长度要满足钻探岩屑沉淀要求。电机安装(1)电机有底座，基础打碎。(2)平安防护栏符合要求、接地线齐全。1. 7现场配套要求施工场地：要求井场三通一平即路通、水通、电通及场地平整。 场地规格为70mx 70m,施工区与道路段，北侧为塌陷积水区，导致 第四系松散地层含水量大，铺垫400nlm厚的砰石，确保车辆能正常进柴里煤矿3606工作面地面注浆加固改造顶板工程施工平面布置图313省道施工区、道路铺垫 肝石400nm厚，钻场高地面500nlm80m场。从313省道到施工区，占用麦地120mX6mo详见柴里煤矿3606 工作面地面注浆加固改造顶板工程施工平面布置图。大临设施：根据现场情况，钻场基础应高出原地表0.5m, 7mX 7m (两处)外表平整。在钻场适宜位置每个孔建造2个泥浆循环池，并配有相应的循环 沟槽，以此作为钻孔施工的泥浆循环系统。建立专门的注浆搅拌站，完善临时注浆系统。