带压开采矿井长距离注浆技术(T-QGCML 2773—2023).pdf

ICS 93.02 CCS D10 团体标准 T/QGCML 27732023 带压开采矿井长距离注浆技术 Long distance grouting technology of mine with pressure mining 2023-12-21 发布 2023-12-28 实施 全国城市工业品贸易中心联合会 发 布 T/QGCML 27732023 I 目次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 施工总则.1 5 注浆站系统组成.2 6 机械设备.3 7 注浆工艺.4 8 安全与环境保护.6 T/QGCML 27732023 II 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国城市工业品贸易中心联合会提出并归口。本文件起草单位：山西宁武榆树坡煤业有限公司、山西华阳集团新能股份有限公司一矿、山西华阳集团新能股份有限公司二矿。本文件主要起草人：高朝、冯俊杰、武权、狄应龙、张嘉耀、高峰、贾继平、梁建英、刘腾、程德中。T/QGCML 27732023 1 带压开采矿井长距离注浆技术 1 范围 本文件规定了带压开采矿井长距离注浆技术的术语和定义、施工总则、注浆站系统组成、机械设备、注浆工艺、安全与环境保护。本文件适用于矿井长距离注浆的操作与应用。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 12523 建筑施工场界环境噪声排放标准 GB 12719 矿区水文地质工程地质勘查规范 GB 26545 建筑施工机械与设备钻孔设备安全规范 GB 50585 岩土工程勘察安全标准 GB 50656 施工企业安全生产管理规范 YS/T 5211 注浆技术规程 3 术语和定义 YST 5211界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 注浆 slip casting 是一项工程活动，是利用配套的机械设备，采取合理的注浆工艺，将适宜的注浆材料注入岩土地基的裂缝或孔隙中，以达到填充、加固、堵水、抬升、以及纠偏等目的，以改善其物理力学性质的方法。3.2 输浆管路 slurry line 地面泥浆泵与井下钻孔相连的管路系统，用于输送注浆浆液。3.3 制浆 pulping 用液体和不溶解的固体颗粒制成悬浮液。4 施工总则 基本要求 4.1 4.1.1 注浆工程应坚持因地制宜、安全可靠、经济合理、保护环境的原则。4.1.2 工程应做到以下要求:可行性；可靠性；易操作性；高效性；经济性；环保性。方案设计 4.2 4.2.1 注浆方案应根据注浆目的、工程地质条件、水文地质条件及环境条件，并考虑注浆对邻近水源T/QGCML 27732023 2 的影响等因素，结合地区类似工程经验综合确定。4.2.2 无注浆经验的地层和特殊工程注浆设计前应进行注浆试验，注浆试验应在场地内代表性地段进行。4.2.3 浆液配合比、注浆方式、注浆段长度应根据注浆目的、岩土条件和施工环境等因素综合确定。基本资料 4.3 经有关部门批准的矿区水文地质工程地质勘探报告，其勘探程度应符合GB 12719的要求，并应包括以下资料：矿区自然地理、水文与气象；矿区周边环境条件；矿区各含水层渗透性、给水度、软弱夹层允许渗透比降，矿区地下水变化规律及地下水物理、化学特征；矿区主要构造破碎带产状、规模、分布、充填和胶结程度、透水性以及对矿床开采的影响；矿区岩溶分布规律、规模、充填和胶结程度及对矿床开采的影响；矿区老空区分布的范围、深度及相互连通情况，老空区积水状态、补给来源、补给量及对矿床开采的影响；矿区附近地表水体的特征及其与各含水层的水力联系程度和对矿床开采的影响；矿山水文地质模型及矿坑涌水量计算；矿区主要水文地质及工程地质问题的结论性意见及对矿山地下水防治、综合利用、防止污染等方面的建议。5 注浆站系统组成 建设注浆站 5.1 5.1.1 在地面整平夯实的基础上，以结构紧凑、布局合理、操作方便为原则，建造散装水泥罐平台、地下蓄水池、注浆厂房、储浆池、生产操作控制室、清水泵房及电缆沟、输水管沟、输浆管沟等土建工程。5.1.2 根据现场实际情况，结合井上、下位置关系综合考虑道路、排水、供电、通讯、水源等因素，选择合理的注浆站位置。5.1.3 应设置现场施工用电、用水、设备维修及材料堆放场地等施工临时设施。5.1.4 应符合下列要求：场地应平整，地面、地下无障碍；应设置排浆沟及过滤沉淀集浆池；应设置基线点和水准点，按施工图布设注浆点位；道路宽敞，材料运输便利，水、电、暖方便。管线布设 5.2 5.2.1 施工注浆泵站在建设选址时应远离居民楼、商铺，并避开市政管线路径。5.2.2 施工现场所有电线应统一规划，同一位置不应出现多条线路乱拉现象。5.2.3 水管、注浆管分开布设，并采用槽钢对线缆进行覆盖保护，防止车辆通过时损坏线缆。辅助功能区 5.3 5.3.1 注浆设备厂房 包括制浆区及注浆区；注浆厂房为永久性建筑，室内地面应用素混凝土硬化，局部采用钢筋混凝土；照明按工业厂房要求设计，从控制室配电柜取电；注浆厂房要求冬季采暖，由锅炉房直接供热。5.3.2 水泥上料区 T/QGCML 27732023 3 包括散装水泥罐、螺旋送料机、空压机等；应做混凝土散装水泥罐基础，基础紧贴外墙。5.3.3 水池 注浆系统需水量大需设置一个大型地下蓄水池，主要用于临时存放清水，供注浆站取水；采用混凝土浇注，要求防渗，预留人孔及排水井；进水口与取水口分别布置在蓄水池两端，配潜水泵或管道泵；为了保持水质清洁，生产运行期间应定期清洗蓄水池、清水池等。5.3.4 办公、库房区 根据工程建设合适的面积，采用砖混结构，用于配件加工、存放、修理等；临设浆站值班办公室。5.3.5 供水系统 包括水源、蓄水池、水泵、清水池、清水泵、潜水泵、输水管、阀门、压力表等；自来水或水源井的供水量应满足工程需求，确保注浆站连续造浆、注浆用水。5.3.6 土方、基建工程 浆站场地土方、基建垃圾由渣土车统一外运至指定地点。6 机械设备 设备选型 6.1 6.1.1 全自动制浆设备应满足注浆材料适应性要求、注浆工艺要求、环境控制要求、以及工期要求。6.1.2 浆液制备采用旋流立式制浆机，具有浆液配比精度高、浆液经高速旋流运动后水泥粒子更分散、浆液中不会出现水包灰现象、在地质层中浆液的渗透性更好等特点，将水泥、粉煤灰等粉料与清水混合并快速制成浆液，所制浆液具有高分散性、高流动性、高稳定性，有利于浆液远距离输送和在地层中渗透。其他配套器材 6.2 6.2.1 混合器 混合器是双液注浆时，两种不同性能的浆液在孔口或孔内混合后注入受注岩体的器具，一般由专业部门根据混合器结构原理和技术要求设计制造；常用的孔口混合器由弹簧半球式混合器、方盒式球阀混合器、孔口球阀混合器及孔内球阀混合器等；应保证两种浆液能充分混合均匀，有足够大的过水断面，并能承受最大的注浆压力。6.2.2 孔口封闭装置 孔口密封装置是注浆时防止返浆的装置。6.2.3 输浆管路 主要包括钢管、胶管、接头、阀门和压力表等；设备从地面向注浆点输送浆液时，井筒深度和浆柱形成的压力呈正比，管路选择应按深度压力要求选择强度事宜的管材；选择管路的管径应考虑浆液的浓度，保证浆液能以经济流速流动、通畅无阻；工作面注浆时，输浆管应设置防坠落系统；管路连接要平滑，尽量减小浆液流动阻力，管路系统应设置放浆阀，以应对快速修理时使浆液返回储浆池；地面或井口管路折弯处应用高压胶管连接，以便活动维修。T/QGCML 27732023 4 7 注浆工艺 一般规定 7.1 7.1.1 施工单位应将注浆工程内容交代清楚，明确设计目的、技术参数、施工技术要求等。7.1.2 施工单位应根据施工图现场施工，编制施工组织设计，报建设、监理单位审批后实施。7.1.3 施工单位应做好施工人员的技能培训工作，项目负责人、技术负责人及特种作业人员应持证上岗。7.1.4 施工用电宜专线专供.无法满足要求时应配备应急发电机。7.1.5 施工记录应详细、真实，严禁事后补编。施工前准备 7.2 7.2.1 注浆施工前必须熟悉所面对工程对象的工程地质条件、水文地质特征和工期要求。7.2.2 注浆工程施工前，应充分了解矿井地质与生产条件，在此基础上确定合理的注浆材料、工艺与参数，注浆加固参数主要有注浆时间、注浆压力、注浆量、浆液扩散半径以及注浆孔的布置参数等，这些参数都不同程度地影响注浆效果。7.2.3 注浆施工前，应详细调查注浆作业区内的管线、地下设施及建筑物位置和现状，并应采取避让和保护措施。7.2.4 应按以下要求对浆液(水和气)输送设备、管线等进行安全检查和操作:应全面检查和清洗高压注浆泵、高压胶管，泵体及胶管内不得有水泥残清和铁屑；应试压检验安全阀；应定期检查校核压力表；应指定专人管理泵，一旦发生故障，应立即停泵停机；做好运转情况记录。钻孔 7.3 7.3.1 钻孔技术要求应符合 GB 26545 的相关规定。7.3.2 注浆孔成孔安全应符合 GB 50585 的相关规定。制浆系统 7.4 7.4.1 材料选择 注浆材料分为两大类：一类为颗粒性材料（水泥类浆液为主，还有砂石类充填材料）；另一类为无颗粒性材料（化学浆液为主）。7.4.2 材料存储 粉煤灰和普通硅酸盐水泥是主要的注浆材料，粉煤灰和水泥采用散装水泥罐车送到现场，输送到散装水泥罐中；注浆系统设置散装水泥罐，立式水泥仓有效容积应能满足施工需要，内、外部均设置有检修爬梯，仓顶有满足环保要求的气动脉冲式除尘器，并设置安全阀门；罐体段配有料位计、椎体下料部门配置有雨帽、气动破拱装置；储料罐配备有脉冲式除尘设备，确保达到环保要求。7.4.3 制浆系统 由旋流立式制浆机、螺旋输送机、水泵、浆液搅拌机、配电系统等组成。7.4.4 下料、上料 散装水泥罐下料口起拱时采用气动破拱，破拱设备包括小型空压机、气水分离过滤器、风管、阀门等；水泥罐的风动下料，先将潮湿的空气除湿，制成干燥的空气，再鼓风，保证水泥不受潮；T/QGCML 27732023 5 水泥罐与螺旋上料机连接采用封闭良好的蝶形闸阀，下料干净流畅，没有喷灰、堵塞螺旋上料机等现象；采用单双段式螺旋给料机，电机端包含有一体式减速箱，结构设计合理，系统运行平稳，噪声小，可通过外置加油嘴对螺杆轴心连接套进行润滑；进料口配置有万向头，方便安装调试和进料口移位。7.4.5 浆液制备 a)注浆用的水泥多数为普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥；b)水泥粉煤灰浆液与水泥单液浆制备采用旋流立式制浆机，将水泥、粉煤灰等粉料与清水混合并快速制成浆液；c)现场制浆时要求加料准确，且应注意加料顺序，即先往搅拌机中加入规定量的水，然后加入水泥，搅拌均匀后再加入添加剂，外加剂主要有速凝剂、早强剂、减水剂、塑化剂、悬浮剂等，加入掺合料的水泥浆成为混合浆液，根据注浆工程需要，可加入水玻璃等；d)采用旋流高速制浆原理，通过高速旋流复合抛摔剪切进行水灰拌和，具有成浆质量高，浆液分散性、均一性好的特点；e)浆液添加外加剂后应有良好的可喷性、足够的稳定性、气泡少、调剂浆液的胶凝时间、良好的力学性能、无毒、无臭、结石率高、降低工程造价。注浆系统 7.5 由储浆池（水泥浆或水泥粘土浆）、高压注浆泵、抗震压力表、注浆管路、高压球阀、孔口注浆装置等组成。7.5.1 浆液的机械搅拌 搅拌储浆池是制浆系统与注浆系统的关联环节，浆液自制浆机首先流入储浆池，在储浆池中存储；浆液在静止状态很不稳定，非常容易沉淀、离析、泌水，只要储浆池中存有浆液，搅拌机就不能停止；搅拌机的目的是使浆液不沉淀并保持稳定，确保连续稳定向注浆泵供浆。7.5.2 高压注浆泵 注浆选用的设备具有变流量方便快捷的特性，适用于注浆工程施工；配有抗震压力表及必要的备件、拆装工具等，根据需要可采用电动机或柴油机驱动；注浆时注浆泵自储浆池内吸浆，加压后经注浆管路输送到井下工作面的注浆孔内。7.5.3 输浆管路 泥浆泵与地面注浆管之间、主管路与孔口注浆装置之间采用高压胶管、高压快速接头连接；注浆管路经进风斜井接入井下，输送至注浆点；输浆管路路线：浆站皮带长廊副斜井井底车场辅运大巷工作面巷口工作面顺槽钻场孔口。注浆时间 7.6 7.6.1 包括注浆过程所需要的时间和注浆与掘进的间隔时间。7.6.2 关于注浆过程所需要的时间，对于裂隙、孔隙发育的围岩，为防止浆液在巷道内泄漏，注浆时在控制注浆压力和注浆量的同时，还要控制注浆时间。7.6.3 注浆时间不宜过长，对于裂隙不发育的围岩，吸浆速度较慢，浆液扩散较困难，为提高注浆效果应在提高注浆压为的同时适当延长注浆时间。注浆量 7.7 7.7.1 由于围岩岩性、裂隙发育程度、松动范围不同，围岩吸浆量差别很大，同时受注浆压力、注浆时间等因素影响。T/QGCML 27732023 6 7.7.2 为了保证注浆液能将裂隙充填密实，原则上应注到不吃浆为止。8 安全与环境保护 安全管理 8.1 8.1.1 施工中本着“安全第一，预防为主，综合治理”的安全生产方针及时消除安全隐患和避免安全事故发生。8.1.2 机械设备以及材料的运输和保管应注意防火和防振保护，现场用电设施应合理布置，有缺陷的电线严禁使用，高压处应安装醒目牌以防止别人靠近。8.1.3 标语和安全牌应挂于事故地段和关键部位，时刻提醒工人对安全引起注意，以提高他们的警觉性。8.1.4 施工现场应建立安全和环境管理制度，配备专职管理人员，明确管理责任。8.1.5 注浆施工应采取有针对性的安全保证措施和环境保护措施，对重大危险源和重要环境因素应进行辨识，并应制定相应的控制措施和应急预案。8.1.6 注浆作业人员应经岗位培训合格后上岗，特种作业人员应持证上岗，施工前应进行安全教育和安全技术交底。8.1.7 注浆施工过程中应遵守安全操作规程，不得违章作业。应加强安全和环境巡视和检查，发现隐患应立即和整改。8.1.8 注浆作业人员应佩戴安全帽、护目镜、口罩、橡胶手套、围裙、鞋罩和耳塞等防护用品。8.1.9 施工场地应配备专职安全员，负责整个工程的安全生产，现场安全生产管理要求应符合现行国家标准 GB 50656 的有关规定。8.1.10 配电和用电设备必须采取接地或接零措施，控制线路必须安装漏电保护装置。施工注意事项 8.2 8.2.1 高压管线、电气、造孔和高压喷射注浆设备必须加强现场管控。8.2.2 注浆设备和高压管路应安装密封，无泄漏，零部件应紧固无松动。8.2.3 安全阀和压力表应安装正确，安全阀应进行试压检验，应确保在达到开启压力时能卸压。8.2.4 搅拌机运转中不得清理灰浆，清理和维修时，应切断电源，锁好配电箱，挂上“禁止合闸”标牌，并应有专人监护。8.2.5 注浆时应采取下列安全措施:注浆时人员不得在注浆孔附近停留；注浆施工宜有备用水箱和电源，停泵时，应清理注浆泵和注浆管内浆液；当注浆设备和注浆压力骤增大时，应立即停机，查明原因，经卸压后再进行处理；采用孔口封闭注浆方式时，注浆前应检查孔口密封性，并应采取防爆措施。环境保护措施 8.3 8.3.1 本着“文明施工”的原则，保证施工现场的清洁，在钻孔和注浆过程中，钻出的泥地和冒出的水泥浆，及时进行清理，运到指定弃土点，生活垃圾集中堆放，再运走。8.3.2 水泥等细颗粒散体材料应在库内存放或严密遮盖，搅拌区域应设置防尘棚。8.3.3 裸露地面应定期洒水或覆盖，不得焚烧包装材料及其他废料。8.3.4 运输易飞扬的细颗粒散体材料或渣土时，应覆盖或封闭，不得遗漏，装卸时应采取控制扬尘措施，施工车辆应清理干净后驶出场地。8.3.5 场地排水系统应畅通，废浆应排至沉淀池处理，废水应经处理达标后排放，不得直接排放。8.3.6 对腐蚀性溶液，应按国家相关规定进行处置。8.3.7 施工现场噪音控制应符合 GB12523 的规定。施工应采用低噪音机械，当钻机和空压机等噪音超标时，应采取隔音措施。8.3.8 生活区应有专人负责环境卫生，应设置垃圾池和垃圾桶，并定期清理。8.3.9 注浆施工过程中，应采取措施防止浆液泄露，减少对环境污染。T/QGCML 27732023 7