矿井帷幕注浆堵水施工技术的应用.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流矿井帷幕注浆堵水施工技术的应用.精品文档.目 录第一章 综述31.1煤矿涌水灾害治理形势分析31.2我国当前矿井水害治理现状31.3课题背景4第二章 堵水方案的比选6第三章 注浆机理分析83.1注浆的概念83.2注浆的分类83.3 注浆的机理和分类8第四章工艺流程及操作要点104.1工艺原理104.2工艺流程104.3止浆墙的设计104.4注浆参数的选择104.5注浆材料的选择14第五章 帷幕注浆堵水施工要领175.1 止浆墙的施工175.2 注浆参数的现场测定与修正185.3 注浆钻孔的施工185.4 注浆前压水试验195.5 注浆195.

2、6 帷幕正前方的封堵注浆205.7 注浆效果检验215.8 帷幕效果检验215.9 止浆墙的撤除，进行下一段帷幕注浆225.10 施工注意事项22第六章 施工劳动组织24第七章 主要材料与设备257.1 注浆泵257.2 钻机257.3 打钻供水采用系统供水257.4 孔口管、混合器、抗震压力表、高压胶管257.5 主要材料26第八章 主要质量控制措施278.1 质量控制标准278.2 质量控制措施27第九章 主要安全保证措施28第十章 效果分析2910.1 经济效果2910.2 社会效果2910.3 节能及环保效果30第十一章 取得成果及创新点3111.1 取得成果3111.2 创新点311

3、1.3 应用实例33参考文献35第一章 综 述1.1 煤矿涌水灾害治理形势分析煤矿涌水灾害是指矿山在建设开发过程中，不同形式、不同水源的水通过某种途径进入矿井，并给煤矿建设和生产带来不利影响和灾害。并不是所有的矿井都存在水害，矿井水害的形成和发生是建立在特定的环境和条件之上的。造成矿井水害的主要水源有大气降水、地表水、含水层水、岩溶陷落柱水、断层水、以及旧巷或老空区积水等。近年来，随着煤炭资源的需求量增大和矿井向深部延伸，煤矿涌水灾害已成为煤矿安全杀手的主要灾害之一，其已成为我国乃至全世界主要产煤国家影响安全生产的主要因素。据统计，至2010年3月28日，王家岭煤矿发生透水事故造成38名矿工遇

4、难以来，全国发生大大小小透水事故数10起，伤亡人数上百人，造成经济损失上亿元。在目前我国的重点煤矿中，存在涌水灾害的矿井占了很大一部分比例，造成一次性死亡超过10人以上的矿难仅次于煤与瓦斯突出和瓦斯爆炸事故。在我国南方特别是重庆地区煤矿中，很多矿井开拓水平都已进入地下水位线以下，导致涌水灾害日趋严重，如磨心坡矿、盐井一矿、盐井二矿。此外，这些矿井又多以斜井开拓为主，且斜井坡度较大，施工条件差。斜井在下行掘进过程中，若遭遇涌水灾害，则受到的安全威胁十分巨大，同时斜井涌水处理难度高，处理不当可能导致淹井等重大人员伤亡和财产损失。1.2 我国当前矿井水害治理现状当涌水量很大，仅靠排水已不可能解决或有

5、安全威胁时，采用注浆堵截水源通道，然后再进行排水，是矿井防治水害的重要手段之一。我国是世界上矿井涌水灾害最严重的国家之一，尽管现在国内许多煤矿针对矿井涌水已经建立了一套治水施工措施，但目前的治水施工依然存在诸多不足之处，而且大部分治理也是只治标不治本，不符合煤矿“长治久安”的建井要求。对那些涌水量大、造成涌水威胁高的矿井，除了常规的疏干排水措施外，还必须寻求一种疏堵相结合的方法进行堵水，即帷幕注浆堵水施工技术。矿井进行帷幕注浆堵水具有如下几个方面的作用：一是通过帷幕注浆堵水后，可降低井下水的涌出量，从而减少矿井涌水带来的伤亡事故及重大恶性事故的发生，为煤矿安全生产创造一个有利的环境；二是注浆堵

6、水后，可降低地表水的流失造成水井干涸、地面塌陷等一系列环境问题，从而减少了对生态环境的破坏。帷幕注浆堵水技术在我国始于上世纪70年代,之后经过30年的发展，在相关工程技术人员的不断努力和完善下，注浆材料、注浆机械和注浆工艺都得到了很快的发展，使许多矿山工程施工中，注浆技术得到了很好的应用。但由于影响注浆效果的因素很多，因而在部分工程注浆施工中也出现了许多问题,从而也阻止了注浆技术的发展,例如重庆地区自八十年代以来,就很少采用帷幕注浆堵水这一施工方法。由于注浆浆液在在裂隙中的运动过程极为复杂，使得岩体注浆在很大程度上一种非可控制注浆，人们只能间接判断注浆固结体的形状和尺寸，这使注浆特别是帷幕注浆

7、存在很大的盲目性。注浆效果以及帷幕的效果很大程度上依赖于工程技术员对注浆工艺的把握，因此施工技术的发展需要人员不断的大胆尝试、总结和研究。1.3 课题背景磨心坡胶带斜井工程位于重庆市北踣区东阳镇磨心坡街道磨心坡矿，属天府矿业公司磨心坡矿技改工程。该斜井是解决目前磨心坡矿主平硐运输能力严重不足的问题而设计，斜井从地面+230m工业广场开口，落平于-220m水平，设计全长共计2227 m，断面13.51m2，巷道倾角11.17。原施工单位在2007年9月20日中班施工到K1+114m时，工作面炮孔内穿水，导致淹井且在K1+093m处垮塌造成全断面填塞。我公司于2007年10月28日接手该工程，经专

8、业堵水单位的治理，K1+082mK1+114m段的堵水和K1+093m垮塌段处理基本完成。2008年6月23日开始从K1+114m开始恢复施工，当下行施工至K1+146m遭遇特大涌水灾害，一般涌水量80100m3/h，最大涌水量320m3/h，造成淹井、大量设备淹没损坏等严重影响，工程被迫停工，停工时工作面涌水量已达120 m3/h，下行施工已无法进行。通过对该K1+146m处工作面岩性与对应地面及磨矿+230平硐段岩性对比分析得出，巷道为穿层掘进，岩层软硬交替，经地面探勘，对应岩层的地面露头显示，工作面前方36m为强风化粉砂状的碎岩，岩性主要为泥岩及黄砂岩，黄砂岩层理发育岩层中夹有大量黄泥，

9、其特点是松软、破碎、透水性强。对应磨心坡矿+230平硐段长年有较大淋水水量约50m3/h，雨季水量有增加现象。经现场进行导通测量证明K1+146m处工作面涌水与磨矿+230平硐淋水导通。说明工作面涌水主要为裂隙涌水且涌水有补充水源。该处工作面对应地表高度约500m，对应井口标高222m净水压达到2.25Mpa。巷道将穿越含水流砂层。该段围岩构造节理、层理发育，巷道岩石破碎，围岩稳定性差，岩透水性强 ，施工十分困难。为了确保该段施工的顺利通过，决定该段实施帷幕预注浆，对工作面前方的围岩进行分段固结、封堵，分段掘支。 图1.3-1：涌水后被淹的巷道第二章 堵水方案的比选注浆堵水是将水泥浆或化学浆通

10、过管道压入井下岩层空隙、裂隙或巷道中，使其扩散、凝固和硬化，从而岩层具有较高的强度、密实性和不透水性，达到封堵截断补给水源和加固地层的作用，目前，注浆堵水已广泛用于矿井井筒注浆，封堵突水点，恢复被淹矿井，井巷堵水过含水层或导水断层，帷幕注浆堵水截流，减少矿井涌水量、底板注浆加固防止突水等方面已取得良好的效果。技术组通过分析讨论，决定从以下两个方案中择优选择：方案一：工作面后注浆堵水施工方案工作面后注浆堵水施工方法，是采用强行通过后再对局部出水点进行注浆封堵的施工方法。优点：注浆量小，投入小，施工操作较为简单，对工人技术要求较低缺点：（1）该段岩性松软、破碎、裂隙发育，施工安全和质量不能保证；(

11、2)支护后巷道出现散漏，难以确定出水点，堵水的结果是制标不制本，一般只能减小帮顶的漏水，而整个井筒的涌水并不能得到明显的减少；(3)施工期间的排水系统配置要求很高；(4)施工过程中的劳动条件较差；(5)施工过程中若遇较大裂隙大量涌水出现，极易导致井筒被淹，造成重大的经济损失。(6)后注浆揭露裂隙较多，存在多个裂隙封堵注浆，存在串浆跑、漏浆现象致使注浆压力扩散半径达不到要求。不能有效降低涌水量和排水费用。同时后注浆对单一出水点周围的支护要求较高，要确保出水点周围支护大于注浆压力，才能保证注浆效果。支护成本势必增加。后注浆注浆材料采用水泥浆封堵裂隙，由于水泥浆凝固时间较长不能及时有效封堵，可能增加

12、化学浆液补充注浆，化学浆液成本较高。方案二：工作面超前帷幕预注浆堵水的施工方法工作面超前帷幕预注浆堵水的施工方法，是在巷道掘进开挖前对巷道前方岩石进行预注浆。优点：(1)注浆后使岩石裂隙得到有效加固；(2)巷道涌水得到了有效的封堵，在注浆控制范围内掘进过程中可避免较大涌水的出现，实现打干井的目的；(3)改善了巷道围岩力学性能，增加了围岩强度，确保施工过程中的安全。(4) 工作面超前帷幕预注浆堵水能同时封堵巷道前方多个裂隙，注浆压力、扩散半径能保证。同时跑漏浆现象能通过止浆墙有效控制从而降低注浆成本和排水费用。工作面超前帷幕预注浆堵水后巷道前方裂隙通过浆液的充填与岩层形成整体，有一定的自稳能力，

13、能降低支护成本。注浆材料可直接选用水泥浆液对前方多条裂隙进行进行注浆，水泥浆液成本较低。结合本工程地质和情况，本着“安全第一、预防为主、综合治理”的原则，同时兼顾经济效益，决定采用的是帷幕预注浆堵水施工方案进行堵水。第三章 注浆机理分析3.1 注浆的概念注浆是将具有充满胶结性能的材料配成浆液，以泵压作为动力源，用注浆设备通过注浆管将其注入到加固对象，浆液以渗透、充填、压密等方式进行扩散，通过材料自身凝结、硬化、使其与被加固对象胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、抗渗性好的一个结合体。3.2注浆的分类3.2.1 注浆的基本分类根据占位方式的不同，可将注浆分为两大类：非压力注浆和压力注浆（通常

14、称为注浆）。非压力注浆是指浆液渗入充填裂隙或堆积空洞，排除地下水和气压，起到包围胶结土粒的作用，并形成强度大、防水性能好的混合固结体。它属于非强制性注浆。压力注浆是指用压力驱使能固化的浆液注入各种土介质扩展或充填各种孔隙，并通过胶结、压缩和挤密以达到改善土体的物理力学性质的注浆方法。【结论】结合该工程特点，本工程涌水点埋深大，水压高，因此应采用压力注浆。3.3注浆的机理和分类注浆处理的对象是岩石裂隙或软弱土，其机理特性更强调了占有空间，称为占位机理。注浆对岩石裂隙或土体的占位方式可简单归纳为充填、胶结和挤密。充填是浆液灌入介质孔隙，使土体原有的空隙、裂隙或其它空间得到充填；胶结则强调可固化的浆

15、液材料将母体胶结成更高强度的复合体；挤密是浆液材料不断增加，而基本原有空间压缩，含水量降低的占位过程。注浆的占位是可重复和注浆的进行而动态变化的性质。例如，即使早期的渗透注浆，随着不断的重复将向劈裂注浆发展，其占位方式也会由充填、胶结压实挤密发展，注浆的影响范围也越来越大。根据浆液的占位方式将注浆分为渗透注浆、压密注浆和劈裂注浆3类。现在我国常用的注浆方式为渗透注浆和压密注浆。附表3.3-1 注浆原理分类分类非压力灌浆压力灌浆（注浆）工法充填、电化学灌浆渗透注（灌）浆压密注（灌）浆劈裂注（灌）浆压力低-无压低压中-低中-高浆体流动方式电流渗流为主射流渗流射流为主重力流（稀浆）混合（浓浆）渗流为

16、辅浆体占位机理极端适应性适应性 强制性充填空间充填、渗透 渗透置换劈裂 劈裂置换加固体形态原空间形态充填胶结孔隙的块体浆泡浆支浆团浆支浆团浆脉改良机理充填、胶结充填胶结、挤密为辅挤密为主、胶结为辅胶结为主、挤密为辅加固对象岩石或硬土层砾、砂性土松软土各种土性【结论】根据该工程特点，工作面前方36m为强风化粉砂状的碎岩，该段围岩构造节理、层理发育，岩石破碎，因此采用的是渗透注浆。第四章 工艺流程及操作要点4.1 工艺原理在斜井下行掘进进行堵水的施工中，针对前方裂隙或含水层地质状况，进行堵水方案的确定，并通过止浆墙设计、科学合理选择注浆参数、注浆设备、注浆材料、注浆参数修正、现场效果检验等程序，有

17、组织、有次序地完成整个堵水施工。在帷幕注浆设计中，浆液扩散半径通常通过理论公式计算并结合现场注浆试验来确定。设计的关键是止浆墙和如何合理地确定注浆孔孔距、孔数，既要满足防渗要求，又要安全经济。4.2 工艺流程止浆墙的设计和施工开孔（孔口管安装）钻孔压水试验钻孔清洗注浆（制浆、调整水灰比、压力）闭管封浆拔管（第一段注浆结束）下一段施工，重复上面操作完成所有段注浆，含水层过完。4.3 止浆墙的设计止浆墙是工作面保护岩柱不足，不能承受注浆压力，而采用人工浇筑在工作面的挡水墙。主要目的是为了防止工作面有裂隙时跑漏浆，致使注浆压力、扩散半径达不到要求。同时是为了有效将涌水控制在静止状态下使注浆效果更好。

18、止浆墙厚度确定：B= （式4.3-1）式中： B 止浆墙厚度，m； P 注浆终压，Mpa； S 断面面积，m2； 过载系数；岩石允许抗剪强度，砂质泥岩、泥岩取3MPa；L巷道周边长度，m；通过计算得出止浆墙厚度，以磨心坡胶带斜井为例，止浆墙采用C20混凝土浇筑，厚3.0m能承受注浆终压。4.4 注浆参数的选择4.4.1 帷幕预注浆分段长度的选择注浆段长是指一次注浆的长度,段长太大，浆液在一定注浆压力下，大裂隙扩散远、小裂隙扩散近，上部裂隙吸浆多，下部裂隙吸浆少，对裂隙不能进行有效的封堵达不到注浆效果，原则是围岩软，分段短一些，若围岩相对较硬，可适当长一些。图4.4.1-1：分段长度示意图根据工

19、程特点，本次堵水前方共穿越67m含水层，分段长度按1015考虑，共通过5个帷幕注浆段完成施工。4.4.2.扩散半径的选择扩散半径是指注浆时浆液的理想渗透半径。扩散半径同时也是控制注浆范围的重要因素，注浆质量要求在规定的注浆范围内不能出现空白区。扩散半径根据注浆终压、浆液渗透系数确定。以磨心坡胶带斜井为例，考虑支护锚杆长度为2.0m及放炮对周边围岩的扰动影响，防止支护打穿涌水及炮后震动后淋水增加，要求帷幕预注浆形成的幕墙不小于3 m，单孔注浆扩散半径的确定主要是考虑选用不同的注浆材料的渗透性及不同岩层的裂隙率所确定的。本方案选择的参数如下：1）单孔注浆扩散半径：2 m终孔位置超出巷道断面轮廓线2

20、 m；2）每段注浆孔数：14+4个；3）检查孔：3-6个附图4.4.2-2：扩散半径示意图4.4.3.注浆压力注浆压力对浆液扩散、裂隙充填，起着决定性作用，只有足够的压力，才能克服静水压和地层阻力将浆液注入岩层中，以保证注浆帷幕圈的形成。据经验公式，参照建井工程手册注浆压力由下式计算：P1= P（0.5-1.5）Mpa（4.4.3-1）P2= P（1.5-2）kg/cm2（4.4.3-2）P3= P（2-3）kg/cm2（4.4.3-3）式中：P1注浆初压MPa P 静水压 MPa P2 注浆正常压MPaP3注浆终压MPa因为注浆终压应为静水压力的23倍。一般来讲，注浆压力可人为控制，注浆压力

21、应由低向高逐渐过渡，在注浆开始时，注浆压力要控制低一些，一次注浆达不到终压而注入量较大时可在低压下结束注浆，而后复注，直到该孔段达到终压。工作面超前预注浆压力的主要影响因素是岩层裂隙大小，浆液的浓度和注浆量，裂隙大小不易控制，所以通过掌握浆液的浓度的变化及调节泵量的大小来控制压力的变化。4.4.4.浆液注浆量浆液注浆量采用下列公式计算：单孔注入量：Q=A.L.R2.B. C（4.4.4-1）式中：A浆液损失系数（1.21.5）； L注浆段长度m； R浆液扩散半径（35m）； 岩石裂隙率（0.53%）；B 浆液充填系数（0.80.9）；C 复孔注浆量（1.11.3）；注浆段总注入量（Q0）：Q0

22、= Q n m（4.4.4-2）式中：Q浆液损失系数（1.21.5）； n每段注浆孔孔数m； m注浆段数；针对本工程而言 Q=1.35113.14225%0.851.2=9.51m3注浆段总注入量（Q0）： Q0= Q (14+4) 4=684.72 m3以上皆是按理论及经验公式计算，因受到各种地质因素的限制，与实际存在着一定的差异，故将浆液注入量能以完全封堵水并不浪费材料的前提下为依据。4.5 注浆材料的选择注浆材料是浆材料注浆堵水工程中的一个重要组成部分，它关系到注浆工艺、工期、成本及注浆效果,直接影响注浆经济指标。4.5.1浆液组成注浆材料是注浆堵水工程中的一个重要组成部分，它关系到注浆

23、工艺、工期、成本及注浆效果,直接影响注浆经济指标。1)水泥：采用新鲜525#普通硅酸盐水泥，浆液水灰比为1:1或0.8:1；2)水玻璃：采用液体硅酸钠型的水玻璃，浓度为4045Be之间，模数2.83.2之间。水泥中加入水玻璃有两个作用，一是作为速凝剂使用，另一作用作为主材料使用，也就形成了本案中的水泥+水玻璃双液浆，俗称CS浆液（C代表水泥，S代表水玻璃）。CS浆液克服了水泥浆液凝结时间较长，难以控制，注入地层后易被地下水稀释，无法保持其原有胶凝化性能的缺陷。CS浆液的出现是水泥注浆的大发展，提高了效果，扩大了适用范围。CS浆液不仅具有水泥浆液的全部优点而且兼备化学浆液的某些优越性，例如凝结时

24、间快，可以从几秒到十几分钟内准确控制，结石率可以高达95%98%，可用于防渗和加固注浆，在地下水流速较大的地层中，采用这种混合型浆材还可以达到快速堵漏的目的。结石体强度高，特别是早期（1d、3d、7d）强度高，抗压强度增长率快，可注性也明显提高。除在基岩裂隙和较大含水层使用外，还能在中粗砂中灌注。水泥和水玻璃浆液的可注性介于水泥和水玻璃之间，材料来源丰富，价格低廉，对地下水和环境无污染。因此建议优先选用水泥水玻璃浆液双液注浆，同时适当增加化学浆，化学浆主是要弥补水泥浆的不足，解决水泥浆的凝结时间较慢，出水点距工作面较近时的封孔扩散半径较小的问题。4.5.2浆液特点1.浆液可控性好，凝胶时间可准

25、确控制在几秒至十几分钟的范围内；2.浆液结石体强度高，可达到1020Mpa；3.浆液的结石率高，可达到100%；4.结石体的渗透系数小，103cm/s；5.该浆液适宜于0.2mm以上裂隙及1mm粒径的砂层中使用；6.材料来源丰富，价格便宜，浆液对地下水和环境无污染。4.5.3配合比设计CS浆液强度随水泥浓度的增加而增加，当使用浓水泥浆时（水灰比0.5），随水玻璃浓度增加，抗压强度提高；在使用稀水泥浆时（水灰比1.5），由于水泥与水玻璃化学反应存在适宜配合比，因此相应的使用低浓度水玻璃溶液也能达到较高的抗压强度。若使用高浓度水玻璃溶液反而降低抗压强度。水泥浆与水玻璃体积比也影响其抗压强度，由于两

26、者反应存在适宜的配合比，在这个条件下完全反应，凝胶时间短，抗压强度高。以磨心坡胶带斜井水害治理为例，其浆液配比如下：先把水玻璃按上述方法调到需要的浓度，再按0.8:11:1的水灰比调好水泥浆液。注浆时，一个吸浆管吸水玻璃，一个吸水泥浆液，两种液体的体积比为C:S=1：0.51:1.4.5.4浆液的反应机理水泥的凝结和硬化，主要是水泥水化析出凝胶性的胶体物质所引起的，在硅酸三钙水化过程中产生氢氧化钙。当水玻璃加入，水玻璃与新生成的氢氧化钙反应，生成具有一定强度的凝胶体水化硅酸钙，反应式如下：Ca(OH)2+Na2OnSiO2+mH2OCaOnSiO2 mH2O+2NaOH（4.5.4-1）随着氢

27、氧化钙的逐渐生成，氢氧化钙与水玻璃之间的反应继续进行。而后者反应较快，胶质体越来越多，强度也随之升高。故CS浆液的强度，初期为水玻璃与氢氧化钙的反应起主要作用，后期则为水泥本身的水化作用。因水泥水化过程中只有硅酸三钙生成氢氧化钙，水玻璃过多，会稀释整个体系，以致强度下降，因此过量无益有害。根据注浆工程的需要以及水泥水玻璃浆液的特点，凝胶时间和抗压强度是水泥水玻璃双液注浆技术的基本性能，一般都注重凝胶时间和抗压强度这两种性能。影响这两种性能的因素很多，下面分别讨论：凝胶时间 凝胶时间是指水泥浆与水玻璃相混合时起至浆液不能流动时止的这段时间，水泥水玻璃浆液可以从几秒到十几分钟内准确控制。影响其凝胶

28、因素有水泥品种、水泥浆液浓度、水玻璃浓度、水泥与水玻璃的浆液比及浆液温度等。一般来说，水泥浆液越浓，反应越快；而水玻璃则是越稀释反应越快。当其他条件相同时，水泥浆与水玻璃的体积比从1：0.31.1的范围亦呈直线趋势，即随水玻璃用量减小，凝胶时间短。抗压强度 CS浆液结石体的强度高，尤其是早期强度高且增长快。影响结石体强度的因素基本上与影响凝胶时间因素相同。对于这类浆材，决定结石大小的关键因素仍然是水泥浆的浓度，水玻璃则是促使浆液早凝的因素。但应注意，并不是所用的水玻璃越多，浆液凝结就越快，在某些情况下则呈现相反的规律。第五章 帷幕注浆堵水施工要领5.1止浆墙的施工止浆墙的浇筑必须严格控制好配合

29、比、水灰比，采用振动器振捣使混凝土密实。浇筑止浆墙时为防止注浆压力较大破碎止浆墙强度，可在止浆墙浇筑段施工树脂锚杆、地桩外露300500mm与止浆墙形成整体，止浆墙必须浇筑在基岩上。浇筑止浆墙时根据工作面涌水、出水点情况设置泄水管。同时根据注浆钻孔设计，预埋导管。导管方位、角度必须符合钻孔设计，导管外端焊接法兰盘。由于混凝土墙与巷道开挖面周边密封不够严密，尤其是巷道顶部混凝土不能有效接顶导致注浆时周边跑、漏浆严重。因此，在止浆墙养护好后应对止浆墙周边进行小导管注浆。止浆墙的浇筑由于受施工场地的限止而且有涌水水灰比难以控制，建议适当加厚止浆墙以保证注浆压力。止浆墙浇筑应连续浇筑，整体密实与巷道周

30、边要连接牢固。小导管注浆管根据止浆墙厚度不同设置，采用32mm焊接钢管制作。风钻沿止浆墙周边打眼埋管进行注浆，埋管时采用快速产生强度的材料（水不漏）进行封孔。注浆采用化学浆注浆（美固364或马丽散E）。待止浆墙周边加固注浆完成后，对止浆墙与工作面岩面通过导管进行充填注浆。加固、充填注浆完成后对止浆墙进行压力测试，即关上止浆墙上所有导管、泄水管，观测止浆周边、墙体、后方是否有漏水、开裂现象。如有漏水、开裂形象必须打开泄水管对后方漏水、开裂部位进行加固注浆，直到试压进后方无较大涌水、开裂现象后再进行施钻作业。如左 图5.1-1：已施工好的止浆墙（混凝土结构-磨心坡矿）采用混凝土浇筑的止浆墙适用于涌

31、水量较大（如大于100m3）、围岩破碎的地段，若围岩条件好，涌水量较小，为经济合理，可通过计算和验证，合理设置止浆墙，以达到安全、经济、便捷的目的。如下图采用的是密闭砖墙：图5.1-2：已施工好的止浆墙（密闭砖墙-用于四川宜宾金堂煤矿）5.2 注浆参数的现场测定与修正先对目前工作已穿水的钻孔进行不低于5MPa的单液或水泥+水玻璃双液压浆止水。在距注浆孔相距0.5m、1.0m、2.0m打孔，检测在什么孔距和孔深处见水，以此获取合适的注浆压力和渗透半径。如果水泥+水玻璃双液注浆，注浆压力达到10MPa，渗透半径仍达不到要求，就改用化学浆，改用后仍达不到，就调整孔距。获取基本参数后，确定初步的分段帷

32、幕孔数。如果测试过程中未达到设定压力和渗透半径工作面就出现跑浆、崩塌等现象，必要时对工作面实施喷射砼或止浆墙封闭处理。然后继续测试，直到取得合适的参数为止。5.3 注浆钻孔的施工注浆钻孔根据巷道轮廓进行放射状布置，保证帷幕厚度。注浆钻孔采用较大孔径的机械施工。钻孔较大能增加浆液的扩散，进一步提高注浆效果。钻孔施工必须严格控制好钻孔角度、深度。打钻过程中要认真观测孔内涌水、岩石情况、涌水点位置、终孔位置。钻孔时涌水量超过5m3/h时必须停钻进行注浆。注浆完成后浆液终凝后继续施工该孔，如遇水重复注浆、施钻，直至达到终孔位置。如施工至终孔位置该孔未出水，也必须进行注浆且注浆压力必须达到终压。钻孔施工

33、由上至下的施工原则进行施工。同时施工多个钻孔时要错开开孔位置、时间避免同时钻进，造成注浆时串浆。如在导管周边加孔时，应先用钻机进行扩孔，23m预埋好导管。导管采用水不漏进行封孔，导管内采用双液浆注浆充填使导管与止浆墙连接成整体。待导管稳固后沿导管施工帷幕钻孔。同时应延巷道走向方向均匀布置钻孔，控制巷道前方涌水，为下一循环施工做好准备工作。图5.3-1 施工下部帷幕注浆孔5.4 注浆前压水试验注浆前压水是将裂隙中松软的泥质充填物推送到注浆范围外，从而提高注浆质量和堵水效果。对大裂隙，压水时间为10min20min；中小裂隙，需15min30min或更长一些。重复注浆钻孔压水时间适当延长30min

34、60min。压水时压力应由小增大，最大不超过注浆终压。5.5 注浆水泥浆按配比要求，经搅拌后放入储浆桶内，把注浆泵和搅拌系统放在距工作面20m处，安装两趟1寸高压胶管，高压胶管两端与注浆泵连接，另一方与混合器连接，再连接到孔口管上形成注浆系统，前后通过信号系统连接，开、停泵注浆。水泥浆和水玻璃通过两趟高压胶管经注浆混合器注入到注浆孔内，每次注浆开始，先用稀浆注入，根据注浆时的变化，进行配比，注入浓浆，随时掌握注浆流量和压力变化，直到压力达到设计要求停止注浆。水泥浆液与水玻璃在混合器内混合后，成为混合双液浆，开始发生化学反应，经高压胶管，孔口管由钻孔进入含水裂隙，扩散充塞裂隙并固化，把裂隙水堵住

35、，形成隔水注浆帷幕。混合器安装在距注浆孔一侧。注浆必须坚持连续注浆，保证浆液的渗透半径，浆液应由稀变浓。注浆结束标准：注浆压力必须达到注浆终压。实际浆液注入量大于或接近设计计算的注入量，注浆压力呈规律性增加，并达到注浆设计终压，达到注浆终压时最小吸浆为60120L/min，维持注浆终压和最小吸浆量的时间为10min20min分钟，最大30min。注浆结束后必须立即对管道进行清洗，防止堵塞管路。注浆后及时整理注浆资料。注浆程序如下：开孔（孔口管安装）钻孔压水试验钻孔清洗注浆（制浆、调整水灰比、压力）闭管封浆拔管图5.5-1 正准备注浆和正在注浆的帷幕孔5.6 帷幕正前方的封堵注浆5.6.1目的帷

36、幕正前方帷幕预注浆的目的是确保帷幕后，巷道前方开挖不突水、二是形成下分段帷幕施工的止浆墙，（若下一段帷幕施工发现该止浆墙固结不理想，必须先补强，再帷幕施工）。5.6.2施工方法1.延工作走向布孔；2.扩散半径为2.0m时，均匀布置4个孔；3.在距孔底3米处设止浆塞，只对前端进行注浆。如下图图5.6.2-1 正准备注浆和正在注浆的帷幕孔5.6.3注浆结束的标准1.一般认为实际浆液注入量大于或接近设计计算的注入量；2.注浆压力呈规律性增加，并达到注浆设计终压；3.达到注浆终压时最小吸浆为60120l/min；4.维持注浆终压和最小吸浆量的时间为1015分钟。5.7注浆效果检验注浆的目的就是在含水裂

37、隙地层形成一个基本不透水的注浆帷幕，为掘进创造一个涌水较小的工作条件。通过对注浆施工技术资料的分析，水文地质条件的变化和巷道实际掘进观察分析来检查注浆效果及质量。5.7.1注浆压力的变化在整个注浆过程中，以各孔各次注浆压力的变化来判断分析是否随着注浆孔数的增多，注浆压力越来越高，则说明岩层裂隙被充填堵实，注浆效果会较好。5.7.2注浆量的变化随着注浆的过程，后期孔的注浆量比前期孔存在明显的减少，说明帷幕逐渐形成。5.7.3钻孔涌水量的变化钻孔涌水量由大到小逐渐减少，最后接近或达到结束注浆的标准。5.7.4各孔注浆次数的变化各孔注浆次数由多变小，最后可能达到一次到底，巷道含水层涌水量5m3/h，

38、认为合格。5.8 帷幕效果检验帷幕效果检验是检查是否漏水，扩散半径是否达到要求的重要手段。效果检验根据钻孔布置情况，在两孔之间从新布孔施工至帷幕钻孔长度，观测是否有涌水情况，对施工相邻两个孔进行压水试验，注水压力若大于静水压，检验合格。必要时采用物探仪进行检查和分析。只有在达到注浆效果后再进行掘进施工，判断注浆结束的标准按照以下步骤实施：5.8.1在已形成的帷幕圈内，均匀布置检验钻孔。同时应根据注浆时主要涌水点分布情况增加检验钻孔。结全本工程实际检验钻孔分别在两帮、顶、底造4个孔，每个点在两个注浆孔之间打一个帷幕设计深度的孔，检查是否漏水、若不漏水，再进形5MPa的压水测试，待20分钟，稳压不

39、吃水，判定为合格，否则继续补孔注浆，直至达到要求。5.8.2工作面前方至少打两个8.0m左右的孔，观察是否穿水，对其中1个孔进行压水试验，看另一个孔是否出水。若另一个孔出水量与压入的水量一致，说明帷幕已形成。5.8.3注浆效果报测及掘进注浆段的效果经工作面预注浆后，预计堵水效果能达90%以上，在掘进期间，现场应组织专人观测效果，包括注浆段的涌水量，浆液充填情况，地层裂隙发育情况，岩层的变化情况等，以便为下次注浆总结经验提供依据。5.9 止浆墙的撤除，进行下一段帷幕注浆若该段帷幕注浆达到效果后，说明该段注浆完成，则撤除止浆墙，重复上述要求，进行下一段帷幕注浆，直到整个含水层安全顺利的通过。5.1

40、0 施工注意事项5.10.1同时打穿多个裂隙涌水，涌水突然增加造成现场设备被淹，施工钻孔时应坚持有水就堵的施工原则，套孔施工至设计终孔位置，保证注浆控制范围。同时在增加钻孔时应先扩孔埋设导管后，在向前施工帷幕钻孔，防止遇较大涌水封孔困难。同时预埋导管时应严格按钻孔设计定位，确保施工钻孔的准确性。5.10.2止浆墙厚度不足，跑、漏浆严重在施工第二阶段帷幕注浆时，现场工作面岩石有所好转，无明显涌水。为节约止浆墙浇筑时间，利用工作面岩柱将止浆墙浇筑厚度从3.5m调整至1.5m进行施工。在进行帷幕注浆时，注浆压力将混凝土墙体挤开裂，造成整个工作面多处跑、漏浆，材料浪费严重。不能达到注浆压力，不能满足注

41、浆效果。事故发生后，将原止浆全部拆除，从新浇筑3.5m厚止浆墙，顺利完成了第二阶段帷幕注浆。5.10.3 未坚持连续注浆，扩散半径未达到，增加帷幕钻孔在进行帷幕注浆时，由于是交接班时间，早班人员提前下班，导致该孔停注浆1.5h，中班人员到达现场后继续注浆，由于达到初凝，未能注入浆液，但注浆压力能达到设计终压。根据早班注浆量、注浆压力分析该孔扩散半径未达到设计要求，造成孔周边形成空白带，在开挖施工时有出水的可能。因此必须进行复孔、注浆，达到设计注浆压力。5.10.4 对含水层巷道施工采用预防为主，先堵后掘的方案是避免大量穿水后导致井筒被淹的有效方法。初步的地质资料显示，磨心坡煤矿胶带斜井工程穿越

42、150余米的富水破碎带，由于前期施工各方对治水工作的认识不足，工作重点放在强行穿过后再想办法，结果是欲速则不达，导致巷道垮塌和淹井事故的发生。前期已揭露含水的巷道，实施后注浆的效果不理想，堵水的结果是制标不制本，只是减小帮顶的漏水，而该段井筒的涌水并没有得到明显的减少。5.10.5加强效果检验，确保帷幕效果是帷幕注浆施工的关键。应均匀合理布置检验钻孔的位置、长度。对施工过程中涌水较大的部位应增加布置有针对性的检验钻孔以达到检验的准确性。5.10.6 注浆材料的合理选择和合理搭配是达到扩散半径的保证措施。建议措施是：一是发现较厚裂隙时改用渗透性更强的化学浆液；二是采用水利冲孔软化黄泥后在注浆；三

43、是开挖后及时封闭尽量减少水对裂隙黄泥的浸泡冲洗防治透水事故的发生。第六章 施工劳动组织斜井下行掘进帷幕预注浆堵水施工按照三八作业制，其劳动力组织见表6-1表6-1 斜井下行掘进帷幕预注浆堵水施工劳动组织表序号工种每班人数每天人数1钻工392灰浆搅拌工263放浆工264造浆配比工135司泵工136注浆工267水玻璃配比工138记录员139电钳工2610技术员1111安检员1312地质工1313材料员1214总指挥0115合计1955第七章 主要材料与设备7.1 注浆泵注浆泵必须满足注浆压力及注浆材料的要求。注浆时采用两台注浆泵，防止其中一台出现故障另一台能及时恢复注浆。建议选用风动注浆泵和液压注

44、浆泵各一台，如液压注浆泵ZYB-70/100SK、风动注浆泵ZBQS-12/10各一台；注浆泵的型号根据注浆压力进行适当调整，可自行选择中压或高压的注浆泵，如在我公司纳佐煤矿采用的TTB100/20中亚变量注浆泵等。表7.1-1：注浆泵主要性能参数项 目主要技术参数ZYB-70/100SKZBQS-12/10排浆量（升/分）7025.6最大压力（兆帕）1019配用电机（KW）15耗气量（m3/min）3外形尺寸(长X宽X高) mm1350*1000*890560*630*1100重量（kg）700957.2 钻机选用ZDY-750型液压探水钻两台（一台备用）。最大钻进深度（50mm钻杆） 15

45、0m；开孔直径 89mm可根据现场施钻难度，选择更大钻进深度的钻机。7.3 打钻供水采用系统供水7.4 孔口管、混合器、抗震压力表、高压胶管7.4.1 孔口管、注浆孔、加固孔：选用自制的1.2寸钢管制做的孔口管，泄水孔选用3寸钢管制做孔口管，其长度为2m；7.4.2 混合器：选用人字型三通混合器；7.4.3 抗震压力表：选用YK-1型耐压250kgf/cm2的抗震压力表；7.4.4 高压胶管：选用219210双层钢丝编制的高压胶管；7.5 主要材料斜井下行掘进帷幕预注浆堵水施工方案所使用的主要材料为水泥、水玻璃、马丽散、美固364等。第八章 主要质量控制措施8.1 质量控制标准斜井下井掘进帷幕

46、预注浆堵水施工质量标准符合国家质量规范和行业强制性条文要求，所执行的标准是煤矿井巷工程施工规范GB50511-2010、煤矿井巷工程质量验收规范GB50213-2010、煤矿安全规程、煤矿建设安全规范AQ1083-2011、煤矿防治水规定和煤炭建设工程质量技术资料管理规定与评级办法。8.2 质量控制措施8.2.1施工帷幕钻孔后，必须第一时间对帷幕钻孔进行注浆封堵，套孔施工至设计终孔位置，保证注浆范围。8.2.2加强施工原材料管理，严把原材料质量关，凡进场材料如砂、石、水泥、外加剂等，使用前必须按规定进行抽样检查，确认符合要求后，方可使用；对不符合要求，没有出厂合格证及试验合格报告的材料不得使用。8.2.3高压输浆管、高压球阀等必须采用正规大厂的产品