主井井筒壁后及壁间注浆施工、安全、技术措施.docx
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1、 主井井筒壁后及壁间注浆施工、安全、技术措施 主井井筒壁后及壁间注浆施工、安全、技术措施 一、工程概况 中电投宁夏青铜峡能源铝业集团有限公司红一煤矿建立规模2.4Mt/a,主井井筒净直径为5.8m,井筒实际深度为478.5m,井筒均采纳冻结法施工,冻结深度为412.0m。 依据井筒检查孔报告分析,井筒基岩段揭露地层岩性主要为粉砂岩和页岩,岩体裂隙发育,含水丰富。对于基岩段的冻结孔,在冻结壁解冻后,冻结孔的管壁环形空间将形成上下串通的导水通道,导致井筒水量增大。因此,应准时对基岩段岩体进展壁后及壁间注浆封水加固。为此,依据安徽理工大学地下工程构造讨论所对主、副、风井壁后深孔注浆封水和壁间夹层注浆
2、封水方案设计编写此措施。 二、工程地质及水文条件 1、工程地质条件 依据井筒检查孔资料和基岩段施工实际揭露岩性分析,揭露地层属于石炭系土坡组(Ct),岩性主要以页岩和粉砂岩为主,下部以灰黑、黑色页岩为主,揭露段岩性完整性较差,岩体较破裂,裂隙发育。各种岩性的岩石抗外力和抗变形力量一般,易坍塌,遇水易软化,为不稳定弱稳定性岩体,工程地质性质较差。裂隙可能连通上下含水层,形成上下含水层的通道,富水性强、导水性好。 2、水文条件 红一矿井田内无常年性地表水体,分析认为地表水对井筒的充水影响不大。古近系含水层、石炭系土坡组砂岩含水层对井筒充水影响较大。冻结壁解冻后,随着马头门巷道不断掘进和硐室的开挖,
3、掘进对上部裂隙岩体造成的屡次扰动可能会使上下含水层之间水力联系加强,承压水通过导水通道和裂隙会造成掘进工作面涌水量增大,进而对巷道掘进造成影响,造成大的损失。 通过井筒检查孔和施工资料分析,冻结壁解冻后,冻结孔、管环形间隙导水以及基岩段井筒和马头门渗、漏水的威逼主要来自古近系及基岩风化带孔隙裂隙含水层和石炭系土坡组砂岩裂隙孔隙含水层,古近系及基岩风化带孔隙裂隙含水层为中等富水性,石炭系土坡组砂岩裂隙孔隙含水层为弱富水性。依据红一矿供应的资料,主井依据现在估计涌水量2.6m3/h,涌水量均较大。 三、主井壁后深孔注浆方案 .1 注浆段高及注浆范围 由主井冻结孔布置平面及剖面图:1、2可知,采纳全
4、深冻结时,外圈单号孔共有19个冻结孔到达深度为412.0m,其中位于双层井壁壁座和马头门之间共有10.0m,冻结孔离井壁内缘设计距离为6.05m,开孔间距为2.993m。 主井注浆材料选择、注浆压力和孔口防突装置同风井注浆方案。第一注浆段采纳上行式注浆方式;其次注浆段采纳下行式注浆方式。 2 注浆量 (1)第一注浆段注浆量估算 水泥浆液注浆量采纳下式子进展估算: V= (R扩2- r2)H注n/M 式中:V预注入浆液总体积,m3; R浆液平均集中半径,孔深8m+井筒半径3m=11m; r井中至井筒外壁的距离,3.6m; H注注浆段高; n受注浆岩石平均裂隙带,取受注体积的4%; 有效充填系数,
5、取0.9; M浆液结石率,取0.85; 经计算,累计需注入浆液体积为244m3。本次预注浆主要以单位水泥浆为主,少量使用C-S双液浆,估计水玻璃占总注入浆液体积的5%,则: 单液浆体积为: V单=V总95% =2440.95=232m3 水玻璃的体积为: V双=V总5% =2440.05=12m3 单液水泥浆水灰比平均按0.75:1计算,则需P.O42.5普硅水泥216吨。 水玻璃按40Be计算,共比重为1.32,则需水玻璃的重量: GS=VS1.32 =121.32= 15.8(t) 实际材料消耗量应依据现场注浆效果进一步确定。 (2)其次注浆段注浆量估算 水泥浆液注浆量采纳下式子进展估算:
6、 V= (R扩2- r2)H注n/M 式中:V预注入浆液总体积,m3; R浆液平均集中半径,孔深8m+井筒半径3m=11m; r井中至井筒外壁的距离,3.6m; H注注浆段高; n受注浆岩石平均裂隙带,取受注体积的4%; 有效充填系数,取0.9; M浆液结石率,取0.85; 经计算,累计需注入浆液体积为862m3。本次预注浆主要以单位水泥浆为主,少量使用C-S双液浆,估计水玻璃占总注入浆液体积的5%,则: 单液浆体积为: V单=V总95% =8620.95=819m3 水玻璃的体积为: V双=V总5% =8620.05=43m3 单液水泥浆水灰比平均按0.75:1计算,则需P.O42.5普硅水
7、泥764吨。 水玻璃按40Be计算,共比重为1.32,则需水玻璃的重量: GS=VS1.32 =431.32= 56.8(t) 实际材料消耗量应依据现场注浆效果进一步确定。 四、壁后深孔注浆工艺及留意事项 注浆作业根据以下挨次进展: 造孔安装孔口管安装防喷装置延长造孔试压浆液制作注浆。 注浆作业及劳动组织: (1)注浆预备:基岩段深孔注浆,基岩段堵水时,造浆站布置在吊盘上,在吊盘上安放一台注浆泵、一个水玻璃桶和一个清水桶。水泥浆、水玻璃通过造浆站经注浆泵对井壁进展注浆。基岩段加固时,造浆站设在地面,由JS-500搅拌机拌浆,沿风水管路安设32mm高压管路。水泥浆液经D90注浆泵沿32mm高压管
8、路井壁壁间注浆。 在施工时必需把吊盘调平,四周应用木楔楔紧。在吊盘提到施工位置时,吊盘上的两个提升孔采纳套壁时用的盖门密封,吊盘外沿与井壁之间的间隙用50mm厚木板封闭,损坏的木板要随时更换,待吊盘提升时把木板去掉。在箕斗硐室施工时,采纳架子管与50mm厚木板搭设工作平台,木板与架子管之间用铁线绑扎,并且坚固牢靠。 木板应与吊盘用铁丝绑牢,保证木板与井壁密闭,无缝隙。确认安全牢靠,能经受风钻的冲击,方可进展打孔。 在井壁上根据设计用YT28型风钻,用42mm“一字”型钻头打眼,要求钻孔平直不变位;孔打好后要马上用清水冲洗洁净,孔口管选用425mm长无缝管,长度为800mm,一端50mm外扣,另
9、一头为400mm马牙扣,马牙扣一端缠上生麻,用风钻协作顶具或用大锤打进钻孔内,保证锚固力,然后安装高压球阀门,安装混合器,并连接输浆管路系统,安装完后检查连接是否正确。 注浆系统形成后,必需对注浆泵和整个管路进展试运转及耐压试验。每次注浆前,应先测静水压力,然后用清水作压水试验,以便检查注浆管的止浆效果及四周井壁的状况。 (2)管路和混合器安装 预备注浆孔,安装阀门,安装混合器,并连接输浆管路系统,安装时防止连错。 (3)清水试压 管路连接好后,要关闭进浆阀门,翻开各管路阀门,开泵用清水试压,标准为注浆终压的1.5倍,持续1015min,无漏水为合格。 (4)测定静水压力 用压力表测定注浆孔出
10、水压力,依据测定的水压力确定注浆压力。 (5)浆液操作要求 注浆前按选定的配比配制浆液 注浆前对管路系统连接及通讯系统检查,管路连接精确,通讯通畅。 水泥-水玻璃双液浆注浆时,先开水玻璃泵,后开水泥浆泵,停泵时则相反,以防止管路堵塞。 常常观测进浆量,防止管路堵塞。注浆时设专人观看压力变化和检查管路是否通畅,如发觉堵塞应停泵处理。 注浆时由专人记录浆液消耗量,注浆时间及注浆压力等数据。 注浆过程中设专人严密监察井壁状况,发觉特别马上停顿注浆,坚决处理并准时汇报。 正常注浆施工过程中,工作面作业人员要常常翻开泄浆阀,观看进浆状况,严防进浆阀堵塞,避开压力到达设计要求后,不能准时泄压。 注浆完毕后
11、准时清洗注浆管路。 封孔采纳双液浆,切实做到填满捣实绝不留后患。 注浆时,假如单孔吸浆量少,或浆液无法有效注入,有可能是冻结壁还未完全解冻,裂隙未完全通畅,此时应关闭该孔高压球阀,改注其它孔,待完全解冻后再行注浆。 (6)注浆完毕标准 当到达终压时,即注浆完毕;注浆孔不进浆,则注浆完毕。注浆到达终压时,吸浆管即放入在清水中,关闭进浆阀,翻开卸压阀,用清水冲洗管路及注浆泵。 (7) 为提高注浆造孔胜利率,避开在井壁上留下过多废孔,建议采纳钢筋探测仪对钢筋位置进展探测定位,造孔时避开钢筋。 为有效封堵冻结孔的管、壁环形间隙,注浆孔深应超过外排冻结管肯定范围,结合注浆封水设计理论和冻结孔钻孔偏斜状况
12、,设计本次注浆孔深为8m。 (8) 施工工期 依据风井注浆造孔数目以及注浆范围,估计主井壁后深孔注浆工期为30天。 五、壁间夹层注浆方案 壁间注浆的目的在于充填内、外层井壁之间存在的空隙、外层井壁接茬缝和内壁可能存在的施工缝,确保冻结段双层井壁范围内无涌漏水现象。 1、 壁间夹层注浆时间选择 近年来,随着快速建井技术的进展,在深厚冲积层冻结法凿井中,多采纳多圈孔冻结和信息化冻结技术,实现少挖冻土的快速施工技术,在内层井壁套壁施工时,混凝土浇筑处壁间已没有冰霜存在,内外壁间混凝土相对接触实密、空隙有限,在套壁后一段时间,当壁间夹层回归正温,在冻结壁没有完全解冻,内外层井壁没有发生力学变形,假如过
13、早注浆,这时浆液集中不畅,注浆量小,甚至难以注进浆液。为此,本工程组对这一技术难题进展了讨论,并通过对淮南矿区的顾桥矿南区,谢桥矿、潘一东区等矿井注浆状况的实时状况,发觉不同注浆时间的选择会对注浆效果产生很大影响, 因此,对于红一矿主井,由于该井在外壁施工中曾消失过混凝土压坏现象,该井可在壁后深孔注浆既对壁间夹层进展注浆。 2、 注浆方式 l 注浆应采纳上行式,由下往上分段进展,一段高为30m左右。如内层井壁消失漏浆,则采纳双液浆封堵、缩小段高和间歇注浆等措施。 l 每段注浆孔应沿内壁圆周匀称布置,原则上采纳原预留注浆孔。每排一般为4-6个孔,上下排注浆孔位应交叉布置,即上排孔中的任一孔应在下
14、排孔相邻两孔的垂直平分线上。孔深应穿透夹层,进入外壁深度不得大于50-100mm,严禁穿透外层井壁; l 每次注浆必需先钻完上下两排注浆孔,当下排注浆孔注浆时,上排孔注浆孔作为观看孔,观看出浆状况,并依此调整注浆参数,分析每段注浆效果; l 每段注浆前应先注清水冲洗夹层与井壁间空隙,待水路畅通前方可正式注浆。 3 、注浆材料及参数 l 注浆材料为水泥、水玻璃。应以水泥单液浆为主,当发觉吸浆量较大时,或注浆马上完毕时,亦可采纳水泥、水玻璃双液浆; l 水泥浆协作比为水泥:水=1:1;双液注浆水泥浆与水玻璃的体积比宜为:1:0.60.8,最大不得超过1:1,水玻璃浓度应选用40Be; l 注浆压力
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