202X年回风立井工作面预注浆安全技术措施

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1、最新整理回风立井工作面预注浆安全技术措施一、工程概况根据荣康回风井工作面现场涌水量16n3/h以及预计最荣康回风立井工作面预注浆安全技术措施大涌水量 25n3/h,我项目部与矿方共同研 究决定对荣康回风立井工作面进行注浆施工，为了保证井筒xxxm至235m安全施工特制定本措施。（1）含水层根据井田地层岩性的组合特征、含水介质的岩性、 地下水赋存条件及水力特征，井田内地下水类型包括碳酸盐岩类裂隙岩溶水、碎屑岩夹碳酸盐岩类裂隙岩溶水、碎屑岩类裂隙水及松散岩类孔隙水。其相应的含 水层主要有：1、碳酸盐岩类裂隙岩溶水井田内碳酸盐岩类裂隙岩溶水含水层主 要为奥陶系中统马家沟组与峰峰组灰岩。其中，峰峰组及

2、马家沟组石灰岩是本井 田煤系地层下伏的主要含水层，且本井田煤层届带压开采，是本井田矿井生产的 主要威胁。奥陶系石灰岩出露于井田外东南部，露头所见溶洞，裂隙比较发育， 所见奥灰岩性为致密块状质较纯，裂隙被方解石充填。据 1996年9月至1997 年1月144队在辛置煤矿井下施工的307号水文钻孔O2f抽水试验，单位涌水 量1.1028-1.4236L/S -门水质类型 SO4-K+NaMg型，富水性强。水位标高 518.75m。ZK203号钻孔抽水试验单位涌水量 1.015L/S - m 水位标高 516.29m, 于推断本井田水位标高约为515-525m左右。因此，井田内该类型地下水届富水 性

3、强的溶隙含水层。2、碎屑岩夹碳酸盐岩岩溶裂隙含水层井田内碎屑岩夹碳酸 盐岩类裂隙岩溶水含水层主要指石炭系上统太原组砂岩与灰岩含水层，其中K3K2灰岩为主要含水层。岩性为深灰色致密坚硬石灰岩，其中K2石灰岩为主要含水层，为9号煤层直接充水含水层，裂隙溶隙较发育，据 1996年9月至1997 年1月144队辛置煤矿井下施工的307号水文钻孔，太原组抽水试验单位涌水 量为 0.5769-0.6801L/S m 水位标高 500m 水质类型 SO4 HCO3-K+Na Ca Mg 型，富水性中等。20xx年施工的ZK203号钻孔太原组抽水试验单位涌水量为 0.041L/S - m富水性弱。因此，井田内

4、该类型地下水为富水性弱-中等的溶隙含 水层。3、碎屑岩类裂隙水含水层井田内碎屑岩类裂隙水含水层主要包括二叠系上石盒子组、下石盒子组及山西组地层中的砂岩含水层，其中，这些地层中分布的厚度较大的上石盒子组 K12、K10,下石盒子组K9K K8砂岩及山西组中的K7 砂岩为最主要的含水层。（1）山西组（K7）砂岩裂隙含水层细粒砂岩、细粒石英砂 岩为主，灰白色、灰色，裂隙不其发育，富水性弱，裂隙含水组浅部一般以风化 裂隙潜水为主，K7砂岩含水层为2号煤层主要含水层，随埋深的增加，裂隙发 育减弱。ZK203号钻孔抽水试验单位涌水量为 0.024L/S - m,因此，该层届弱富 水裂隙含水层。（2）下石盒

5、子组砂岩裂隙含水层岩性为灰白色、浅黄灰色，厚层 状，局部变为薄层状，裂隙发育较差。K8砂岩为2号煤层的顶板，成为煤层直接充水含水层，该层受地形影响，受大气降水及地表水补给差异性较大， 泉流量 在0.02 -0.05L/S，该层届富水性中等的裂隙含水层。（3）上石盒子组砂岩裂隙 含水层岩性为黄绿色，厚层状，中、细粒砂岩，裂隙不发育，为较弱含水层。（4） 基岩风化壳含水层 于风化水蚀作用的强弱，裂隙的深度因地而异，风化深度 30-50m,含水性变化大，据邻近水井的调查资料，水量不大，能满足居民和牲畜 饮用。水位标高变化较大，水质类型：重碳酸氯化一钙镁型水，为较弱含水层。 4、松散岩类孔隙水含水层井

6、田内松散岩类孔隙水含水层主要是黄土梁昴区的第 四系中上更新统孔隙含水层及分布在部分较大沟谷中的第四系全新统含水层。（1）第四系中上更新统松散含水层主要分布在山问沟谷地带，第四系松散层最大厚度约为100m其中下部分布的砂砾石层为其主要含水层，其中的业砂土层也有一 定的含水性。其下部的第三系粘土层或二叠系上石盒子组泥岩为主要隔水层。井田内该类型地下水多为上层滞水，地下水位变化较大，在沟谷边往往出露成泉。（2）隔水层井田内主要的隔水层有石炭系本溪组隔水层和石炭系太原组、二叠 系山西组隔水层，现分述如下：1、石炭系中统本溪组隔水层井田内最下部11号煤层至奥灰水含水层之间的隔水层，是铝质泥岩、粉砂岩、泥

7、岩、石英砂岩等致密岩层组成，厚度约 28.03m,具有良好的隔水性能，系奥陶系中统岩溶水 与太原组砂岩裂隙水问的良好隔水层。其分布稳定，延续性好，具区域隔水作用。 通常情况下，垂直方向使11号煤层以上含水层与奥灰岩溶水不发生水力联系。2、 石炭系太原组、二叠系山西组隔水层 石炭系太原组、二叠系山西组泥岩、砂质 泥岩、铝土质泥岩及煤层等组成隔水层，分布于各层砂岩和石灰岩含水层之间， 构成平行复合结构，起层间隔水作用，单层厚度为数米至数十米。该隔水层的存 在是相邻含水层间水力联系程度弱的主要因素，也是含水层垂向上的隔水边界。井田内太原组隔水层一般厚80m左右，在无断层贯通情况下，太原组石灰岩溶隙

8、将不会影响上组煤的开采；下石盒子组泥岩、粉砂岩隔水层一般厚90m左右，致 密岩层对地表水及潜水起隔水作用。回风井 xxxm至235m含水层列表深度(而厚度(岩性1766中粒砂岩192.3 199.57.2粉砂岩199.5 204.95.3 粉砂岩 205.4208.32.9 粉砂岩 209.1214.85.7 粉砂岩 214.8 217.62.8 中粒砂岩 217.6 22810.4粉砂岩228 230.52.5中粒砂岩 233.8 234.60.8中粒砂岩回风立井xxxm至235m共计9层含水层。三、施工方案：根据含水层的赋存特点，该井筒计划分1个注浆段进行工作面预注浆 堵水。含水层采用1米

9、混凝土止浆帽，防止含水层涌水在水头压力作用下从底部 岩石裂隙涌出，造成淹井事故。立井工作面预注浆的段高，主要考虑钻机能力和 含水层厚度。此次注浆段高，经综合考虑确定如下：1、注浆段高划分注浆段垂深xxxm至235m段高60m合计工作面注浆总长度60m 2.布孔方式为使注浆 孔更多地揭露裂隙，提高注浆效果，决定将钻孔布置为径向斜孔，钻机应尽量靠 近井壁，开孔中心到井壁距离为 500mm终孔位置在井筒掘进半径外 2m处，采 用同心圆等距布孔，一圈布孔6个，孔间距2.1m,终孔半径4.9m(见附图)。3.注 浆孔角度主要根据裂隙的方向及其分布情况来确定，要保证注浆孔与裂隙相交。要有足够的浆液扩散半径

10、来保证止水效果。为此，应布置径向斜孔超出井帮一定 距离，倾斜孔在径向的倾角 a 可用下式计算：a= arctan(S+A)/H=arctan(3/60)=2.9 。式中：S一孔底超出井筒荒径的距离，取 2米。HL注浆段高。A一孔口距井筒荒径的距离，1米。此时，每个注浆孔均按 两种角度布置。一是切线角，一般为110xxx0,二是径向倾角。4.注浆方式采用下行压入式注浆的方法。一次钻孔，钻孔成型后进行注浆。第一个钻孔注浆 的同时按钻孔顺序施工下一个钻孔。四、注浆参数的选择1、浆液扩散半径实际上，浆液的扩散是不规则的。于在注浆施工过程中，对注浆压力、注入量、浆液浓度等参数可以加以人为控制、 调整，对

11、浆液的扩散范围，可以起到一定的控 制作用。一般在含水层砂岩裂隙开度在 0.5-40mm时，有效扩散半径为6-8m,结 合多年井筒工作面预注浆的施工经验，单液水泥浆，扩散半径可按8m计算。如果是微裂隙或孔隙水，注浆难度较大，颗粒性材料可注性差，此时应选择化学浆液注浆，浆液有效扩散半径按 4m计算，适当加密注浆孔的间距，增加注浆孔个 数。2、注浆压力注浆终压为静水压力的的 2.02.5倍。本次工作面预注浆，揭 露砂岩含水层承压水，静水压没实测数据，临时确定注浆终压为1012Mpa待含水层揭露后，实测到静水压数据，再定实际注浆终压。3、浆液注入量浆液注入量可根据扩散半径（8m）及岩石裂隙率进行粗略计

12、算，仅能作为施工参考。（1） 含水层注入量总注浆段高按 60m计算，岩石裂隙率取5% （一股为15%。Q=A 兀R2的6 /m式中：QL总注入量；R一扩散半径，取 8m HH注浆段高，按 60m 计；T于实际揭露岩性裂隙较发育，岩层裂（孔）隙率，取5%;6 一浆液充填系数，取0.85 ; f 结石率，取0.85 ; A一浆液损失系数，取1.5 ,（一股A=1.21.5 ） Q=1.5X 3.14 X 82X 60X 5% 2001:1或双液表二 浆液配比表水灰比水泥（袋）水（L ） 比重（g/cm3 ） 体积（m3） 0.75:1197121.621.0371:1157501.501.0021

13、.25:1138121.421.0301.5:1118251.371.0092:199061.291.051五、注浆施工1、止浆垫工作面预注浆采用滤水层混 凝土止浆垫。滤水层混凝土止浆垫在工作面上铺设0.5米厚碎石子作为滤水层，并在滤水层中预埋和固定滤水管，滤水管内放置潜水泵，从而把工作面的水引至 滤水管内 潜水泵排出。在滤水层的顶部用油毡或者塑料布，覆盖严密，在其上 面进行浇筑混凝土止浆垫。止浆垫厚度为 1米，强度C30,止浆垫浇筑后养护时 间3天。与井壁相连接，并在止浆垫周围井壁采用风镐凿毛，保证与井壁接触良好。浇筑混凝土时严格按照设计厚度、强度施工，加强振捣，并且及时排出井底 积水，防止

14、改变水灰比，影响其强度。施工人员必须佩带安全带，必要时在混凝 土表面上担上木板，以免施工人员陷入混凝土中。2、注浆施工方法采用下行单孔对称注浆方式。段高及钻注顺序见图，于工作面狭小，钻孔和注浆为单行作业。6个注浆孔对称施工。每孔按钻进结束后开始进行注浆，注浆段高 为60m 3、埋设孔口管孔钻机按着注浆孔的角度开孔， 孔径4 180mq深4000mm 孔口管选4 xxxmm4.5mm无缝钢管，长4500mm孔口一端焊有和4 4高压阀门对接的法兰。钻孔形成之后，倒入水泥砂浆，插入孔口管，并且找正方向固定。 待水泥砂浆终凝后，在孔口管周围，打34个锚杆，用锚杆和8#铁拉住孔口管。开钻前对孔口管进行打压实验，实验压力必须大于注浆终压0.5 Mpa防止孔口管周围裂隙在注浆时跑浆或受力时拨出。固定孔口管水泥砂浆重量配比组成： 水泥：水：砂=1:1:0.7 。4、搭设工作台为便于钻机找正定位与搬迁，保证钻孔的质量及钻进过程中正常排水和捞岩粉，要求在工作面 2m以上位置， 使用槽钢和木板，搭设钻机工作台。工作台要求平稳牢固，钢梁和立柱不影响钻 机开孔。