矸石井注浆施工总结(2)

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1、 朱集西煤矿矸石井三含下段井壁渗水治理工程施工总结中煤第三建设公司技术开发工程处2013 年 7 月 1 日2编 制 单 位 ：中煤第三建设公司技术开发工程处编 制： 日期：审 核： 日期：项目负责人： 日期：审 查 意 见3朱集西煤矿矸石井三含下段井壁渗水治理工程施工总结一、井筒概况矸石井表土段和基岩风化带采用钻井法施工，下部基岩段采用地面预注浆法堵水、普通钻爆法施工。矸石井钻井段设计净直径为 5.2m，穿过表土冲积层厚度为 469.55m，钻井直径 7.7m，钻井深度 545m，井筒全深 1000m。矸石井钻井段井深 0361m 为钢筋混凝土井壁，361541m 为双层钢板混凝土复合井壁，

2、541545m 为井壁底。矸石井钻进施工于 2008 年 11 月 26 日开始，2010 年 1月 2 日结束，钻井深 545m。井壁下沉于 2010 年 1 月 9 日开始，1 月 27 日结束，计 106 节累计 545m。井壁下沉到底后，壁后充填于 2010 年 2 月 2 日开始，2月 10 日充填工作结束。并于 2012 年 11 月份永久装备完成投入使用，目前矸石井运输提升系统正常运行。2013 年 3 月 27 日，矸石井井壁在第 53 节上法兰和 58 节中上部有射水和渗水现象，总涌水量约 0.7 m3/h，水中不含砂。为防止水量加大，对井壁造成破坏，需对矸石井三含下部砾石充

3、填段（井深 259355m）进行壁后充填加固。朱集西煤矿特委托中煤第三建设公司技术开发处对矸石井筒进行壁后注浆。二、水文地质条件根据井检孔资料，矸石井井筒穿过的地层自上而下为新生界松散层、二迭系上石盒子组。表土冲积层从上至下可划成四个含水层（组）和三个隔水层（组）。其中，三含四含特征如下：（1）第三含水层（组）井深 86.45382.60m，厚 296.15m，该层主要以灰绿杂色中厚厚层中砂、细砂及粉土等组成，砂层区域内分布稳定，富水性中等较强。本组中部有一层厚层粘土将含水层分为上、下两部，上部单层厚度大，粘土含量低。下部砂层单层厚度小，质不纯，粘土含量较高。含水层砂层厚度 159.30m，据

4、抽水试验资料，单位涌水量 0.571 l/ms。（2）第三隔水层（组）井深 382.60458.20m，厚 75.6m。由粘土、钙质砂质粘土组成。（3）第四含水层（组）4井深 458.20469.55m，层厚 11.35m， 砂砾层厚 5.1m。该含水层以灰白色中细砂及下部砾石层，含粘土砂砾组成，该层富水性较弱中等，具差异性，据抽水试验资料，单位涌水量 0.042 l/ms。三、钻井段井壁类型、参数及壁后材料充填情况1、井壁类型及参数矸石井预制井壁共分 16 种，壁厚分 450mm、600mm、750mm；井壁外径6.7m，设计总长 545m，106 节,具体参数见下表。井壁类型及参数表钢板厚

5、(mm)井壁类型 井壁结构 节 数节 高（m）节重（t）壁厚（mm）砼强度等 级段高（m）起 止 标 高（ m） 内 外a 钢筋砼井壁 4 6 113.4 450 C30 25 0.0-25.0b 钢筋砼井壁 18 6 135.5 450 C40 108 -25.0-133.0c 钢筋砼井壁 5 6 136.5 450 C50 30 -133.0-163.0d 钢筋砼井壁 5 6 136.5 450 C60 30 -163.0-193.0a 钢筋砼井壁 4 6 175.1 600 C50 24 -193.0-217.0b 钢筋砼井壁 5 6 175.1 600 C60 30 -217.0-24

6、7.0c 钢筋砼井壁 4 6 176.7 600 C65 24 -247.0-271.0d 钢筋砼井壁 3 6 176.7 600 C70 18 -271.0-289.0a 钢筋砼井壁 4 6 213.6 750 C60 24 -289.0-313.0b 钢筋砼井壁 4 6 213.6 750 C65 24 -313.0-337.0c 钢筋砼井壁 4 6 213.6 750 C70 24 -337.0-361.0a 复合井壁 9 4 153.2 750 C65 36 -361.0-397.0 16 10b 复合井壁 9 4 154.8 750 C65 36 -397.0-433.0 18 12

7、c 复合井壁 13 4 156.4 750 C70 52 -433.0-485.0 20 14b 复合井壁 6 4 154.8 750 C65 24 -485.0-509.0 18 125c 复合井壁 6 4 156.4 750 C70 24 -509.0-533.0 20 14 复合井壁 2 4 158.1158.6 750 C70 8 -533.0-541.0 20 14井壁底 钢筋砼井壁 1 4 157.7 750 C70 4 -541.0-545.0注：表中的标高为相对标高，其绝对标高为25.200m 。2、壁后材料充填情况根据朱集西煤矿矸石井地质特征、井壁结构及矿山井巷工程施工及验收

8、规范(GBJ 213-90),设计其壁后充填段高优化划分见表 13。充填段高划分及材料用量表段高序号 实际高度（m） 实际用量 备 注第一段高 83（-545-462） 1323.5 t P.o.42.5第二段高 103.7（-462-358.3） 1508 t P.o.32.5第三段高 99（-358.3-259.3） 1142 m3 石子第四段高 44.7（-259.3-214.6） 632.65 t P.o.32.5第五段高 67.3（-214.6-147.3） 776.36 m3 石子第六段高 50（-147.3-97.3） 710.5 t P.o.32.5第七段高 65（-97.3-

9、32.3） 749.83 m3 石子第八段高 32.3（-32.30） 440.5 t P.o.32.5四、注浆设计方案（1）注浆方案第一阶段：结合矸石井实测柱状图在粘土层段破壁注浆。第二阶段：在细砂层段施工补注孔验证注浆效果。（2）注浆部位注浆部位从井深 259355m（以井口标高+25.2 米作为井深 0 米）。（3）注浆孔布置方式第一阶段：设计对350m、340m、330m、320m、310m、300m、290m 、280m、270m 、260m 水平6壁后注浆，一排 4 个孔布孔，孔间距 4.08m，共计 40 个，孔位可根据现场情况进行适当调整。第二阶段：根据注浆效果选择合适水平施工

10、补注孔兼检查孔验证注浆效果，一排 2 个孔布孔，孔间距 8.16m。（4）注浆顺序上行式注浆，造一孔注一孔。（5） 注浆压力的确定P=K(E2+2R0 E)2(R0+E) 2式中：P：注浆部位井壁能承受的压力 MPaE：井壁厚度（内壁）mR0：井筒的净半径 2.6mK：井壁材料的允许抗压强度 MPa，K=R/n=60/2=30R：井壁材料极限抗压强度，实际混凝土配比为 C60，砼实际抗压强度 65MPan：安全系数，n=2根据上式可以计算出：井深（m）混凝土强度 壁厚（mm）校验压力（MPa ） 孔口终压（MPa） 备注350 C70 750 6.96 4.65340 C70 750 6.96

11、 4.5330 C65 750 6.47 4.35320 C65 750 6.47 4.2310 C65 750 6.47 4.05300 C60 750 5.97 3.9290 C70 750 6.96 3.75280 C70 750 6.96 3.6270 C70 750 6.96 3.45260 C65 750 6.47 3.3孔口终压取静水压力的 1.5倍。(6)注浆量预测Q=vn/m7式中：Q：水泥浆液注入量（m 3）：浆液消耗系数 1.5v：渣层体积 1142 m3n：充填裂隙率 50%：充填系数 0.9m：结合率 0.85计算得出水泥浆液（1:1）907m 3。（7）注浆目的本次

12、注浆的主要目的是堵水，后期为井壁壁后加固。（8） 注浆工艺采用风钻开孔 安装孔口管孔口管试压 关闭球阀连接混合器与注浆管路 开启注浆泵进行压水 打开球阀 注入水泥浆液 达到设计压力封孔 关闭球阀。（9） 浆液的配制和应用注浆时，浆液一般是先稀后浓逐级调节。注浆采用单液水泥浆，接近或达到注浆终压后进行封孔。水泥浆的水灰比为 1:10.75:1。五、方案的实施1、注浆设备注浆采用 2TGZ-60/210 注浆泵及 DW320 泥浆泵，注浆站布置在矸石井井口房东侧，沿井壁东侧敷两路管路至施工地点，浆液地面搅拌，制浆采用自制立式 1.2m3 搅拌机。2、浆液输送利用矸石井提升系统的罐笼顶部作为平台，在

13、顶部一侧搭接一块预制弧形钢板作为工作平台，所有设备放在地面，在地面进行制浆和配浆，通过两路高压胶管将水泥浆和水玻璃输送到井下，经混合器混合后注入孔内。混合管长度要根据双液浆扩散半径需要凝胶时间而定。83、注浆材料注浆水泥采用 P.O42.5 普通硅酸盐水泥，水玻璃选用液体硅酸钠型、浓度为 3840 波美度，模数为 2.83.2。浆液配比：水：水泥=1：10.75:1；双液浆的水泥浆：水玻璃（体积比）=3：1。4、浆液配比单液水泥浆的水灰比一般为 1:10.75:1，水泥与水玻璃的体积比3:14:1，在使用水玻璃时可根据凝胶时间的需要适当加水稀释。在施工过程中，应严格浆液配比，严禁使用失效结块水

14、泥，制成的浆液也不能存放时间过长，浆液放到地面盛浆池后用风水器搅拌。5、注浆压力注浆压力是浆液在受注岩体中运移所需的动力，压力的大小因注浆目的不同而有所变化，注浆终压不超过受注点静水压力的 1.5 倍，同时考虑井壁的耐压强度，特别是井壁是否存在破裂、裂隙通道情况等因素，而采用在不同层段，不同部位进行调整。既要达到注浆堵水目的，又不发生对原井壁的损坏。经P=K(E2+2R0 E)2(R0+E) 2公式计算，综合考虑井筒井壁的实际情况确定此次井壁壁间注浆堵水终压如下表。井深（m） 混凝土强度 壁厚（mm） 终孔压力 （MPa） 备注350 C70 750 4.65340 C70 750 4.533

15、0 C65 750 4.35320 C65 750 4.2310 C65 750 4.05300 C60 750 3.9290 C70 750 3.75280 C70 750 3.6270 C70 750 3.45260 C65 750 3.3孔口终压最大取静水压力的 1.5 倍。6、注浆施工顺序9首先在碎石充填段下部累深 355 米左右粘土层处造孔注浆，然后交替掩护依次上行造孔注浆，最后在细砂层段施工补注孔验证注浆效果。7、孔口管制作、安装孔口管选择 42mm 的无缝钢管制作，长度 500mm，前部加工成 450mm长的马牙扣，并缠上生麻，利用大锤将孔口管推进孔内，后部加工 30mm 丝扣，外露 50mm。孔口管安装防喷板，防喷板采用 10mm 厚钢板加工制成，尺寸为边长 300mm 的正方形，四角用 16500mm 螺纹锚杆固定，孔口管埋设后注浆前，要进行耐压试验，达到要求后方可扫孔注浆，扫孔破壁不超过 100mm。8、注浆工艺设置注浆站安装输浆管路安装孔口管加装防喷装置耐压试验注浆孔延深控压注浆封孔。9、井壁壁后注浆注浆部位为井深 259355m（以井口标高+25.2 米作为井深 0 米），首先在350 米（59 模）水平造孔注浆，然后每 10 米一个段高依次向上造孔注浆，由于井筒内空间有限，同时根据具体注浆