万象钾盐矿副井工作面探水、注浆施工组织设计

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1、云南中寮矿业开发投资有限公司老挝万象钾盐矿主、副井井筒工作面探水注浆施工组织设计云南中寮矿业开发投资有限公司老挝万象年产65万吨光卤石采矿及加工项目主井、副井井筒工作面探水注浆施工组织设计温 州 建 设 集 团 公 司驻老挝万象钾盐项目部二OO九年七月十日设计编写：刘 湘 华审 查： 批 准 人： 目 录1、工程概况31.1工程简介31.2水文地质概况32、探水、注浆方案63、注浆工程设计63.1注浆起止深度及注浆方式63.3注浆孔施工顺序73.4注浆压力83.5注浆材料及注入量84、砼止浆垫94.1砼止浆垫厚度计算94.2砼止浆垫施工105、埋设孔口管105.1孔口管长度计算105.2孔口管

2、埋设106、注浆孔的施工117、注浆作业117.1注浆前的准备工作117.2注浆作业127.3注浆结束标准及注浆过程中的质量检查148、钻孔测水158.1井下测水158.2压水试验测水159、打钻注浆技术要求及注意事项159.1打钻注意事项159.2注浆技术要求1510、主要安全措施1611、工期安排及人员组织1611.1 工期1611.2人员安排1712、钻注设备、材料17万象光卤石采矿工程主、副井井筒工作面探水、注浆施工组织设计1、工程概况1.1工程简介云南中寮矿业开发投资有限公司是云天化控股的子公司，现准备在老挝人民民主共和国万象钾镁盐矿区建设年产65万吨光卤石采矿和50kt/a氯化钾生

3、产装置。本工程位于老挝人民民主共和国万象市赛塔尼县通芒村，距万象市区37KM，距老挝国家10号公路1.2KM。项目现场已具备开工条件，施工单位用地和施工材料堆放预计安排在本项目西面，距10号公路1KM。1.2水文地质概况矿区海拔160180m，相对高差20m。区内为热带雨林气候。多年平均降雨量1822.7mm，其中85%集中在5-9月雨季。平均年降雨天数为107天。 矿区内地下水埋藏浅，一般在1.022.95m，受下伏基岩的阻隔而使地下水排泄不畅，迳流条件差。地下水位最大变幅9.50米，涌水量9.04m3/h。各井筒涌水量预测值：主井涌水量 1095m3/d；副井涌水量 1095m3/d；风井

4、涌水量 1400m3/d。(充填井涌水量参考主副井涌水量数据。)区内矿体顶板地层均为较弱的中厚层状泥岩、粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩岩组及膏盐。其中，第四系（Q）为松散土层；班塔博组（E1-2bt）下部隔水性好，含盐量低，力学强度较高；塔贡组（E1tg）粉砂岩、泥岩较为稳定，石盐力学强度较差。但局部可能存在小断裂破坏了盖层的连续性，形成了削弱矿层顶板完整性、稳定性的软弱结构面。在开采条件下，易产生地面沉降和塌陷。地质条件属中等类型。场地内地层自上面下主要划分为：粉质粘土，厚度约3.46m；泥岩岩组，相对较厚，T2钻孔两次出现；厚度分别为96.14m和28.74m；膏盐层和钾镁盐层。承载力特征值fak

5、(MPa)：粉质粘土0.2，泥岩0.47，膏盐层11.4，钾镁盐层10。矿石松散系数为1.6，矿石体重1.76t/m3。（以上为招标文件提供，详见附图1.1：T2钻孔0100m段柱状图）2009年4-6月，温州建设集团公司根据招标文件地质资料要求对主、副井井筒的030m段进行了地面预注浆。且在030段注浆后分别又做了主、副井井筒中心孔抽水试验，其030m段抽水结果为：主井0.93m3/h，副井2.28m3/h。另外还对副井3060m、6092.68m段进行了中心孔抽水试验，其钻孔的涌水量分别为6.2 m3/h、4.8 m3/h。参照相关经验公式推测出副井井筒在该段（30-60m）的涌水量Q井为

6、：（1）大井法：2.73KM S（lgR0-lgr0）2.73KM S（lgR0-lgr0）2.73KM S（lgR0-lgr0）Q=式中：K-计算渗透系数平均值（2.53米/日） M-含水层厚度（ 米） S-预计降深（ 米） R0-井筒影响半径 75m(粉砂质泥岩取50100m间) r0-井筒荒半径（3.60米）经计算，井筒涌水量为 米3时（2）曲线方程法： 根据抽水试验资料，涌水量方程式为指数曲线型，然后配合经验公式求系数，计算出试验孔预计降深涌水量，再采用以下公式计算井筒涌水量：lgRck-lgrck * QcklgR0-lgr0Q=式中：Rck-试验孔预计降深影响半径（ ） rck-试

7、验孔半径（130mm） Qck -试验孔预计降深涌水量（6.2m3/h） R0-井筒影响半径 75m（粉砂质泥岩取50100m） r0-井筒荒半径（3.6m）经估算，井筒涌水量为 米3小时。经以上两种方法计算得知，井筒涌水量应在 米3小时和455米3小时之间，取其平均值可为 米3小时。按照矿山井巷工程施工及验收规范要求，当井筒涌水量大于10m3/h，必须采用工作面预注浆法通过其主要含水层，及“有疑必探、先探后掘”的施工原则。为了下一步顺利通过主、副井6090段含水层（主井据副井70m，其涌水量参照副井），确保施工安全，必须采用工作面探水与预注浆法施工，为此，特编制本探水、注浆施工组织设计。主井

8、井筒主要技术特征见表1.2。主井井筒主要技术特征表 表 1.2序号项 目单位主 井副 井1井筒净直径m5.05.52设计井筒深度m4124323井口标高(自然地坪标高)m+173+1734井底标高m-238-2585锁口深度m556井壁厚度mm800钢筋混凝土850钢筋混凝土 2 探水、注浆方案根据万象钾盐矿检查孔地质柱状图及副井中心孔的抽水报告，井筒基岩段穿过的主要集中在垂深3090m段（30m以上已地面预注浆），为加快施工速度，确保安全，对此含水层实行边探边掘的施工方案，当实际探出井筒涌水量较大时(即井筒涌水量大于15m3/h)，采用工作面预注浆的施工方法。为确保施工安全，探水与注浆方案也

9、采用上述施工方案。具体方案如下：当预计井筒涌水量大于10 m3/h时，对探水孔进行注浆封堵，然后施工2.0m厚砼止浆垫，利用潜孔钻机在工作面施工注浆孔，通过工作面注浆泵进行工作面预注浆。工作面预注浆是以封堵砂岩裂隙水及岩溶裂隙水为目的，并加固井壁围岩，采用人工砌筑砼止浆垫，预埋无缝钢管作注浆孔口管，用潜孔钻机在工作面施工探水、注浆孔，并设注浆站。通过注浆泵将搅拌好的水泥浆液压入注浆孔含水层裂隙中。3、注浆工程设计3.1注浆起止深度及注浆方式当井筒涌水量较大，需要工作面预注浆时，根据该段水文地质条件，确定探水注浆起始深度。注浆起止深度暂定为垂深40100m，注浆段高60m，分2次进行注浆，每次注

10、浆段高在30m。注浆深度进入不透水层约10m。注浆方式，全段高下行压入式注浆。钻进过程中，当钻孔涌水量大于5 m3/h时，暂停钻进，先注浆封水，钻孔水量减少至5 m3/h以下时恢复钻进至终孔。注：地质柱状及注浆段的起止深度均以+174m为0.0算起。3.2注浆钻孔的布置参数3.2.1注浆孔数：根据各含水层的水文地质条件、井筒特征、类似工程的施工经验计算出含水层的注浆孔数。 注浆孔的孔数按下式计算： N=（D-2A）/L式中：D井筒净径，5.0m、5.5m A注浆孔与井壁距离，为0.5m L注浆孔间距，取2.1m计算得N主=5.98，取6个；N副=6.72，取7个。3.2.2径向倾角 =tg-1

11、（S+A）/H式中：钻孔在径向上与竖直轴线的夹角 S终孔位置在径向上超出净径的距离，取2.0m A注浆孔与井壁距离，为0.5mH注浆段高，H主=30m，H副=30m，计算得：主=4，副=43.3注浆孔施工顺序 注浆孔6（7）个，1#孔布置在井中正北方向，顺时针编钻孔序号，其余钻孔均匀布置。 详见钻孔平面布置图图1。6（7）个注浆孔分两组交替施工，1#、3#、5#孔为第一组，先行施工，封堵大的裂隙，第二组2#、4#、6#、7#孔封堵细小裂隙，并兼作注浆质量检查孔。3.4注浆压力注浆压力是驱动浆液在裂隙中流动、扩散、充塞、压实的能量，是控制浆液距离的重要因素之一。一般注浆终压取地下水压力的22.5

12、倍。详见表3.4。注浆起止深度、段高、孔数、钻孔径向倾角及注浆压力 表4.4段 次注浆起止深度(m)注浆段高(m)注浆孔数(个)钻孔径向倾角()注浆压力(kg/cm2)1407030641417.527010030742025注浆压力为工作面表压力，前期封堵大裂隙注浆取低值，后期针对小裂隙注浆取高值。3.5注浆材料及注入量本次注浆选用单液水泥浆。采用525#海工硅酸盐水泥浆液，另掺入水泥重量0.5%的食盐和0.05%的三乙醇胺作为外加剂，外加剂起速凝早强作用。 浆液的注入量按下式计算： V=AHR2/m式中：A浆液消耗系数，取1.2 H注浆段高，H1=30m， R浆液有效扩散半径10+2.5m

13、=7.5m 浆液充填系数，取0.85 m结石率，取0.85 裂隙率，平均取3%计算得每次水泥浆液量V=623.4m3。水泥用量：623.40.75=467.55（T），（每立方浆液0.75吨水泥，水灰比1：1）三乙醇胺：143.00.05%=0.23（T），食盐： 467.550.5%=2.3（T）详见表3.5各含水层水泥浆液量及材料用量 表3.5井筒段序水泥浆(m3)水泥(T)三乙醇胺(T)食盐(T)主、副井1623.4467.550.232.32623.4467.550.232.34、砼止浆垫4.1砼止浆垫厚度计算 砼止浆垫设计成单级平底型。 砼设计标号25，配合比：水泥：砂子：石子：水1

14、：2.47：3.74：0.58，另加水泥重量的851砼早强减水剂。砼止浆垫厚度计算根据平底型止浆垫公式nr/. ：砼止浆垫注浆终压，1=25kg/cm2，：砼天抗压强度，为100kg/cm2。：井筒半径2.5、2.75m计算得砼止浆垫厚度主=1.3m，副=1.5m砼止浆垫厚度取主=副=2.0m。4.2砼止浆垫施工为防止止浆垫与井壁间漏水漏浆，要求止浆垫砼与井壁重叠1000mm，且在重叠段，将井壁周圈用风镐刷出1道槽，槽深300mm，槽高350mm。砼浇筑，采用井筒施工的地面砼配制，经底卸式吊桶下料浇注。浇注要连续施工，加强震捣，加砼早强减水剂，掺量为水泥重量的4%。5、埋设孔口管5.1孔口管长

15、度计算L=pd0/4f超载系数，取1.3p注浆终压，取p1=3 MPa，d0孔口管外径，0.108mf工作条件系数，取0.7管材与砼或水泥结石的粘着强度，0.14MPa计算得出L1=1.07m，孔口管高出砼面0.5m，孔口管总长度取L1=2.5m。孔口管规格取1084.5mm无缝钢管，孔口上部焊接法兰以便联接注浆阀。5.2孔口管埋设先施工砼止浆垫而后埋设探水孔口管6个，将钻机按设计的方位、孔径、倾角固定在模板上，用130mm冲击钻头钻进，钻进深度为2.5m、用压风吹净孔内岩粉，在钻孔内灌满21水泥砂浆，紧接着下入长为2.5m、的孔口管，1天后用钻机扫掉孔口管内水泥砂浆，试压1.5倍静水压力（3

16、MPa），不漏即为合格，否则注双液浆加固孔口管直至合格为止。6、注浆孔的施工 注浆钻孔采用2台KQJ-100B型潜孔钻机，配50mm，与90mm冲击器施工，钻头90mm，用清水作循环液。在打钻前，要在108mm孔口管上安设100mm高压球阀，以防钻孔时含水层突水造成淹井事故。打钻施工是在打钻平台上进行的，打钻平台距止浆垫约2米，采用15.5mm钢丝绳将钢管梁与模板卡在一起，再在钢管梁上铺=50mm木板。钻进过程中，若遇钻孔涌水量超过5 m3/h，或因岩石破碎塌孔打不下去时，停钻注浆，否则一直钻进直至终孔。终孔时要核实钻具长度，确保钻孔深度符合设计要求。7、注浆作业7.1注浆前的准备工作7.1.

17、1注浆站的建设及输浆管路 注浆站布置在井筒工作面内，站内安装1台2TGZ-60/210型双液高压注浆泵，并设置清水桶、水泥浆搅拌系统。本注浆站将充分考虑并利用现有设备，利用200型立式搅拌机作为一级搅拌池，水泥通过吊桶下放到工作面。注浆泵和孔口管之间用2高压胶管连接。7.1.2注浆设备试运转 注浆设备及管路安装完毕后，必须进行试运转，注浆系统要满足最大注浆压力和流量的要求。经试运转及耐压试验，设备应无异常响声。具体作业程序如下： 全面检查注浆、搅拌系统及管路联接处等。 注浆系统进行无负荷试运转。 全系统联合试运转。 处理存在问题，并再次进行试运转，直至符合要求。7.2注浆作业（1）注浆作业流程

18、： 浆液经搅拌系统搅拌后经注浆泵、输浆管、注浆管进入受注岩层。（2）作业程序： 当注浆孔钻进到即定深度后，用清水冲孔（破碎带不冲），直到返清水，注浆作业程序如下：接通输浆管路压水试验注浆定量压清水冲洗输浆管路拆洗注浆泵扫孔或钻进。（3）压水试验： 注浆前进行压水试验，冲洗岩石裂隙中的充填物，提高浆液结石体与岩石裂隙面的粘结强度及抗渗能力，并根据泵压及注入量。进行钻孔吸水量的测定，吸水量的计算公式为 q=Q/H式中：q单位钻孔吸水量，1/min.m Q压水最大压力时的流量，l/min H试验段的高度，m压水试验时，尽可能采用大泵量，压力值控制在本段注浆终压，一般压水时间为20分钟，精确测量、记录

19、压水段高、流量和压力。在破碎带压水时间缩短或不压水。根据压水试验测定的单位钻孔吸水量，确定注浆时浆液的起始浓度，并作为鉴定注浆效果的依据之一。（4）注浆压力的调整在注浆过程中，注浆压力可分为初期、正常及终压三个阶段变化，当初始浓度确定后，根据注浆压力变化情况要及时地控制泵量，调整浆液浓度及凝胶时间等，使注浆压力平缓地升高，避免出现较大波动，直至达到注浆终压、终量，并稳定20分钟以上。（5）浆液的调配单液水泥浆常用的水灰比为2：1、1.5：1、1.25：1、1：1、0.75：1、0.6：1、0.5：1 ，单液水泥浆配制表见表7.2.1。单液水泥浆配制表 表7.2.1水灰比水泥用量(kg/代)水(

20、升)三乙醇胺(kg)氯化钠(kg)浆液比重浆液体积(m3)0.5:11200/246000.661.81.0030.6:11100/246600.555.51.721.0240.75:1950/197120.484.81.621.0371:1750/157500.383.81.51.0021.25:1650/18120.333.31.421.0301.5:1550/118250.282.81.371.0092:1450/99060.232.31.291.051 浆液起始浓度选择表 表8.2.2单位钻孔吸水量（L/min）水 泥 浆 浓 度（水：灰）3.33:15.02-1.5:17.0-8.0

21、1.5-1.25:19.01:111.130.75:1150.6:1每次注浆的初始浓度，根据压水试验测定的单位钻孔吸水量选择。见表7.2.2。每个钻孔注浆时，初注用浓浆，复注时逐渐降低浆液浓度。但每次注浆时，一般先稀后浓，当浆液在裂隙沉析、充填阶段时，若压力不升进浆量也不减时，应逐渐加大浓度。反之，若压力上升快，减量也快，此时，为保证足够的注入量，应依次降低浆液浓度。每更换一次浆液浓度，一般持续20分钟。（6）结束注浆当钻孔注浆达到结束标准或因裂隙较大，虽未达到结束标准，但为防止浆液扩散较远，按预定的本次注浆的注入量已达到要求，需结束本次注浆时，在结束之前，需压注一定量的清水，将管路中的浆液冲

22、洗干净，注入量为输浆管路和注浆孔容积的80%，然后关闭孔口球阀，卸开输浆管路冲洗。（7）扫孔和复注注浆结束后，原则上在注浆段位置能托住钻就可以扫孔，一般需46小时，扫孔后进行压水试验，当耗水量小于20L/min，可不再注浆，进行下一个钻孔的钻进。否则应复注。7.3注浆结束标准及注浆过程中的质量检查 注浆结束标准： （1）各注浆孔的注浆压力达到设计终压值，注入量小于5060L/min，稳定20分钟以上。 （2）注浆结束时，浆液的水灰比低于1：1（即1：1浆液或更稀）。 （3）浆液的注入量基本达到设计要求。 注浆过程中的质量检查： 注浆施工是隐蔽性工程，施工过程中的技术资料以及出现的与注浆相关的现

23、象，都是评价注浆质量的重要依据。 施工技术资料的整理与分析：对各孔的注浆参数，注入浆量和材料等必须进行及时整理、统计和分析，以便了解各孔间参数的变化，从而采取相应的措施。对于返浆和窜浆情况都要做好记录，查出原因，避免再次发生。8、钻孔测水8.1井下测水 井下测水：井下探水孔和注浆孔，在揭开含水层后即开始测量钻孔的涌水量，钻进中发现水量增减或揭开新的含水层都要及时测水量。 每孔注浆前都要测量静水压和水量。方法：容积法。正常情况用水桶从三通上接水，水量太大可用井筒水位的增加计算钻孔涌水量。8.2压水试验测水压水试验测水：注浆前进行压水试验，测泵压和清水池中单位时间消耗量。9、打钻注浆技术要求及注意

24、事项9.1打钻注意事项 开钻前要认真检查钻机安装的牢固性、平稳性、各部件连接是否可靠，操作手柄是否灵活，并进行钻机的试运转，确认无误后可进行钻进。 检查风压系统各管路接头是否拧紧。 钻具要拧紧，各工具及其它物品严防掉进孔内，下放和提拔钻具时，要有人指挥，确保安全。 钻杆丝扣连接时要缠白铅油麻丝。9.2注浆技术要求 (1)注浆前对注浆材料进行试验，材料的质量应符合现行国家标准及技术条件，并找出在给定条件下浆液的最佳配比和浓度。 注浆时必须注意注浆压力和吸浆量的变化情况，及时进行相应的调整，并认真记录，每注1m3或5min记录一次泵压和泵量。发现异常情况，及时采取措施进行处理。 各工程操作人员要坚

25、守岗位，服从统一指挥，发现异常情况及时汇报，以便采取措施。 灰浆搅拌先加水后加灰。必须保证连续供浆、不得间断。每次注浆结束后，灰浆搅拌池要洗干净，无残浆、灰碴。注浆泵打开清洗、检修、试运转，待下次注浆使用。值班技术人员整理好资料，填写注浆报告单。10、主要安全措施 严禁酒后下井，严禁违章作业，认真做好防坠工作。 井口下一切安全规定按井筒施工执行。 打钻过程中随时观测工作面水位，若水量增加较快，应立即拔出钻杆，关闭阀门，测量水压，通知地面注浆。 本次注浆属高压注浆，阀门及各管路要固定牢固，各接头要拧紧，开泵后井下工作人员要离开管路，井上人员要远离注浆泵。 放浆放水时要先打开放水三通缓慢放出。将浆

26、液放入罐中，提到地面。 井下工作人员必须按井下工种佩戴劳动保护用品和矿灯，其它按井下有关规定执行。 井下两台钻机施工，起拔钻杆时，要通知对方，以防碰撞。打钻注浆期间排水泵始终处于完好状态，并有专人值班。11、工期安排及人员组织11.1 工期止浆垫施工及凝固时间6天，每个钻孔打钻及注浆时间暂考虑5天，两台钻机同时施工，每段高钻注工期36天。两个段高钻注总工期为72天。11.2人员安排 劳动组织表 表11.2序号 工 种数量 备 注1拌浆工15包括放水、放浆、倒运灰2注浆化验记录员33技术员34司泵工65电工、机修工96打钻工367值班干部48绞车工69井上、下信号把钩1810井下排水工311材料

27、员2合 计105不包括项目部管服人员12、钻注设备、材料 主要设备表 表 12.1序号设备名称规格型号单位数量备注1钻机KQJ-100B台21台备用2注浆泵2TGB-60/210台13水泥搅拌机立式台2自制4潜水泵20m3/h台25卧泵DC50-806台2备用1台打钻注浆主要材料 表12.2序号名称规格型号单位数量备注1钻杆50m1003钻头130mm个34钻头90mm个65冲击器90mm个47输浆管505无缝管m3708水泥525#普通硅酸盐T935.1不包括止浆垫施工9三乙 醇胺T0.4610食盐T4.611高压胶管2(20Mpa)根312高压球阀100mm只413抗震压力表0-160kg

28、/cm2块214抗震压力表0-400kg/cm2块215闸阀6个216转芯阀2个617球阀3/4个318胶管1/2m10冷却水管19快速接头2付4加工20注浆三通2个2加工21孔口管1084.5mmm45孔口管22水泥425#T止浆垫用23黄砂T止浆垫用24石子T止浆垫用25钻机配件26减水剂T27法兰108套1228法兰盖板108个1229普通弹簧管108m2030普通球阀108个1本施工组织设计编制依据：1、云南中寮矿业开发投资有限公司老挝万象年产65万吨光卤石采矿及加工项目主、副、风、充填井井筒凿井施工组织设计2、老挝万象平原钾盐矿井T2钻孔综合柱状图及地质报告3、主、副、充填井抽水试验报告4、普通混凝土拌合物性能试验方法（GBJ80-85）5、混凝土强度检验评定标准（GBJ107-87）6、普通混凝土配合比设计规程（JGJ55-2000）7、混凝土外加剂应用规范（GBJ119-88）8、矿山井巷工程施工及验收规范_2温州建设集团公司驻老挝万象钾盐项目部