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1、河北钢铁集团矿业有限公司司家营田兴铁矿主井区河北钢铁集团矿业有限公司司家营田兴铁矿主井区 1 1、2 2、3 3 号主井井筒地号主井井筒地面面注浆工程注浆工程 施工组织设计施工组织设计 唐山开滦建设（集团）有限责任公司唐山开滦建设（集团）有限责任公司 20142014 年年 6 6 月月 5 5 日日 目目录录 1 工程概况1 2 自然地理2 3 地质概况2 4 注浆方案设计4 5 工程量9 6 注浆施工11 7 注浆钻孔施工16 8 工程施工组织18 9 质量保证措施19 10 工期保证措施.22 11 安全保证措施.25 12 文明施工保证措施.28 13 环境保护措施.29 附表及附图
2、1 1 1 工程概况工程概况 司家营田兴铁矿三期工程属司家营铁矿南区，位于河北省滦县南部， 行政区划隶属于滦县响堂镇管辖。西距唐钢集团 55.0km，东距滦河约 2.5km，北距滦县新城约 13.5km。地理坐标为：东经：1184236 1184540，北纬：393520393940。 三期竖井工程 1、2、3 号主井基岩部分采用普通法施工，目前 1 号主 井施工至深度 372.4m，2 号主井施工至深度 482.3m，3 号主井施工至深度 545m。三个主井井筒过含水层采用了工作面预注浆堵水，施工过程中堵水 效果不理想，注浆后施工中出现了大量涌水甚至淹井的现象。治水效果不 理想给井筒掘砌施工
3、带来很大的质量和安全隐患，工程进度也受到很大的 影响。 地面预注浆工艺是在地面进行注浆操作，浆液类型与注浆施工参数能 很方便的进行调整，能针对不同岩层和各种注浆过程中的变化情况适时的 进行施工调整，有很强的适应性。采用地面预注浆工艺能有效的对 1、2、3 号主井进行堵水处理。 2 2 自然地理自然地理 2.12.1 地形地貌地形地貌 本区区域属于燕山南麓山前倾斜平原，东起昌黎县，经滦县至丰润区 以北为低山丘陵区，地势东北高，西南低。东北部六音山、武山、榆山等 标高在 240-300m 左右，构成本区分水岭。南部为广阔的冲洪积平原，分布 零星的孤丘， 标高多在 50-100m。 按地貌形态的差异
4、划分为 2 个区 5 个亚区， 分别为：构造侵蚀剥蚀低山丘陵区（包括单面山及残山亚区 1 个亚区） ；滦 河侵蚀堆积洪冲积平原（包括滦河二级阶地亚区、滦河一级阶地亚区、漫 滩阶地亚区、现代河床亚区共 4 个亚区） 。矿区位于滦河侵蚀堆积洪冲积平 原区，亚区属于滦河河漫滩阶地，主要分布于现代河床两侧，沿河流走向 多成条带状分布，西北高东南低，地势较平坦，地面坡降小于 2，地面 标高 18-22m 左右，阶地前缘高出现代河床 2.0 m 左右，地表岩性以粉细 砂、粉土为主，下部砾卵石，局部有湖沼相淤泥沉积。 2 2.2 气象气象 本区气候属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明。春季少雨多风 沙；夏
5、季多东南风，炎热多雨；秋季昼暖夜凉；冬季多西北风，干燥寒冷。 根据滦县气象局资料， 多年平均气温 10.5， 1 月份最冷， 最低温度-23.1， 7 月份最热，最高气温 39.9。 区内多年平均降水量 610.5mm（19842003 年） ， 多年平均水面蒸发量 为 1110.9mm。每年冻土期一般在 11 月下旬到次年三月下旬，标准冻结深 度 0.80m。水量年际变化大，最大降水量 817.9mm（1998 年） ，最小降水量 352.5mm（2002 年） ；降水量年内分配也极不均匀，6-8 月份降水量占全年 降水量的 70.4%。 2.3 水文水文 本区内河流基本为由北向南注入渤海。
6、由于受地形地貌的严格控制， 各河流的流量及水位变化极悬殊。矿区附近河流均属滦河水系，主要有滦 河、新河、溯河等。 3 地质概况地质概况 3.1 矿区地层矿区地层 本区处于华北地块东北端次级构造单元燕山台褶带的古隆起东南部 位，即遵化-山海关隆起的东段，昌黎台凹的西南边缘。区域地质构造较复 杂，出露地层较齐全，出露地层有太古界、中上古元界、古生界、及新生 界第四系部分地层。就矿区地层而言，前第四系地层大部分为太古界基岩 及铁矿层、小范围分布的上元古界基岩，出露面积小，多数地段均被第四 系覆盖。 区域大地构造位置属华北地块东北端次级构造单元燕山台褶带的古 隆起东南部位，即遵化-山海关隆起的东段，昌
7、黎台凹的西南边缘，矿区具 体位于司-马-长复式向斜构造带中，基岩构造形态表现为褶皱为主、断裂属 次的特征。 3.2 主井区工程地质主井区工程地质 根据造孔揭露， 场地内自上而下主要岩土层分布为：上部为第四系全 3 含水层（段） 含水层 （段） 厚度(m) 静止水位 埋深 (m) 渗透 系数 K(m/d) 预测深度 (m) 预测水位降 深（m） 预测段涌水量 (m3/d) 预测累加涌 水量（m3/d） 第四系孔隙潜水 含水层（段） 53.152.9138.791.1588.2424375.47 基岩风化裂隙含 水层（段） 6.004.090.05130.4126.3151.5824427.05
8、基岩风化裂隙含 水层（段） 35.54.090.362165.9161.812231.7626658.81 基岩构造裂隙含 水层（段） 156.64.090.254670.0665.9120741.0947399.90 新统（Q4）洪冲积成因的粉土、圆砾；中部为上更新统（Q3）洪冲积成因 的粉土、卵石；下部为中更新统（Q2）洪冲积及残积成因的中砂、圆砾、 粘土、粉质粘土；底部为太古界单塔子群白庙子组（Arb）混合花岗岩岩、 伟晶岩、混合岩化黑云变粒岩、绿泥石化黑云变粒岩。 井筒检查钻孔位于司-马-长复式向斜构造带东南侧， 基岩构造形态表现 为褶皱为主、 断裂属次的特征。 施工的 3 个勘察钻孔
9、未发现大的断裂构造， 钻孔揭露岩体的主要构造结构面为节理裂隙密集带和破碎带，其规模较 小中等，多属压扭性构造。 3.3 主井主井开挖开挖涌水量预测涌水量预测 主井施工第四系和强风化带采用冻结法施工， 1 号主井冻结深度 290m， 2 号主井冻结深度 290m，3 号主井冻结深度 210m，冻结段以下基岩段采用 普通法施工。1 号3 号主井井口标高 20.5m，井底标高-650m，井筒深 670m，井筒直径 5.6m。根据 1、2、3 号主井之间的两个检查孔预计井筒开 挖时的涌水量见 1 号3 号主井开挖时涌水量预测表 1 号3 号主井井筒基岩段构造裂隙含水层预测涌水量为 864.2 m3/h
10、， 经 地表注浆治水处理， 要求预注浆段掘砌施工时单个井筒工作面涌水量小于 6 m3/h，同时对成井注浆段的井壁淋水进行有效治理。 4 4、注浆方案设计、注浆方案设计 4 4.14.1 设计依据设计依据 （1） 煤矿井巷工程质量验收规范(GB50213-2010) （2） 煤矿井巷工程施工规范(GB50511-2010) （3） 简明建井工程手册 （4） 立井井筒地面预注浆粘土水泥浆技术规范MT/T10582008 （5）司家营铁矿南区竖井工程地质勘察报告 （6）其它与本工程有关的国家及部颁现行的各种技术规范、规程、规定。 （7） 矿山井巷工程验收及规范 （GBJ213-90 ） 4.24.2
11、 质量要求质量要求 预注浆段掘砌施工时单个井筒涌水量达到煤矿井巷工程质量验收规 范不大于 6m3/h，同时对成井注浆段的井壁淋水进行治理。 4.34.3 浆液类型浆液类型 采用成本低、适宜高效注浆的 CL-C 型粘土水泥综合浆。CL-C 型综合 浆是目前国际和国内综合注浆广泛使用的注浆类型，是由粘土、水泥、水 玻璃组成的悬浊液，主要成分为粘土。粘土不但是一种惰性填料，可降低 水泥用量，具有显著的经济效果，而且与水玻璃及水泥发生一定反应。粘 土、水泥和水玻璃三者间反应的结果使粘土水泥浆具有连续演变的粘性、 塑性、弹性三态变化，为浆液的泵送、在裂隙中扩散及充填堵水提供保证。 CL-C 型综合浆特点
12、是材料价格适宜，与单液水泥浆相比，水泥用量可 节省 80%以上，而且该浆液悬浮稳定性好、不易沉淀、不易被水稀释而冲 散，抗水稀释性强，有良好的流变性，输送过程中不凝固，停止流动后很 快具有塑性强度，在爆破或岩石轻微移动时不开裂，克服了单液水泥浆虽 有高强度但抗震性差的缺点，有良好抗震性的同时具有很好的隔水性和耐 久性，对防止井筒开凿过程中由于放炮造成的新生裂隙，封堵迟到涌水起 着很好的作用。CL-C 型粘土水泥浆由于注浆压力高，浆液在裂隙中的充填 率最高可以达到 90%以上，所以对提高工程质量，减短工期都有积极作用。 十几年来，经我国几十个井筒地面预注浆工程中的应用已证实，粘土水泥 浆是一种堵
13、水和加固效果十分理想的材料。 5 4.4 注浆注浆段深度段深度 1、2、3 号主井冻结段以下基岩部分采用普通法施工，目前 1 号主井施 工至深度 372.4m，2 号主井施工至深度 482.3m，3 号主井施工至深度 545m， 三个井筒井壁淋水和掘进工作面涌水情况均比较严重。本工程对井筒冻结 段以下基岩部分采用地表注浆方式治水，包含已成井部分的成井注浆段和 未掘砌部分的预注浆段。根据井筒冻结深度和目前三个井筒的施工进度， 确定三个主井的地表注浆段为： 1 号主井：290m371m 为成井注浆段； 371m680m 为预注浆段。 2 号主井：290 m482m 为成井注浆段； 482m680m
14、 为预注浆段。 3 号主井：210m545m 为成井注浆段； 545m680m 为预注浆段。 4.54.5 注浆圈径注浆圈径 根据井筒净直径 5.6m 及注浆段井壁厚度 600mm 确定预注浆圈直径为 9m（约荒径外 1m） 。成井注浆段注浆圈直径为 918m。 4.64.6 注浆孔个数注浆孔个数 地面布置 8 个钻孔孔位，且每个钻孔再施工一个分支孔；1 号主井钻孔 注浆孔为 5 个，2 号主井注浆孔为 6 个，3 号主井注浆孔数为 5 个。 4.74.7 注浆孔布置注浆孔布置 注浆孔根据地面设备布置情况选择合理位置在地面进行布置。在三个 主井井筒周围布置 8 个地面钻孔孔位，施工时采用定向钻
15、进工艺，施工分 支钻孔到达注浆圈进行注浆（ “人”字型孔施工工艺） 。后附钻孔布置及水 平轨迹示意图。 4.8 注浆孔施工方案（与掘砌施工部分平行方案）注浆孔施工方案（与掘砌施工部分平行方案） 1 号主井注浆施工流程：1 号主井 5 个注浆孔分两组施工，先施工第一 组：4-1、5-1、6-1，第一组钻注结束后开始施工第二组 5-2、6-2，第二组 钻注施工至深度 540m 后在钻孔内安装护壁套管， 套管安装完成后掘砌与注 浆即可开始平行作业，井筒掘砌施工的同时完成第二组分支孔 540m680m 注浆段的注浆施工。井筒掘砌与地面预注浆同时施工的工作面上下相差距 离不得小于 100m。 6 2 号
16、主井注浆孔施工流程：6 个注浆孔分两组施工，先施工第一组： 3-1、7-1，第一组钻注结束后开始施工第二组主 2-2、3-2、4-2、7-2，第二 组钻注施工至深度 580m 后在钻孔内安装护壁套管， 套管安装完成后掘砌与 注浆即可开始平行作业，井筒掘砌施工的同时完成第二组分支孔 580m680m 注浆段的注浆施工。井筒掘砌与地面预注浆同时施工的工作面 上下相差距离不得小于 100m。 3 号主井安排 5 个注浆孔，分两组施工，先施工 1-1、2-1、8-1，后施工 1-2、8-2。 具体施工流程根据实际施工过程的实际实况灵活调整。 三个井筒平行作业前安全施工措施由矿建单位提供。 4.9 钻孔结构 7 1 号主井注浆钻孔结构 参数 分段 孔深 （m） 孔径 （mm） 套管 （mm） 备注 4、5、6 第四系 固管段 0145 300 219水泥固管 4-1、 5-1、 6-1 基岩段145680133祼孔 5-2、6-2 基岩段145540133/190 159/
