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1、河北钢铁集团有限公司红山铁矿主井井筒工作面预注浆、井壁堵水及壁后充填加固注浆施工安全 技术 措施中煤矿建二十九工程处唐山项目部2012年6月28日目 录一、工程概况3（一）、简述3（二）、井筒技术特征3二、水文地质5三、施工顺序6四、工作面预注浆7（一）、注浆参数7（二）、止浆垫浇筑施工8（三）、注浆参数设计8（四）、探水注浆前的准备工作10（五）、施工安全技术措施14（六）、避灾路线18五、井筒井壁堵水及壁后充填加固注浆18（一）、注浆范围18（二）、施工前的准备工作19（三）、注浆孔施工20（四）、注浆施工22（五、施工安全技术措施25（六）、避灾路线34六、工期及劳动组织34一、工程概况
2、（一）、简述红山铁矿位于河北省迁安市，矿区北部为京秦铁路，距包官营火车站仅1.5km，西南2 km处为迁（安）卢（龙）公路，区内简易公路与之相通，交通运输十分便利。主井（混合井）：井口坐标为：X4425563.160，Y396588.197，井深762.35 m，标高+72.35 m 690 m，净直径6m。 红山铁矿主立井井筒临时锁口设计标高为+73.0（相对标高为0），净直径6m，井深762.35m。主立井井筒井颈段设计工程量为129m，其中垂深03.65m段为临时锁口段采用M10水泥砂浆结合MU10机红砖砌筑支护，支护厚度为750mm；垂深3.6525.65m段井筒支护形式为内外双层钢筋
3、混凝土复合式井壁结构，支护厚度为850mm；垂深25.650123m段与垂深126129m段井筒支护形式为内外双层钢筋混凝土复合式井壁结构，支护厚度为700mm；123126m段为壁座段，壁座应深入稳定基岩2m左右，如果岩石不稳定，进行锚网喷支护一次，绑扎好钢筋，与井壁一并浇筑。混凝土强度等级为C30；内、外层环筋分别为25250、22250，内外层竖筋均为22250，内外层钢筋保护层均为50mm。（二）、井筒技术特征井筒技术特征见下表名 称单 位数 量井口位置Xm4425563.160Ym396588.197井口设计标高m+72.35井底设计标高m-690设计净直径m6设计净断面m228.2
4、7井筒深度m762.35主立井井筒技术特征 临时锁口工程量m3.65净直径m6.5净断面积m233.181-1工程量m22净直径m6净断面积m228.272-2工程量m100.35净直径m6净断面积m228.273-3工程量m3净直径m6净断面积m228.27二、水文地质井筒井颈段穿过含水层，其中基岩风化裂隙含水层（段）属于古老风化壳裂隙含水带，其富水性取决于风化裂隙的发育程度、性质；基岩构造裂隙含水层（段）中，构造裂隙发育，多以网状承压水的形式赋存，多属弱富水性。井颈段含水层由上而下分为2个含水岩组。预计涌水量如下：(1)基岩风化裂隙含水层（段）此含水层位于垂深28.993.2m段，含水层厚
5、度为64.3m，抽水试验结果为降深S=3.5m时，Q=78.78m3/d，渗透系数K=0.348m/d，单位涌水量为q=0.261L/s.m。预计该段涌水量37.5m3/h。（2）基岩构造破碎带及构造裂隙含水层（段）此含水层位于垂深93.2131.5m段，含水层段水位埋深为29.2 m, 抽水试验结果为降深S=9.15m时，Q=73.39 m3/d，渗透系数K=0.259md，单位涌水量为q=0.093L/s.m。预计该段涌水量53.75m3/h。目前井筒已施工至85m，下部3.9m未打井壁（荒断面），井筒总涌水量为48.3 m3/h,工作面迎头岩石破碎、节理发育、坍塌严重，极大影响掘进速度及
6、施工质量，安全受到威胁，根据上述情况，建设单位、监理单位、施工单位于2012年6月28日下午召开专题会议，研究决定对红山铁矿主井（混合井）采取工作面预注浆、井壁堵水及壁厚充填加固注浆的施工。为保证主井井筒注浆工作的安全、顺利进行，依据煤矿安全规程、红山铁矿主井井筒综合柱状图、红山铁矿水文地质和工程地质勘察报告和红山铁矿主井井筒施工组织设计特编制施工安全技术措施。三、施工顺序1、掘进工作面用挖掘机找平，在工作面安置12根孔口管，孔口管规格为108mm8mm无缝钢管制作；2、先铺设厚度为500mm的碎石；3、东西方向安设滤水管，规格为400mm10mm5.5m铁管；4、用导水管将井壁东面的出水孔导
7、入滤水层中；5、在碎石滤水层上铺设塑料彩条布，要求围严，防止灰浆漏失；6、浇筑3m厚的混凝土止浆垫，混凝土等级为C40；7、浇筑完毕后，在等待止浆垫凝固时，对上段井壁进行堵水注浆，然后进行工作面探水、预注浆，达到注浆效果时注浆完毕。8、壁后充填加固注浆；9、工作面打钻预注浆。四、工作面预注浆（一）、注浆参数1、止浆垫设计1.1止浆垫厚度计算本次工作面预注浆选用平底型混凝土止浆垫。根据以往施工经验，止浆垫厚度取3m；D-井筒净径为6.0m；P1-岩柱加固段注浆压力（Mpa），取静水压力的1.5倍；-超载系数，一般为1.1-1.2，本次取1.1；-混凝土重度（t/m3）取2.6；C-混凝土允许抗剪
8、强度（Mpa）取抗压强度的1/10。说明：1、井筒荒半径为3.7m。2、砼垫用C40混凝土砌碹，a=R/k=6002/32=200kg/cm21.2井壁强度验算： =52.1 MPa a-井壁实际承受压力（Mpa） D-井筒净直径 D=6.0m E井壁厚度 E=0.7m P-注浆压力 取第4段注浆压力P=14MPa h-球面高 h=07天养护期的允许抗压强度为600.9=54MPa52.1MPa，满足注浆要求。（二）、止浆垫浇筑施工浇筑混凝土止浆垫前，严格按照设计孔位预埋108mm8mm无缝钢管，上端焊接高压法兰盘，做打钻注浆孔口管；上端高出止浆垫0.5m，管壁外用20#热轧带肋钢筋焊牢以固定
9、在止浆垫中。浇筑混凝土止浆垫前，要做好上部井壁的接水工作，将井壁涌水接入水箱之中。止浆垫混凝土采用C40砼，浇筑砼时要保持连续不得中断，工作面要用振动捧分片振捣，同时应防止孔口管位移或偏斜，如发生偏斜及时纠正，在止浆垫中预设两个滤水管，以便注浆施工时排水。止浆垫凝固后，要对滤水层进行注浆，并对混凝土止浆垫进行加固，要连同预埋的孔口管进行耐压试验，试验要求先用钻机打孔至孔口管下0.5m，耐压试验压力要求达到注浆设计终压，若达不到，则重新加固，直至达到设计终压，方可转入下步工序作业。（三）、注浆参数设计3.1注浆孔布置工作面探水注浆设计注浆孔数计算公式如下：N=（D-2A）/L=12个N-注浆孔数
10、（个）D-井筒净直径为6.0m，A-注浆孔与井壁距离为0.5m，L-注浆孔间距取1300。12个注浆孔布置一圈，要求注浆孔与井壁距离为500，注浆孔间距为1300，均匀布置，注浆孔孔径向外偏角4，切向倾角 2。在注浆孔口管上安装高压闸阀、防喷装置。钻注顺序采取对称开孔注浆，切忌乱钻不注。（附钻孔平面布置图）3.2注浆段高及钻孔深度根据井检孔地质报告提供的资料，本次工作面预注浆段高为52m，即井筒垂深84m136m。3.3注浆压力根据混合井地质风氧化严重，岩石破碎，高角度的节理发育，含水不均一性质特点，设计注浆终压为静水压力的2.53.0倍。3.4浆液材料选择及现场浆液配制本次工作面预注浆采用以
11、单液水泥浆为主，水泥、水玻璃双液浆为辅的施工方法；水泥选用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水玻璃选用模数为2.8-3.2，波美度40的水玻璃；单液水泥浆水灰比选用3：1；2：1；1.75：1；1.5：1；1.25：1；1：1共6个级配。单浆液消耗量特别大时，要控制扩散范围或者加快浆液凝固时间，则可适量选择水泥、水玻璃双液浆，若进浆效果差，则考虑使用超细水泥或化学浆液进行注浆(使用时增加补充措施)。注浆时，视压水吸水量确定起始浓度，注浆浆液调配原则为先稀后浓。若止浆垫和孔口套管耐压试验出现漏浆现象，即可加入双液浆，双液浆配比为1：1。速凝剂选用三乙醇铵和氯化钠复合速凝早强剂，其用量分别是水泥浆液量
12、的0.05%和0.5%。水泥浆现场配制见下表：单液水泥浆现场配制表水灰比水泥（袋）水（升）制成浆量（m3）3：169001.0002：199001.0501.75：1108751.0421.5：1118251.0081.25：1138121.0291：1157501.000（四）、探水注浆前的准备工作4.1排水系统形成打钻前排水系统必须形成且完善，吊盘安装1台电泵（流量50m3/h、扬程120m），1台备用确保使用时能正常运转。如涌水量小于10m3/h时，利用风泵 QYW-25-70型号（流量25m3/h、扬程70m）将工作面的积水抽入吊桶，再将吊桶提升至地面排水；同时要做好工作面的清理工作，
13、不留淤泥与杂物。当涌水量较大时，利用防爆潜水泵和风泵将水排至吊盘水箱内，正常启动水泵将水排至地面。4.2搅拌站设置在地面井口房一侧适当位置设置搅拌站，同时设置三个容器，分别存放配制的水泥浆液，化学浆液和清水。容器边布置注浆设备和搅拌桶。4.3输浆管路的安装利用伞钻绳捆扎2路25mm高压胶管（清水管可兼做第二趟注浆管路），从地面输送浆液到工作面作为输浆管路，管路的耐压强度不少于25MPa。4.4井下操作平台的搭设利用18槽钢加工一直径为5.7m的操作平台，上面铺设=5mm花纹钢板满堂铺设；在操作平台上留有一长宽=700700mm方孔，留作上下人员通道；操作平台高出止浆垫2m，操作平台与止浆垫间用
14、槽钢连接；操作台固定要牢固、稳定，并操平。4.5钻探施工采用1台SGZ-3A型液压钻机钻进，钻杆采用50mm6mm钻机专用钻杆，钻头采用75mm复合片无芯钻头或用75mm潜孔冲击器。4.5.1钻孔施工顺序采取对称开孔。为防止钻孔偏斜，预埋孔口管时，钻孔的方位角、倾角要由专业技术人员进行操作，预埋过程中要及时准确校对。钻进时使用PDC金刚石复合片钻头。4.5.2禁止弯曲钻杆下井，提高对中度，过硬岩时，不应加压过量。带阀清水钻进，地面连续供水，一旦水量变小或中断应立即停钻或提钻，检查原因，恢复正常供水后，再继续钻进。4.5.3定时检查钻具，发现不符合要求应及时更换，钻具加工要规范，出刃一致，焊接牢固，加压、钻速适当。为防止掉物入孔，钻进时孔口钻杆套厚皮胶板。4.5.4每孔终孔停钻后，应加大水量冲孔，冲孔时间一般为30min左右，直到孔内岩粉基本排除为止。4.5.5要认真做好钻进记录与钻机维修工作。4.6注浆施工注浆泵采用2TGZ-60/210型双液注浆泵或KBY型注浆泵，一台工作，一台备用。4.6.1工艺流量：单液水泥浆经二次搅拌
