工作面探水、注浆措施

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1、一、概述 沛城煤矿技改项目工程位于江苏省沛县朱寨镇境内，该矿井设计生产能力 45万吨年，为低瓦斯矿井。矿井采用立井开拓方式，主、副二个井筒在同一工业广场内。井口设计标高为+38.50m。井筒净直径5.0m，全深623.5 m，基岩段深度 373 m。现施工至井深542m,已进入二迭系砂岩含水层，目前涌水量逐步增大，现井筒涌水量16.5m3/h。经建设单位、监理单位、施工单位共同研究决定并根据煤矿安全规程中规定的“有疑必探、先探后掘”的原则和现涌水量，选择在现工作面（井深546m）进行探水、注浆工作。 二、水文、地质概况 沛城煤矿技改工程主井井筒检查孔揭露的主要含水层有第四系砂层，二迭系砂层。

2、1、二迭系砂岩 根据钻探及抽水试验、流量测井情况分析，主井检查孔揭露的基岩含水，主要是二迭系砂岩。 1.1含水层段 基岩含水层主要是二迭系砂岩，二迭系砂岩揭露厚度452.9m，含水层厚度189.5m，含水类型为裂隙承压水，静水位高出地表2.5m,根据设计对该含水层进行了抽水试验和流量测井。抽水试验做了三个降深，最大降深66.6m，单位涌水量为0.0116/s.m，渗透系数为0.0057m/d,涌水量为0.773L/s。 1.2隔水层段 二迭系砂岩于砂岩之间有厚度不一的泥岩、砂质泥岩等，可视为相互之间的隔水层。 采用抽水试验及流量测井两种方法取得含水层的水文地质参数，利用承压转无压完整井裘布依公

3、式，分别计算井筒涌水量，井筒涌水量采用计算结果较大值。主井井筒（199.57640.10m）涌水量38.09m3/h。 三、探水、注浆方案 主井井筒掘砌至井深546m时，先在工作面预埋两个孔口管，管口东南、西北方对称垂直开孔，孔管采用1085mm无缝钢管，下端埋入岩石46m,上端露出0.5m装上高压闸阀并灌水泥浆加固封堵。待水泥浆凝固后则进行探水钻进工作，钻进时若单孔涌水量2m3/h，继续钻进；若涌水量2m3/h，则提钻，关上高压闸阀，施工止浆垫进行注浆封水工作。根据公式计算出注浆孔数，施工时，在井筒周边均匀布置注浆孔，待止浆垫凝固、养护完成后，再对工作面进行预注浆施工。本次探水钻进36m（井

4、深546-582m），穿透砂岩底板1m。 四、探水、注浆施工 1、探水注浆前的准备工作 1.1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50DM-809型 水泵，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；同时要做好井深513m的清理工作，不留淤泥与杂物。当涌水量较大时，利用风泵将水排至吊盘水箱内，正常启动大泵将水排至地面。 1.2搅拌站设置 利用主井井口搅拌站，同时用5mm钢板加工两个浆池，分别存放配制的水泥浆液，化学浆液。池旁边布置注浆设备和搅拌罐。

5、1.3输浆管路的安装 利用放炮电缆绳捆扎两路25mm高压胶管，从地面输送浆液到工作面作为输浆管路，高压胶管的耐压强度不少于25MPa。 1.4井下操作平台的搭设 利用井筒悬挂吊盘作为打钻工作平台。在井壁的四个方位打入四根铁道锲，将四层吊盘固定在铁道锲上。工作台固定要牢固稳定。 2、钻探施工 采用SGZ-型液压钻机，钻杆采用50mm6mm地质钻杆，钻头采用70mm钻头。 2.1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。钻进时使用平顶钻头或PDC金刚石复合片钻头并带同径具长度不小于3m的扶正器。 2.2禁止弯曲钻杆

6、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。 2.3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。 2.4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。 2.5要认真做好钻进记录与钻机维修工作。 3.注浆施工 注浆泵采用HFV-C型注浆泵，一台工作，一台备用。 3.1工艺流量：单液水泥浆（化学浆）经二次搅拌注浆泵输浆管控制阀孔口管岩层裂隙。 3.2压水试验 每孔终孔测

7、水后接通输浆管路进行压水试验，压力由小到大逐步升压到最大注浆终压，测定各不同压力参数时的吸水量并绘制吸水量曲线，压水时间可为2030分钟。并根据压水结果，确定起始浆液配比。 3.3压力调整：注浆压力变化有时渐变，有时呈波状，调整压力应与孔内情况、浆液浓度等密切配合，当浆液浓度确定后，用人为的方法控制泵量，使压力达到终压。 3.4浆液调整：浆液在岩层裂隙充填阶段中，如压力和进浆量稳定不变时，应逐级加大浓度，如压力上升快，进浆量很快减小，应依次降低浆液浓度，每改变一次浆液浓度可持续20分钟。 3.5注浆结束前，应压注清水，使管路大部分浆液注入岩层裂隙中去。但要防止清水压入地层，当压清水时需及时通知

8、井下准备闭阀泄浆，然后清洗整个注浆系统。 3.6养护、扫孔和复注：每孔首次注浆结束后，养护23小时，用钻机扫孔到底，冲孔测水后进行复注。复注次数可为一至多次，复注时采用稀浆。 五、注浆参数 1、止浆垫铺设 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。本次注浆，已预留10m岩柱与止浆垫共同构成承压部分，止浆垫位于含水层上泥岩中， 止浆垫厚度利用公式计算如下： =1.7m B-止浆垫厚度（m）； D-井筒净径为5m； 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1.11.2，本次取1.1； -混凝土重度（t/m3）取2.6； C-混凝土允许抗剪强

9、度（Mpa）取抗压强度的1/10。 说明：1、井筒荒半径为2.95m。 2、砼垫用C60混凝土砌旋，a=R/k=6002/32=200kg/cm2 3、具体浇筑止浆垫时，可适当将止浆垫厚度加大。（实际取值为2.0m）。 2.止浆垫浇筑施工 浇注混凝土前，严格按照设计孔位预埋1085mm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，下端深入岩石2m；管壁外用20#热轧带肋钢筋焊牢以固定在止浆垫中。 止浆垫混凝土采用C60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，且在止浆垫中间位置预留一个0.5m3的水窝，以便注浆施工时排水。

10、止浆垫凝固后，要连同预埋的孔口管进行耐压试验，耐压试验压力要求达到设计终压，若达不到，则进行止浆垫加固注浆。 3、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=6.28,取6个 N-注浆孔数（个） D-井筒净直径为5m， A-注浆孔与井壁距离为0.5m， L-注浆孔间距取2m。 注浆孔布置一圈，要求注浆孔与井壁距离为0.5m，注浆孔间距为2m，均匀布置，注浆孔孔径向倾角2，切向倾角2。止浆垫耐压试验合格后，在注浆孔上安装高压闸阀后方可钻进施工。钻注顺序采取对称开孔注浆，切忌乱钻不注。 3.2注浆压力 设计注浆终压为静水压力的2.5倍。 3.3浆

11、液材料选择及现场浆液配制 注浆选用单液水泥浆，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，则控制扩散范围或者加快砼凝固时间，可考虑加入速凝剂，或选择水泥、水玻璃双液浆，若含水层不进浆或注浆效果差，则考虑使用超细水泥或化学浆液进行注浆。 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，双液浆与单液水泥浆的配比为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的0.05%和0.5%。 水泥要求用新出厂的P.O42.5普通硅酸盐水泥，失

12、效结块的水泥禁用。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） 3：1 6 900 1.000 2：1 9 900 1.050 1.75：1 10 875 1.042 1.5：1 11 825 1.008 1.25：1 13 812 1.029 1：1 15 750 1.000 4.钻孔防突水及防喷措施 4.1钻孔施工前要建立完善的排水系统，确保工作面至地面的排水管路畅通，并配备一台完好排水泵（大泵），一台备用。 4.2每个钻孔孔口管耐压试验合格后，均要在孔口法兰上安装高压闸阀和防喷阀后方可钻进。 4.3孔内涌水后立即启动排水系统，并及时向项目部

13、领导汇报，经同意后方准提钻，提钻时钻具一律由立轴中以上卸下，提钻后立即关闭孔口高压闸阀，并连接注浆装置进行注浆。 4.4钻孔出水后要及时进行观测记录，当钻孔出水大于2m3/h时，停钻进行注浆。 4.5套管法兰盘与闸阀以及闸阀与注浆法兰盘之间一律使用铅垫圈，并压紧压牢。 5.注浆结束标准 单孔注浆结束标准：注浆压力达到设计终压，泵量30L/min，稳定2030min，即可结束注浆。 工作面探水注浆结束标准：施工到最后检查每个孔的涌水量总和来计算井筒开挖的最大涌水量，若水量超过6m3/h，应补打注浆孔，继续注浆。 注浆结束后，由技术员整理各孔钻注全部数据资料。填制绘图上报、存档。 五、施工安全技术

14、措施 1、建立健全各工种及技术人员的岗位责任制，并严格执行。 2、施工时项目部要成立专门组织，统一指挥，负责工作面打钻注浆工作，并派专人值班。 3、施工人员必须经过专业技术培训，考试合格，并持证上岗。 4、非工作人员严禁到现场，参加注浆人员应佩戴好劳动保护用品，穿戴要整齐，衣襟、袖口、裤口必须束紧。 5、机电设备管理必须按照煤矿安全规程内容执行操作。 6、开钻人员必须熟悉钻机的工作原理，掌握钻机的操作要领，维护、保养及排除故障的技术知识。 7、作业人员必须经过安全知识培训，掌握煤矿的防灾、避灾知识。 9、井下钻探施工前，必须了解钻探工程的设计目的、任务，施工措施要传达到人并签字，并严格按照措施

15、施工。 10、打钻时，操作人员应注意观察钻孔内涌水情况，一旦发现孔内涌水量达到大于2m3/h时，必须立即停钻注浆。 11、打钻、注浆操作人员应密切注意人身及机械安全。注浆时，注浆泵操作人员、工作面注浆人员应密切注视压力变化情况，严格控制注浆压力。压力表读数由专人读取，当发现超出工作压力区时应立即停泵，查明原因，立即处理。 12、钻进时要严格按照工程技术人员指定的孔位、孔深、角度进行施工，未经同意不得擅自改动。 13、严禁使用非煤炭安全标志的钻探设备及大于25o 以上倾角的钻孔，严禁人工提、下钻杆。 14、必须保持孔内干净，无残留岩石、金属杂物等。 15、钻头下至孔底时应慢速，在距孔底0.5m开

16、大泵量冲孔，轻压扫扎到底，正常钻进后再逐步加大压力和转速，严禁采用单纯加快转速的做法，正常钻进时，应保证压力均匀。 16、不得无故提动钻头，如发现孔内有异状，应立即处理，无效时应立即提钻。 17、对钻机的传动部分：皮带、传动链条等要安装防护装置。 18、接通电源之前首先检查电源电压是否与电机的额定电压相符，电源有无漏电现象。 19、启闭开关时，精力要集中，做到手不离按钮，眼不离钻机，随时观察和听从司机命令，准确、及时、迅速地启动和关闭开关。 20、禁止用手脚直接制动机械运转部分，严禁将工具和其他物品放在钻机、水泵、电机防护罩上。 21、扶把手时，要站在立轴和手把一侧，不得紧靠钻机，钻机后面和前面到给进手把活动范围内，不准站人，防止高压水将钻具顶出伤人或给进手把翻起打伤人。给压要均匀，根据孔内情况及时调整钻法及压力。 22、要保证有足够的水分，不准打干钻，钻具下至孔底前1-2m时，立即开泵送水，正常返水后才能钻进。 23、钻进过程中，一旦发现“见软”，“见空”、“见水”和变层，要立即停钻，丈量残尺。 24、水压