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1、 义马煤业新义矿付井井筒壁后注浆施 工 方 案河南煤炭建设（集团）有限责任公司 2006年6月14日目 录一、工程概况二、地质、水文地质三、注浆方案1、注浆区段的确定及树脂锚杆加固段的确定2、注浆施工方案的选择3、注浆孔布置及布孔方式的选择4、注浆插管长度的确定5、注浆材料的选择6、注浆参数的选择四、提高注浆浆液凝胶速度的措施五、注浆施工顺序的选择六、施工组织管理七、注浆工期预计八、注浆作业1、设备选型2、注浆作业设施九、注浆工艺流程1、注浆前的准备工作2、注浆作业3、结束注浆十、施工质量、安全技术措施十一、注浆泵操作规程、吊盘运行操作规程十二、注浆材料一览表 执笔：蔡振国 2006年6月12
2、日义马煤业新义矿付井井筒壁后注浆施工方案一、工程概况新义煤矿为120万T/年的矿井，付井井筒用普通凿井法施工，其技术特征为：井深704.0m，井筒净直径6m，表土段厚约19.8m，基岩段厚约684.2m。基岩段井壁厚度：061.8m，井壁厚500mm，砼标号C30。61.8480.0m，井壁厚约450mm，砼标号C30。480.0704.0m ，井壁厚约600mm，砼标号C40。井筒施工中井深410.0m520.9m伴生一高角度断层，断层破碎带宽度0.50.8m，断层破碎带涌水量Q=32.0T/h左右。注浆封水后因断层破碎带膨胀力作用，致使井壁发生四次破裂，井壁破裂位置为：441.0446.0
3、m破裂面积2 3.2m；451.0446.0m破裂面积52.0m；56.0451.0m破裂面积2 3.2m ；436.0441.0m破裂面积3.33.2m。井壁返修后对此段井壁及井筒穿越断层井壁段井壁采取锚、网、工字钢加固技术措施，即井深410.0m450.0m采用树脂锚杆、网加固，锚杆为203500mm、6金属网网格8080mm，井深480.0523.8井壁采用11矿用工字钢，间距1.2m , 局部绑扎钢筋，砼标号为C40。付井井筒施工已完成，在井筒施工过程中因穿巨厚层状平顶山砂岩及构造，对井壁壁后进行了数次注浆（其中平顶山砂岩含水层井深160.0197.0m段注浆9次，构造带段注浆3次），
4、目前井筒涌水量Q=54.6T/h。二、地质、水文地质付井井筒施工第四系、二迭系上、下石盒子组、山西组煤系地层，它所处的围岩均由下列岩性组成：1)第四系黄土 2）二迭系均由红色、紫红色泥岩、灰色砂质泥岩、灰色细粒砂岩、白色中粒砂岩、粗粒砂岩组成。其中平顶山砂岩为中粒、粗粒、细粒砂岩组成，厚度为57.5m，硅质胶结，裂隙发育，全井筒穿过砂岩所占比例38.9%。井筒在井深410.0m520.9m伴生一高角度断层，穿过井筒长度约110.9 m。断层产状：N4050E SE88 H=7.2m，断层破碎带宽度0.50.8m。断层破碎带由断层角砾及断层泥质组成，泥质胶结，遇水具有膨胀性。岩层产状：N45E
5、SE9。水文地质概况：付井井筒施工前没有施工井检孔，均依据1003号孔指导施工。施工中揭露厚薄不均的含水层较多，涌水量最大达到Q=80T/h，其中主要含水层段为平顶山巨厚砂岩含水层段及构造带含水层段。平顶山巨厚砂岩含水层砂岩厚约57.5m，含水层最大涌水量Q=80T/h，断层破碎带最大涌水量Q=32T/h。依据井筒岩性原始写实，细、中、粗粒砂岩厚度超过5.0 m以上8层，超过10 m以上8层，20.0 m 以上2层，细、中、粗粒砂岩约占砂岩总厚度的38.9%。加之断层面沿井筒延续110.9m而结束，形成较为复杂的水文条件。经付井井筒的数次注浆现井筒总的漏水量Q=54.6T/h，其中平顶山砂岩含
6、水量层漏水量Q=20.3T/h，构造含水层段及下伏砂岩含水层漏水量Q=34.3T/h。三、注浆方案鉴于付井井筒所穿平顶山砂岩含水层厚度大、颗粒粗、孔隙度大、富水性较好，裂隙发育、水头值高，井筒所穿高角度断层，沿井筒距离长，断层破碎带宽，胶结遇水膨胀的特点，加之对平顶山砂岩含水层段9次壁后注浆，对断层破碎带3次壁后注浆，以及构造破碎带膨胀作用，曾使井筒井壁发生了不同程度、不同部位的压裂、突出。依据付井井筒赋存的地质、水文地质、构造地质条件及矿山井巷工程及验收规范“第3、7、6条：井筒建成后的总漏水量不得大于6m3/h，井壁不得有0.5m3/h以上的集中漏水孔”验收标准，结合现井筒基岩段的漏水状况
7、，注浆方案选择如下:1、注浆区段的确定及树脂锚杆加固段的确定依据注浆目的，此次注浆为安装前的井筒最后一次竣工注浆，原则上对全井筒所有漏水点进行壁后注浆。前述井筒赋存地质、水文地质、构造地质条件及井筒含水层段的分布，又在前期数次壁后注浆使井壁发生不同程度的破裂，增添了不同程度的人为裂缝，存在着不同程度的细小裂缝漏水，以及砼接茬存在不同程度的漏水，风窝麻面片状漏水。为此本次注浆将明显出水点，片状漏水，砼接茬漏水，破裂缝漏水作为全井筒重点处理注浆外，将平顶山砂岩含水层段160.0m197.0m，井筒穿构造段410.0m520.9m含水层作为本次井筒壁后注浆的重点区段。若在构造段依据井筒于构造接触位置
8、、受力概况，在注浆过程中认为井壁强度而无法承受注浆压力、破碎带膨胀力时，为防止井壁压裂发生破坏，而依据实际情况用树脂锚杆进行加固后进行注浆。2、注浆施工方案的选择依据井筒实地观测漏水状况及井壁穿过构造段的分布范围，以及井壁不同井深含水层的厚度，富水性，注浆方案选择如下：1）、付井井筒壁后注浆浆液性质原则上选用水泥浆、水玻璃浆双液浆液进行处理。2）、对平顶山砂岩数次注浆含水层段即160.0 m 197.0 m段采用均匀布孔、深孔诱导，复合注浆方式对壁后和含水层进行帷封堵水。3）、对井筒构造段即410.0 m 520.9 m段依据井壁漏水位置、于构造的相互空间位置、井壁受力状况等因素综合分析后，选
9、择方案原则为：采用先锚固，后封水。4）、除平顶山砂岩数次注浆段及井筒构造段外，其余井壁完整段含水层漏水采用中深孔直接堵水。5)、采用深孔透导、复合注浆方式注浆段，注浆浆液采用单、双液结合注浆方式。3、注浆孔的布置及布孔方式的选择注浆孔的布置及布孔方式的选择，应依据实测漏水点及井壁不同形式出水、漏水点井壁质量及地质、水文地质条件等因素选择。为此对井壁片状漏水，砼接茬缝漏水采用深、浅孔结合方式，孔排距1.01.5 m，孔深3.5m1.5 m。对井壁质量较好段明显出水点对点布孔直接堵水，孔深2.5 m。对井壁质量较差又多次进行壁后注浆形成井壁大面积渗流的含水层段，采用深孔均匀布孔方式，孔排距2.02
10、.0 m，孔深3.5 m。对构造段井壁漏水采用深孔均匀布孔方式，孔排距22.0 m，孔深3.5 m。布孔形式均为三花孔。井壁需进行树脂锚杆加固时孔排距1.01.0 m，锚杆选用203300mm。4、注浆插管长度的确定采用深孔注浆时，注浆插管长度1.5m；浅孔注浆时，注浆插管长度0.70m。5、注浆材料的选择依据井筒注浆堵水的性质，选择水泥水玻璃双液注浆方案，其目的加快浆液凝胶速度，缩短凝胶时间，快速封堵井壁漏水，增加井壁强度，减少材料浪费提高堵水效果，缩短注浆工期。依据地质、水文地质条件及井壁部分段落注浆次数造成井壁细小裂缝或风窝麻面漏水状况，本次注浆材料选择如下规格的水泥及水玻璃：水泥：选择
11、普通新鲜硅酸盐42.5mPa水泥水玻璃：选择45Be、 M=2.83.2之间的玻璃水6、注浆参数的选择1）、注浆浆液的配比a、水泥浆液水灰比的选择依据井壁漏水状况及壁后注浆要求，本次注浆依据井壁的不同漏水状况，不同井壁质量，不同的造孔深度来选择浆液配比，其水灰比范围3：11：1。在注浆施工过程中可依据井壁质量及漏水量的大小、封水加固的要求，选择适当水泥浆的水灰比，有效的增加堵水效果，预防浆液流失造成浪费。b、水泥浆水玻璃浆液体积比（C：S）的选择C：S体积比对浆液胶凝时间，结石体抗压强度、封水效果、材料消耗有直接影响。依据井壁质量、漏水状态、造孔深浅，适时掌握不同C：S体积比均能收到良好的注浆
12、效果，为此选择C：S体积比在1：0.31：0.6之间，注浆时依据封水条件作调整。2）注浆压力的确定依据付井井筒受注点的静水压力选用下列公式进行计算：PC=PO+(58) 式中： PC注浆终压 ； PO受注点静水压力；(58)压力系数；注浆终压是随着井深的增加而不断变化的，它随着受注点静水压力不同而有不同的注浆终压。此次注浆将井口锁口盘为井深的始点，利用井内悬挂的测绳来计算井筒不同深度注浆的终压。压力系数的选择可依据井壁的质量来选择，井壁质量好，造孔深度较大时选择大压力系数；反之选择小压力系数。3）浆液扩散半径选择及注浆孔孔数的确定依据井筒注浆目的根据所揭露砂岩含水层裂隙发育程度以及浆液浓度的选
13、择，将浆液的扩散半径选择为1.5 m即可。注浆孔数的确定，依据受注不同的地质、水文地质、构造地质条件段高，布孔孔数采用加权平均值的方法，即注浆孔的孔排距平均为2.02.0 m，孔深平均为2.0 m，其受注段的段高取266.0 m，共布置133排注浆孔，每排9个孔,共预计布置注浆孔1250个（锚杆加固孔依据井壁实际情况现场定）。4）浆液的注入量预计依据公式：Q= 式中:Q注浆浆液量m R浆液扩散半径mH注浆孔深度m 浆液损失系数岩体裂隙率（0.53%） m 结石率（取0.85） 浆液在孔隙内的有效充填系数（可取0.85）N注浆孔孔数参数选择:=1.1 R=1.5m H=2.0m =1% =0.8
14、5 m=0.85 N=1250 个Q=1.11250=194.28 m35)注浆材料预计若水泥浆水灰比按1：1计算,C:S体积比按1:0.4计算，则水泥量为104.0t,水玻璃76.6t,故本次付井井筒壁后注浆所需水泥、水玻璃预估：新鲜普通硅酸盐水泥42.5 mpa 104.0T，水玻璃45Be、 m=2.83.2 77 .0 T。四、提高注浆浆液凝胶速度的措施依据井壁质量提高封水效果，适当提高浆液的凝胶速度，在水泥浆液中加速凝剂Ca(oH)2，加快於水玻璃的反应速度 ，胶凝体很快增加，凝固时间缩短。为此依据井筒的漏水状况，结合井壁质量，本次注浆采用添加Ca(oH)2的方法来加快浆液凝胶的时间，Ca(oH)2的用量约为水泥重量的10%即可。五、注浆施工顺序的选择1、注浆施工顺序为下行式，避免井壁漏水量较大给施工带来不利因素及工作环境，便于观察井壁的漏水位置及井壁质量状况。2、对平顶山砂岩160.0197.0m均匀布孔施注时，注浆施工顺序为下行式，造孔、注浆完成一排孔后，再施注下一排孔。完成此段注浆工作后，上行检查注浆，然后下行施注下伏井壁漏水。3、对井筒穿构造410.0520.9m段井壁漏水结合井壁於构造的接触断面、漏水部位，综合分析井壁受力后，确认为该段井壁应进行锚固并确定锚固范围，方可在注浆封水的部位遵循先锚固后注浆的原则进行锚固，锚固采用上行式，注浆采用下行式。
