工作面探水、注浆措施

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1、、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623.5m，基岩段深度373m。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。1、二

2、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 38.09ma/ho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108X5mm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V2m 3/h，继续钻进；若涌水量2m 3/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

4、探水钻 进36m （井深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-80X9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

5、浆设备和搅拌罐。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SGZTII型液压钻机，钻杆采用50mm X 6mm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3

6、m的扶正器。2.2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。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

7、隙。3.2 压水试验仅供个人学习参考每孔终孔测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

8、裂隙中去。但要防止清水 压入地层，当压清水时需及时通知井下准备闭阀泄浆，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：B = 2PLD =1.7m4C + yDB-止浆垫厚度（m）；D-井筒净径为5m；P-岩柱加固段注浆压力（Mpa），取静水压力的1.5倍；入-超载系数，一般为1.11.2，本次取

9、1.1；-混凝土重度（t/m3）取2.6；C-混凝土允许抗剪强度（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二R/k=600X2/3三2=200kg/cm23、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108X5mm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，下端深入岩石加；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C砼，浇筑砼时要保持连续不得中断，工作面要用振动捧分60片振捣，同时应防止孔口管位移或偏斜，

10、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。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=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-注浆孔间距取加。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a=2，切向倾角0二2。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

11、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

12、水泥浆液 量的 0.05%和 0.5%。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： 1157501.0004.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，并及时向项目部领导汇报，经同意后方准提钻，提钻时钻具一律由

13、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，当钻孔出水大于加3/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

14、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

15、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25。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