工作面注浆堵水措施

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1、精选优质文档-倾情为你奉上石河王铁矿井下工作面注浆堵水方案温州通业建设工程有限公司驻东平百成矿业项目部2011-9-28 注浆堵水的概念中间对注浆堵水的几个概念进行解释：1、注浆堵水现在专业化。有好处。2、注浆充填过程原理：在低速下的沉淀物逐渐使裂隙被充填，所以注浆范围i控制，与注浆速度，浓度都是 互相关联的因素。3、注浆过程的原理是注浆机克服水的静压力，挤走水，使浆液压入裂隙、4、注浆扩撒原理：注浆机压力使水流到别处，一般是向上或水平移动，一般不会向下充填，下 部被充填的过程是沉淀下沉的距离，所以巷道注浆孔尽可能的靠下部布置。5、在砂中注浆试验：只是局部浆液上翻，不进行水平扩撒或下沉充填。所

2、以对待砂子只有旋喷和冻结及疏干法。这是裂隙中有泥沙不被充填的原因。6、一般的水泥浆液沉淀后总会有一定的缝隙出现，也就是注浆有会有水出现，一般好的效果为9095%之间。7、特殊方法注浆后可达99100%的效果。三、注浆的目的： 1、堵水。巷道堵水，堵油渤海漏油事故注浆。 2、胶结破碎岩层，过破碎带。3、充填，预防渗漏，大坝注浆等。四、注浆堵水的经济效益的探讨 1、选用材料 经济 2、选用方法的经济性，浅孔、深孔、 3、预防为主是最佳方法，探水孔。 如何探水： 开钻探水是目的，必须最大限度的垂直于裂隙、断层和节理构造。目 录一、工程概况一、 水文地质1. 地形、地貌及地表水该区地处东平湖东侧16，

3、地势北西高；南东低，为剥蚀低山丘陵，最高点为矿区西部大王山，标高295.6m。矿区一般标高为50-150m。区域是地表水系属汶河水系，主要干流为大清河，向西注入东平湖。该区距地表水体较远，对矿坑充水无大影响。2. 地下水矿区南部的第四系褐黄色砂质粘土、沙砾等、厚度较小，5-15m由于受地形坡降的影响，透水不含水。含水层主要为寒武系灰岩及泰山岩群黑云变粒岩，根据地下水的赋存条件，物理性质及地层岩性等，本区分为：碳酸盐类型裂缝岩溶含水层在矿段南埋藏于第四系松散岩类之下，矿段北部直接出露地表，含水物主要岩性为灰色白云质灰岩，厚层鲕粒灰岩，裂缝岩溶发育，富水性，透水性较好，丰水期水位埋深10-15m，

4、井涌水量500-1200立方米/d,地下为类型为HCO-CaMg型，矿化度小于1g/L.基岩裂缝含水层基岩裂缝水层为寒武系之下的泰山岩群草峪组，主要性质为黑云变粒岩，绿泥石化黑云变粒岩等，矿体赋存其中，本层富水性差，属弱含水层，地下水类型为CL-Ca、Na型、矿化度大于1g/L。地下水补给，经流、排泄条件由于矿区远距地表水体，大气降水为该区地下水的主要来源。矿区西部水北部两面环上，汇水面积较小，地形坡降大。因此，该区地下水主要靠大气降水补给，经济途径较短，以泉水及地下水潜流排泄。矿坑涌水量预测矿区属于水文地质简单的矿床。地质报告是根据梁林铁矿详查和附件开采矿区资料预测本区坑涌水5164立方米/

5、d。最大7747立方米/d（150m中段）。三、治水方案根据对井下现有涌水量的测量， 处测得涌水量为2080.60m3/h。根据水文地质资料的介绍，再加上几十年来生产的经验总结，：1、根据提交的水文地质资料，并结合我们的实际经验，当井筒掘进，预测裸露段涌水量小于6m3/h、提升高度在100米以内时，我们考虑通过潜水泵，将工作面的涌水排至吊桶内，提升到井口排至地表。工作面潜水泵选型根据水文地质资料介绍的最大涌水量 m3/日，小时最大涌水量为m3/h，选择山西解州水泵厂生产的型号为QS32-52/4-7.5（流量32m3/h，扬程52m，电机功率7.5千瓦，重量70kg）潜水泵，用于工作面排水（根

6、据工作面涌水量情况，可考虑安装两台）。2、当巷道掘进，预测裸露段涌水量大于6 m3/h而小于10m3/h、3.1、施工过程中，根据提供的水文地质资料，在接近含水带或可能与水体有联系的地段，坚持“有疑必探，先探后掘的原则，超前施工探水孔。四、注浆方案（一）、方案选择根据主井地质钻孔柱状图,及钻孔水文资料的结论，前期在涌水量小的时候，工作面预注浆。掘进出水点工程进行工作面预注浆，以解决井下涌水量大的问题。（二）、工作面预注浆和探水施工方案简述1、深孔注浆阶段划分根据地质情况，发现是断层破碎带出现，则需要深孔探水，利用工作面侧面掘进机窝一个，进行50米的工作面钻孔探水，发现较大出水10m/h以上，则

7、停机进行注浆。如果是分段少量出水情况，将钻孔一直打到设计深度，根据出水情况可分段进行注浆。2、浅孔浆孔根据现有工程地质资料，掘进遇到岩石比较破碎、断层及裂隙水较大的地方，拟采用YT-28凿岩机，钻凿42mm的钻孔，孔深5m，孔距2.5米在工作面周边程1530外斜进行打孔，中间可留观察孔2个，利用风动注浆泵进行注浆（注浆孔布置见图1）。在页岩或裂隙明显的地段，钻孔必须尽量垂直裂隙打孔，以提高注浆效果。3、注浆管加工注浆管长度2.5米（可根据工作面节理裂隙发育程度，加长注浆管）；采用424.5mm的热轧无缝钢管加工，。注浆管外端外壁车马牙扣，以增大与钻孔内壁间的摩擦力，缠麻丝。4、注浆管埋设注浆管

8、埋入钻孔内2000mm，尾部外露长度50mm。注浆管后端口加工成（1.2寸）G3/4的丝扣以连接G3/4的球阀。5、注浆方法采用单、 双液注浆的方法。6、注浆顺序用高压胶管连接注浆机、孔口球阀混合器形成注浆系统。首先在注浆孔内进行压清水试验，了解裂隙沟通情况，确定可注性。待确定可以注浆的前提下，先注稀浆（浆液浓度2:1），后注浓浆（浆液浓度0.81:1），增大单孔吸浆量。封堵注浆采用双浆液浆，水玻璃浓度为25 Be40Be；水泥浆液与水玻璃浆液的体积比为1:0.50.7，当达到堵水效果后换孔注浆。注浆时要根据压力表表压适当调整注浆流量。注浆结束后当注浆压力达到2.02.5倍静水压力，并稳定15

9、分钟后，方可停止注浆。 如此反复，直至达到设计要求。注浆效果的检查为：工作面无明显出水量。为保证注浆质量，准确控制凝胶时间及浆液扩散范围，提高裂隙结石率及堵水效果，局部如果漏浆，可进行补孔探水，直到找到较大出水裂隙，直接采用水泥浆与水玻璃双液浆堵水。在注浆过程中，如在施工缝或出水点处漏浆，应采取间歇性注浆或者调整水泥浆与水玻璃浆液的配合比，以控制凝结时间。也可根据现场情况采用麻或棉纱配合木楔堵缝。注浆过程要对注浆压力、注入量、浆液浓度及配比做好详细记录，以指导注浆工作和检查注浆效果，每次注浆结束后或中间停机超过5分钟，必须进行注浆机清水循环15分钟，并向管路内压入清水冲洗管路直至返回清水。如果

10、该管必须继续注浆，则在停机时注意35分钟内进行反水试验，保护注浆孔畅通。注浆完毕，收拾干净工作面，机器进行检查维护做到工完场地清。根据注浆形式确定凝固期，全单液注浆需要37天。部分单液起压结束，13天，全双液注浆需要8小时凝固期。对注浆工作面掘进时必须进行复探。在注浆孔之间进行补孔探水。（三）、工作面预注浆施工方案简述根据矿山井巷工程施工及验收规范有关规定，注浆孔的深度，应超过所注含水层10米。结合钻孔水文资料，节理裂隙发育，岩层泥质含量大，发育的裂隙多充填泥质，溶蚀溶孔发育地带采用工作面预注浆。1 、止浆垫的厚度计算（井巷）矿山安全规程规定,工作面预注浆前,在注浆的含水岩层上方,必须按设计要

11、求设置止浆岩帽或混凝土止浆垫。井深在-100m以下的工作面预注浆设置止浆垫的主要目的,一是为了注浆工作面本身的安全,预防突水特别是高承压水的突出而造成的安全事故；二是防止注浆浆液串至工作面降低注浆效果。止浆垫采用挡墙止浆垫，砼强度等级C30，其厚度计算采用以下公式进行计算（采矿设计手册）：Bd= P0r/+0.3公式中：Bd-止浆垫厚度；P0-注浆终压，MPa；r-井筒掘进半径（改为巷道高度/2），m；-混凝土的允许抗压强度，MPa。止浆垫材料（C30混凝土）允许抗压强度：=f3-7/k f3-7-混凝土37天的极限抗压强度，MPa。一般取28d强度的2/3； k-荷载系数，一般取23，本次计

12、算取2； 则=f3-7/k=23.52/32=7.83MPa因此Bd=P0r/=4.02.6/7.83+0.3=1.61m通过计算，平底型止浆垫厚度取12.0米。2、止浆岩帽厚度计算止浆岩帽厚度。可根据岩石性质及强度，一般在26米内选取。也可根据岩石受剪情况，采用下式计算： B= P0D0/4公式中：B-预留岩帽厚度，米；P0-注浆终压，MPa；D0-井筒净直径，m； -岩石的允许抗剪强度，MPa。 查采矿设计手册，本工程岩石的允许抗剪强度取0.81.2 MPa，取1.0 MPa，则B= P0D0/4=4.04.541.0=4.5m因此预留5.0米的岩帽，完全满足工作面预注浆的要求。施工过程时

13、，可根据实际岩石稳固情况，选择预留岩帽或采用止浆垫。3、止浆垫的施工由于出水工作面有大量涌水，为保证止浆垫的浇筑质量，止浆垫混凝土浇筑可分巷道两侧施工，先将巷道的一半用沙袋堵水形成孤岛，用风枪清底，清底结束用水泥直接倒入基础坑进行砂浆搅拌，使之底部不漏水，并在基础上安装放水管，直径根据水的流量确定。当一半的挡墙砌到一定高度，则把涌水引到放水管内，用同样方法施工另一半挡水墙。挡水墙砌筑时清理周边浮石，并将注浆管插入出水点，为以后注浆使用。 必须巷道壁浇筑并联接在一体。止浆垫采用30混凝土支护。止浆垫凝固好后（7天），进行注浆预埋管压水实验。对漏水进行局部注浆处理。经过压水实验，注浆预埋管能够承受

14、2.5倍静水水压且不漏水时，方可进行长探施工，否则重新进行双液注浆加固注浆预埋管，直至符合设计要求为止。4、操作平台的搭建操作平台离工作面35m左右. 5、长探和工作面预注浆长探钻机每段长探孔设计深度为50米，长探时为防止探水过程中卡钻的情况出现，造成淹井事故（涌水量较大时），应先在孔口套管上安装高压闸阀，在高压闸阀后面装配高压密封装置。在钻进过程中未达到设计深度出水时，视水量大小决定是否采用前进式分段注浆方法，即边钻边注。如水量较大应立即停止长探作业，进行注浆。注浆时采用单浆液注浆，待注浆结束达到设计强度后（46h），再进行透孔复注，透孔时钻头直径应小于孔口套管直径，选用89钻头进行施工，直

15、至此钻孔达到设计深度。依次类推直至工作面完成探水注浆工作，最后根据注浆的效果，决定是否追加施工长探孔，探孔角度终端孔在巷道的3米以内。工作面预注浆参数 浅孔注浆相同。五、注浆设备及材料选择（一）、注浆设备布置选用成都杰瑞达工程机械有限公司生产JRD400D双液型高压注浆机（流量5000L/h，公称压力2.56MPa，电机功率7.5 Kw，外形尺寸：长宽高1200650900；重量280kg）；注浆软管为4SH-3245Mpa高压钢丝胶管。采用15m3/h立式水泥浆搅拌机，2个0.2m3储浆罐、一个0.4 m3蓄水罐，。混合器选用孔口球阀混合器。JRD400D双液型高压注浆机安放在工作面3米内，

16、水泥浆搅拌机安置在高盘上，将制好的水泥浆液利用50mm橡胶软管直接下放到注浆机水泥储浆斗内，再由注浆机通过高压胶管输送到混合器中，导入注浆孔内；水玻璃浆液桶安置在注浆机附近。输浆管路各接头要连接严密，以防漏浆。 （二）、工作面预注浆设备布置选用辽宁省葫芦岛市葫芦岛海星机械制造有限公司生产2TGZ90/140型双液调速高压注浆机（流量2490 L/min，公称压力414MPa，电机功率 KW，外形尺寸：长宽高17008001300；重量1060KG）；注浆管为4SH-3245Mpa高压钢丝胶管。采用15m3/h立式水泥浆搅拌机，三个0.2m3储浆罐、一个0.4 m3蓄水罐，一个2m3吊桶。混合器

17、选用孔口球阀混合器。注浆泵和水泥浆搅拌机安置在井口，将制好的水泥浆液通过注浆机，再通过502.5无缝钢管，连接到高压胶管输送到混合器中，导入注浆孔内；水玻璃浆液桶安置在吊盘上。输浆管路各接头要连接严密，以防漏浆。（三）、注浆材料采用P.042.5级普通硅酸盐水泥；中性水玻璃，模数为2.42.8，波美度40Be； 山西建华化工厂生产的BRCA型及BRCE型防水剂。六、注浆孔布置和参数确定（一）、注浆孔布置根据工程地质资料，在岩石比较破碎、断层及裂隙水较大的地方，拟采用YT-28凿岩机，钻凿42mm的钻孔，孔深2.55m，孔距2.米；排距2.0米，每段10排，总孔深61.510=90米；采用梅花形

18、布孔方式。钻孔布置以破碎、断层及渗水大的出水点位置为主，注浆孔深度以穿透支护井壁100mm为止。插入注浆管时要用适量的麻丝缠绕在注浆管上，防止注浆时将注浆管顶出，注浆管外露长度为50mm，外口用水泥水玻璃双液封堵。详见注浆孔布置图。在注浆过程中若出水点返浆，说明注浆孔钻得合适。否则另钻孔，直到找到与出水点相沟通的钻孔（有时通过钻孔出水情况可直接判断钻孔与出水点沟通情况）。（二）、工作面预注浆注浆孔布置 采用KQJ90潜孔钻机、89钻头进行探水施工。周边布置3个钻孔，每个孔深50m。钻孔距巷道壁1.0米，。在钻进过程中如出水情况复杂则加补探水孔。详见工作面预注浆钻孔布置图。（三）、注浆参数注浆浆

19、液选用水泥浆和水玻璃双液，根据工作面实际情况，添加BRC型防水剂，BRCA型防水剂添加量为水泥用量的8%16%。1、水泥浆浓度水泥浆浓度控制在20.7:1。2、水玻璃浆液开孔时使用1520Be的水玻璃，中间过程为2530Be，终孔时加浓到3540Be。3、水泥浆与水玻璃比例水泥浆与水玻璃比例（体积比）C:S=1:0.71:1。根据现场情况据实调整水泥浆液浓度及CS比例。水泥浆配比(重量比)表水 灰 比水（升）水泥(袋）BR-CA防水剂（kg）开始注浆时2:110001050正常注浆1:150010500.8:14001050封孔时0.7:13501050 4、注浆压力注浆压力大小主要取决于注浆

20、孔静水压大小，但考虑到岩层的裂隙发育程度及围岩抗压强度，本次选择23MPa，终孔压力不能超过4MPa。5、扩散半径为保证注浆质量，本次注浆扩散半径控制在68m范围，集中出水的裂隙孔根据实际情况适当扩大。以上注浆参数，注浆终压、浆液浓度、浆液注入量等根据井筒实际穿过岩层裂隙及井壁情况，现场调整。七、浆液材料消耗量估算（一）、工作面注浆量计算根据矿山井巷工程施工及验收规范对工作面注浆所需量进行估算，其注浆量按照下列公式计算： Q= A.V. n =A.(R2- r2). H . n =1.353.14(62-2.252)200.05=131.144m3式中 Q注浆浆液消耗量，单位为立方米；A浆液消

21、耗系数，为1.21.5，取1.35； R以巷道中心为基点的浆液有效扩散半径（规范规定取68米），本次考虑扩散半径控制在6米范围内； H注浆段高（米），按照20米考虑； n岩层平均裂隙率，为0.010.05，取0.05； r巷道半径；V裂隙（破碎带）注浆体积。水泥和水玻璃在注浆过程中，实际使用量与理论计算有着很大的出入，它们与岩体的裂隙实际发育程度密切相关。（二）、工作面预注浆量计算工作面预注浆每段按照30m考虑，浆液注入量根据矿山井巷工程施工及验收规范中的公式进行计算：Q=AR2HnB/m式中 Q注浆浆液消耗量，单位为立方米；A浆液消耗系数，为1.21.5，取1.35； R以井筒中心为基点的浆

22、液有效扩散半径（规范规定取68米），本次考虑扩散半径控制在6米范围内； H注浆段高（米），按照30米考虑； n岩层平均裂隙率，为0.010.05，取0.05； B浆液充填系数；为0.900.95，取0.93； m浆液结石率，为0.85。通过计算，每30米注浆段需要的注浆浆液消耗量：Q=AR2HnB/m= 1.3562300.050.930.85=250.45m3 。八、主要设备及材料汇总表（一）、工作面注浆根据有关 注浆规程及验收规范，按照 注浆段高 m计算，水泥容重取1.49吨/m3； 40Be水玻璃容重1.385吨/m3。则每段的主要设备及材料材料量汇总如下表所示。（二）、工作面预注浆根据

23、有关 注浆规程及验收规范，工作面预注浆段30m（总长度60米），水泥容重取1.49吨/m3； 40Be水玻璃容重1.385吨/m3。则每段的主要设备及材料材料量汇总如下表所示。九、劳动组织及施工进度计划（一）、劳动组织注浆施工。注浆队共计 人，采取“三八”制作业形式，具体见 注浆堵水方案。（二）、进度计划1、 工作面 注浆按照每20米一个注浆段，每天可注浆4米，检查补注1天，则每段注浆时间大约为6天。2、工作面预注浆井筒工作面预注浆，每段长度为30米，包括止浆垫施工及养护，操作平台搭建，钻孔以及注浆，预计工期大约为23天。 注浆主要设备及材料汇总表序号名 称规格型号单位数 量备 注1注浆机JR

24、D400D台2配套完整2YT-28钻机YT-28型台2配套完整3水泥浆搅拌机立式15m3/h台14储料罐0.4m3个4自制6005高压球阀G3/4个100每段60个钻孔6高压球阀G1/4个507高压球阀G2/4个808双液混合器三通式套29单液混合器直通套210注浆软管4SH-3245Mpa米10025mm11胶管快速接头25mm个1612接头U型卡个5013吸浆管50mm米2014棉纱kg5015水泥 PO.42.5t75以实耗为准16水玻璃40Bet30以实耗为准17防水剂BRCA型吨7.5短段注浆18无缝钢管42mm个100长0.5m车马牙扣19生麻kg5020丝扣G3/4个180每段6

25、0个钻孔21钎头40mm个40每段孔深90米22钎杆25mmkg40每段孔深90米23变径接头DNM50DNM25个30自制24闷头40*30mm个50自制25抗震压力表10MPa个1026木楔子个5027放浆闸阀75mm个628吸水笼头50mm个6 预注浆主要设备及材料汇总表序号名称规格型号单位数量备注1注浆机2TGZ-90/140台2配套完整2潜孔钻KQJ90台1配套完整3水泥浆搅拌机立式15m3/h台14储料罐0.4m3个4自制5高压闸阀Dg100mm10MPa个66混合器三通式个4自制7注浆软管米500100mm8吸浆管50mm米5009水泥 PO.42.5t142以实耗为准10水玻璃

26、40Bet58以实耗为准11防水剂BR-CE型t14.2长段预注浆12钻头89mm个4.06813钻杆42mm米86.414变径接头DNM50DNM25个2015抗震压力表10MPa个216无缝钢管108mm根/m6/3.0*6长探套管、总重185kg17无缝钢管299mm根/m1/3*1排水套管、总重214kg18法兰盘108mm付6 19法兰盘299mm付1 20工字钢I20akg/m783/286根21圆钢42kg/m196/1818根22木板厚70mmm31.2618平方米23道钉kg20024铁丝8#kg10025木楔子2050250个30其中浇捣砼止浆垫三天；操作平台搭建一天；砼止

27、浆垫养护七天；打孔三天；注浆及注浆检查八天；拆除操作平台一天；炸除止浆垫一天。十、安全技术保证措施1、注浆施工要制定岗位职责和安全操作规程，不得违章作业，安全员专人负责；2、现场必须严格听从队长（专业人员）指挥；3、注浆人员应配带防护眼镜和乳胶手套等劳动保护用品；4、提升、下放设备及材料时，要先捆绑牢固，然后方可下放；5、注浆泵等用电设备要有保护接地，严防触电；6、处理堵管或堵泵时，要配戴风镜，防止浆液喷到眼里；7、注浆时要注意注浆管，防止注浆时注浆管压出伤人；8、注浆时，要观察挡墙，防止压力过大破坏挡墙；9、钻孔发现出水时，要停止钻孔，做好出水准备后再开钻，发现大量涌水，或高压出水，立即要停

28、机，不要撤出钻具，并立即上报值班长或项目部。等现场工程技术人员到达后，制定有效措施，撤出钻具，进行封闭钻孔，测量流量和压力。封口套管要牢固，有加固措施，法兰盘应留有一寸注浆孔阀门。10、注浆实施时，要根据现场实际情况制定详细的安全技术措施并向全体施工人员交底，严防出现安全事故。十一、质量保证措施1、必须严格遵守有关钻探注浆操作规程和各项技术要求；2、必须认真钻孔，均匀钻进，保证钻孔质量。当钻孔不合格时要重钻；3、控制好浆液“两配比”，根据实际情况适当调整注浆参数，每次钻孔注浆必须有详细施工记录；4、注浆泵操作人员要有足够的注浆经验，能准确判断出现问题的原因，并能及时处理，争取时间保证注浆顺利进

29、行；5、掌握好注浆终止条件，适时而止。注浆后要观察井壁淋水、渗水情况，检查注浆效果，必要时要复钻复注。直到井壁淋水达到验收标准为止；6、为保证注浆连续，必须进行井下现场交接班，并有交接班记录。技术参数的修订估算：一、 注浆量的估算及公式值的修订：注浆之前，现场指导技术员要根据工作现场地址情况描述和工程师的根据描述而提供依据，进行指导。在工作面没有具体的依据可操作，根据流量和压力猜测，设定总的注浆量为20t，净水压力为3兆帕，预计注浆最终压力2倍为56兆帕，设计注浆速度为每分钟3060L，应当在16t时注浆压力有所上升（80%），压力没有变化时要及时调整。调整方法有：1、注浆量减缓，采用低速档。

30、2、或注入一定的低浓度水玻璃。3、间歇注浆，停顿时间35分钟左右。4、增加浆液浓度（1:1左右）。5、检查工作面及附近巷道有无漏浆现象。二、注浆方法的确认：1、工作面探水出水，出水流量在1550m/h，压力在3兆帕左右,用风动注浆泵为宜，方便快捷。效果好。2、工作面深孔探水，宜用电动注浆泵，注浆压力适当提高至净水压力的2倍以上。3、工作面放炮出水，岩石硬度结构性好的情况下，可直接进行封堵。直接封堵的要求步骤：A：封口：封口前进行侧面超前打孔引水，减少出水口的压力。对出水口进行简单封堵（加海带，钢丝纱窗，木楔等），利用注浆机在超前探孔内注入海带，豆子、锯末等等充填物，使出水口封闭。封闭后要立即打开侧面放水口，准备注浆。d：注浆立即进行双液注浆，直接封堵。C、出水口封闭后，24小时后进行重新打探孔进行注浆。如果是黑云变粒岩石破碎带出水，整体结构性不好，出水不集中，则需要做挡水墙，然后进行注浆堵水。4、岩层为页岩，粉质砂岩，出水分散，注浆则需要深孔探水，探到集中出水为好，可进行低浓度的注浆。如果探不到出水源头，则需要添加防水剂或泥浆和水玻璃进行封堵。防止反复出水。 专心-专注-专业