中峪礦井主立井井筒壁後注漿及工作面預注漿施工安全技術措施
編制:王炳宇
一、工程概況
中峪礦井主立井設計永久鎖口標高+1042.5m，井筒淨直徑6.5m，井深948.
5m，井筒中心座標為x=4036422.000m，y=19609966.000m，井筒淨斷面33.
17m2。其中表土及基岩風化帶設計深度為63.5m(含3.
5m壁座乙個),標高為+1042.5— +979.000m。
掘進斷面s=51.53 m2。設計壁厚為t=800mm，雙層鋼筋砼，其中豎筋為hrb335ф22、環筋為hrb335ф25的螺紋鋼、其間排距均為@=300mm，構造筋為hpb235ф12圓鋼、其間排距均為@=600mm。
內層鋼筋保護層為d=50mm外層鋼筋保護層為d=70mm砼強度為c50；井筒自+979.000至+94.000為基岩段，該段永久支護有二種形式：
其中+979.000至+442.500為單層鋼筋混凝土支護，該斷面掘進斷面46.
57㎡，壁厚t=600mm，內保護層d=500mm，豎筋hrb335φ22，間排距@=250mm，環筋hrb335φ25，間排距@=300mm，混凝土強度c50；標高自+442.500至+94.000段為雙層鋼筋混凝土支護，掘進斷面為49.
02㎡，壁厚t=700mm，內外豎筋hrb335φ22，間排距@=300mm，內外環筋hrb335φ25，間排距@=300mm，構造筋hpb235φ12，間排距@=600mm，內保護層d=50mm，外保護層d=70mm，混凝土強度c50。目前井筒施工成井25m。因目前井筒湧水量已影響施工，為保證施工質量及工程進度特編制此注漿措施。
二、工程地質與水文地質及注漿依據
1、現工作面處於三疊系劉家溝組，深度在21.3m-194.97m，本組主要為淺灰白色中、細粒砂岩，粉砂岩，砂質泥岩，泥岩組成。
2、本地區三疊系劉家溝組，其砂岩為該層段的含水層，，富水性較強。
3、按照揭露的實際水文地質情況，在井深15-25m之間砂岩湧水量較大，實測最大湧水量達到40m/h。井筒施工過程中採取必要的臨時支護和導、截水等綜合措施組織強行通過。
4、現井筒掘進工作面在井深25m位置，標高為 +1017.5m，圍岩為淺紅色細砂岩。
5、因實際揭露岩性與井檢孔資料存在誤差，預留隔水岩層未能阻止地下水的湧出，在施工到井口下25公尺處時，因放炮震動造成下部砂岩水湧出，經實測湧水量達40m/h、淨水位為+1034m、靜水壓力為0.95mpa。
6、根據霍州煤電集團中峪礦井井筒檢查孔終孔報告的主立井井筒檢查孔柱狀圖提供的資料，隔水層比較深，柱狀圖顯示的隔水層厚度為3.5m，頂板標高為+956.47m，本次注漿深度達不到隔水層位置，為此，本次注漿中可視注漿情況再行向下進行注漿。
三、注漿方案
經建設單位、監理部門和施工單位共同研究決定，對井筒（井深10-18m處）進行壁後注漿；對井筒25m處進行工作面預注漿，注漿深度40m。
1、優化排水系統，做好壁後注漿及工作面預注漿準備工作。
2、壁後注漿採用自下而上、自上而下的往復、包圍式注漿法。
3、對工作面進行超前預注漿,由上往下分段注漿，對工作面前方地質、水文地質條件進行控制。
四、施工順序及注漿前的準備工作
1、施工順序：注漿準備工作→施工預注漿止漿墊→壁後注漿準備→進行壁後注漿→壁後注漿後井壁的處理→工作面清理→工作面預注漿準備→工作面預注漿→破除止漿墊→井筒正常掘進
2、壁後注漿：
（1）準備好注漿工具，備足注漿材料，安排好注漿人員並對其進行注漿技術措施的貫徹。
（2）注漿裝置試運轉，保證安全可靠。
（3）下止漿塞及聯接孔口管路，保證管路聯接處可靠。
（4）壓力試驗：用注漿幫浦壓清水時間10～20min沖洗縫隙中的泥漿及充填物，取得注漿必要的相關引數。
3、工作面預注漿：
（1）做好施工止漿墊的準備工作，加工濾水桶，準備施工止漿墊所需的材料，如四寸閥門、四寸法蘭盤、四寸孔口管等。
（2）完善排水系統。採用井筒內懸吊一趟3寸排水管，井底利用低揚程高排量的潛水幫浦（揚程40m，排量40m3/h）進行排水。止漿墊未凝固好前將潛水幫浦下至濾水桶底，下覆濾網抽水。
（3）為防止注漿時造成滑模變形，拆除滑模刃腳，將滑模收小後上提10m，然後再撐開。
五、施工工藝
（一）、壁後注漿：
1、將出水段按一次注漿段高8m分2段，均勻交叉布孔5層，每段採用自下而上、自上而下的往復、包圍式注漿法進行注漿。
2、每段整體注漿後，對施工範圍進行檢查，若有殘留明顯出水位置（集中出水點大於0.5m/h）或總湧水量較大，應回落吊盤，繼續整體注漿，將該段井壁淋水降至最小。
3、布眼、埋管：
（1）吊盤執行到施工位置後，使用鑽機，配中空六角鋼(3000㎜)和ф42mm合金鑽頭造孔鑽進，單孔孔深3m。埋設注漿孔口管(ф38mm×1.5～3m一端加工成絲扣)，纏以麻絲用大錘將注漿孔口管砸入注漿孔內，外露不大於200mm，以便安裝球閥，孔口管周圍用雙液漿封堵。
（2）區段整體注漿打眼採用成排布孔，同一水平每排均勻布孔14個(與上一水平交叉布孔,間排距1500×2000㎜)，預計造孔70個，但由於在實際注漿過程中會根據井壁不同的部位的具體湧水情況在不同的位置採取具體的加孔補注措施，實際的造孔數量和注漿量以實際發生的數量為準。
（3）深造孔；水量較大時，在出水點周圍新增三花型造孔，孔深3000㎜，對於成片滲漏水的地方，採用五花型造孔，孔深3000㎜。
（4）施工中，對於出水量明顯比較大的滲漏水點，除根據情況適當加大造孔密度、深度及埋管方式外，還需調整材料配比和注漿引數。
4、注漿施工：
（1）利用吊盤上層盤作為工作平台，設定注漿幫浦、清水箱、水泥漿桶和水玻璃液桶等器具。注漿時原則上先單液注漿再雙液注漿。對壁後串皮出水孔，先用清水洗通後，再用濃漿低壓注漿，壓力不超過2.
0mpa。以防破壞井壁。
（2）漿液攪拌均勻後，通過安設在工作平台(吊盤)上的風動注漿幫浦(qzb-50/80)雙液注漿幫浦加壓後，經混合室送至受注孔內。在同一水平造孔後，先對出水較大的預埋孔口管作為受注孔進行注漿，其它孔竄漿應及時關閉竄漿孔閥門，並達到設計注漿壓力作為該孔注漿結束的標準。未竄漿孔單獨注漿，直達到設計注漿壓力。
（3）注漿前先壓水，將裂隙壓通，便於注漿；然後將吸漿管和吸水玻璃管擰緊上牢，並分別放在水泥漿及水玻璃和儲漿桶內，按照設計好的漿液配比，利用供液閥門調整好流量，可進行注液工作。注漿過程中視壓力情況隨時調整水泥的濃度，如井壁跑漿量大，改變初凝時間，可採用間歇式注漿，但間歇的時間不宜過長，當注漿終壓達到時候上面觀察孔漏漿時，用雙液漿進行封孔，注漿結束後，必須用清水衝洗淨注漿管路，吸水管和水玻璃管做好標記，以防混用。
注漿施工工藝如圖所示。
（二）工作面預注漿：
1、止漿墊設計
（1）礦山安全規程規定,工作面預注漿前,在注漿的含水岩層上方,必須按設計要求設定止漿巖帽或混凝土止漿墊。
（2）工作面預注漿設定止漿墊的主要目的,一是為了注漿工作面本身的安全,預防突水特別是高承壓水的突出而造成的安全事故；二是防止注漿漿液串至工作面降低注漿效果。
（3）止漿墊採用平底形混凝土止漿墊，砼強度等級c35，其厚度計算採用以下公式進行計算（採礦設計手冊）：
bd= p0r/[δ]+0.3r
公式中：bd止漿墊厚度；
p0注漿終壓，mpa；
r井筒掘進半徑，m；
混凝土的允許抗壓強度，mpa。
止漿墊材料（c35混凝土）允許抗壓強度：
[δ]=f3-7/γk
f3-7混凝土3~7天的極限抗壓強度，mpa。一般取28d強度的2/3；bd= p0r/[δ]+0.3r
γk荷載係數，一般取2~3，本次計算取2；
則[δ]=f3-7/γk=35×2/3÷2=11.7mpa
因此bd=p0r/[δ] +0.3r=6×4.05/11.7+0.3r=3.29m
取3.5公尺。
（4）止漿墊濾水層的厚度：為防止止漿墊施工期間工作面湧水進入混凝土內，需施工濾水層，採用磚或大石子，厚度按500mm。止漿墊總厚度4m。
2、預埋注漿孔：
（1）預注漿採用徑向斜孔布孔方式，共布置23個注漿孔口管及井筒中部布置四個檢查孔，注漿孔上口外圈圈徑為5.9m，沿井筒周邊均勻布置，各孔穿過砂岩層底板時在水平方向上超出設計井筒淨半徑4.05m，各注漿孔徑向傾角:
第一圈注漿孔數按下式計算：
n=π（d-2a）/l=π（6.5-2*0.3）/1.55=12
式中：d---井筒淨直徑6.5m
a---注漿孔與井壁間距，取0.3m
l---注漿孔間距取1.55m
計算得n=12
第二圈注漿孔數按下式計算：
n=π（d-2a）/l=π（6.5-2*1.3）/1.11=11
式中：d---井筒淨直徑6.5m
a---注漿孔與井壁間距，取1.3m
l---注漿孔間距取1.11m
計算得n=11
外圈孔徑向偏角按下式計算：
α=tg-1(s+a)/h= tg-1（4.05+0.3）/40=6°
式中：α---鑽孔在徑向上與豎直軸線的夾角
s---終孔位置在徑向上超出淨直徑的距離，取4.05（終孔位置在徑向上超出下部井筒淨半徑4.05）
a---注漿孔與井壁間距，取0.3m
h---穿過底板砂岩層時段高，根據《煤礦安全規程》第三十一條規定：注漿段長度必須大於注漿的含水岩層的厚度，並深入不透水岩層或硬岩層5～10m。根據地質條件，本次對井筒25公尺位置往下砂岩進行注漿。
終孔深入下部堅硬岩石7公尺。段高取h=33+7=40m。
（2）孔口管預埋採用φ108×8mm無縫鋼管，上端焊接高壓法蘭盤，做超前探測及打鑽注漿孔口管，上端高出止漿墊0.2m，下端深入岩石0.2m，止漿墊厚度4m，孔口管長度為（4+0.
2+0.2）/cos6°=4.42，取4.
5 m，管壁外用20#熱壓帶肋鋼筋焊牢以固定在止漿墊中。
（3）止漿墊施工
1）平整工作面，清除虛碴。
2）利用管縫式錨桿固定孔口管，第一圈孔口管俯角84度，第二圈孔口管俯角83度，每個孔口管上用兩根錨桿固定。共計92根錨桿，規格￠40×1800mm。
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