田興鐵礦2#主井工作面（413.9-463.9m段）
探水注漿施工安全技術措施
一、工程概況
2#主井井筒座標：x=4391228.052，y=40394396.
076，z=20，設計井深670m，井筒直徑5.6m，掘進斷面36.3m，淨斷面24.
62m2,井壁設計為單層素砼支護，支護厚度600mm，砼標號c40。
2#主井上一階段探水注漿段為（374.6m-424.6m），現井筒已施工至垂深407.
4m處。根據2#主井井筒施工組織設計要求，為確保下一段高注漿安全和後期井筒掘進施工安全、質量、速度。本著「有掘必探，先探後掘」的防治水原則，經建設單位、監理單位、施工單位研究決定對2#主井上次注漿段高預留10m保護岩柱，並進行下一段工作面預注漿施工（414m～464m段）。
為保證注漿期間施工安全，依據《田興鐵礦2#主井井筒施工組織設計》，特編制本次工作面注漿施工安全技術措施。
二、工程地質及水文地質條件
（一）地形地貌
礦區位於灤河侵蝕堆積洪沖積平原區，亞區屬於灤河河漫灘階地，主要分布於現代河床兩側，沿河流走向多成條帶狀分布，西北高東南低，地勢較平坦，地面坡降小於2‰，地面標高18～22m 左右，階地前緣高出現代河床2.0m 左右，地表岩性以粉細砂、粉土為主，下部礫卵石，區域性有湖沼相淤泥沉積。
（二）水文地質
本區內河流基本為由北向南注入渤海。由於受地形地貌的嚴格控制，各河流的流量及水位變化及懸殊。礦區附近河流均屬灤河水系，主要有灤河、新河、溯河等，根據礦區含水層的富水性、含水介質的結構特徵以及地下水的賦存、運移條件，礦區地下水劃分為第四系鬆散岩類孔隙含水組和基岩裂隙含水層（帶）。
1、第四系鬆散岩類孔隙含水組
⑴、第ⅰ含水組：本組地層以上迭階地型式假整合於上更新統之上，構成灤河漫灘階地和灤河一級階地。主要以砂、圓礫、卵石組成，一般卵石粒徑在3～5cm，最大可達15cm 以上，分選中等，磨圓度較好，底板標高-15.
98 ～10.96m，平均-2.48m，厚度5.
0～15.99m，平均14.39m，其上覆有3～6m 的粉土或粘性土。
1979 年孔群抽水試驗時，中心孔水位降低4.86m 時出水量為1732m3/d,水位降低7.03m 時出水量為21251m3/d。
⑵、第ⅱ含水組：本組多隱伏於ⅰ組之下，部分出露地表，構成灤河二級階地，岩性主要以粉細砂為主，單井出水量1.99～8.
95 m3/d，底板標高-2.12～14.39m，平均10.
95m，厚度6.85～22.3m，平均厚度15.
6m。⑶、第ⅲ含水層組：本組水文地質特徵既有平面上分割槽性又有垂向上分帶性，上段（ⅲ1）主要含水岩性為中細砂、圓礫、卵石、含礫石粗砂，受原始地形控制，含水層起伏較大底板標高-42.61～-134.
79m，平均-73.12m，厚度0～37.68m，平均10.
77m。群孔抽水試驗時中心孔水位降低1.9m時，出水6855m3/d,k=144m/d，礦區中部孔群抽水時，水位降低15.
4m，出水量106600～15500t/d,k=47.7m/d。由於近年來當地工農業、小型礦業的發展，礦區及附近區域對第四系含水層的開採越來越大，尤其是當ⅰ、ⅱ含水組水量不滿足時，更加大對ⅲ含水層地下水的開採，使原來有隔水層分隔的含水層互相溝通。
2007 年12 月河北地礦建設工程集團隧道工程公司對礦區水文地質調查時，就明顯的顯示出三個含水層的水位基本一致，在進行的2個第四系含水層的單位湧水量較三十年前發生了較大變化滲透係數為k=17.87～57.58m/d。
當然這與大量開採地下水以近年來大氣降水的減少有直接關係。礦區地下水水化學型別為hco—ca+mg 水，礦化度為0.59g/l，ph 值8.
41。2、基岩裂隙含水層（帶）
礦區基岩為一套變質程度較淺並經受不同程度混合巖化的古老變質岩系，經過長期的地質作用，形成統一的裂隙承壓含水層。依據其成因、裂隙發育程度以及岩體的埋深條件不同，將巖裂隙含水岩係劃分為古老風化殼裂隙含水帶與深部構造裂隙含水帶兩部分。
（1）古風化殼裂隙含水帶全風化帶：分布於古風化殼的頂部，直接與第四系地層接觸。岩石結構鬆散大部分變質變色，多呈黃白色和淺黃色，風化岩芯多呈塊狀，可見原岩結構，區域性為殘積土。
單位湧水量q=0.0056 l/s.m，滲透係數k=0.
05m/d。水性、透水性均較差，但持水性強。半風化帶：
岩石風化變質程度較淺，組織結構完整，岩芯呈塊狀、短柱狀。在此帶中，風化裂隙與構造裂隙往往以迭加的形式出現，附之以地下水的溶蝕淋濾用，致使基岩裂隙開度增大。前期抽水試驗結果表明：
單位湧水量q=0.003 ～ 0.08 l/s.
m 滲透系k=0.013 ～ 0.362m/d ，水化學型別為hco+cl-—ca+na 型水，礦化度0.
52g/l，ph 值7.02。
⑵ 深部構造裂隙含水帶
本帶由古風化殼以下的斷裂破碎帶組成，包括斷層帶和斷層影響帶。平面上集中分布在s9 至s18 線間，垂向上賦存-120（或者-180m）之間，厚度變化較大，由15～200m 不等,一般50～100m.根據前期抽水試驗資料,單位湧水量僅0.
011m3/h﹒m，滲透係數k=0.049m/d,在斷層影響帶單位湧水量為0.175 m3/h﹒m,滲透係數k=0.
55m/d。
（三）岩性
根據1號-2號主井間孔及2號-3號主井間孔鑽孔資料， 2#主井井筒穿過岩層為黑雲變粒巖，主要為堅硬岩石，硬度9≤f≤13。
三、注漿施工及排水方案
此次工作面預注漿施工段高為50m（即413.9m～463.9m ），起始位置為止漿墊上表面。
本次工作面探水注漿設計共布置20個孔口管（編號為1#-20#孔），孔口管均採用φ108mm×4.8m無縫鋼管製作，孔口管下端製作為喇叭狀，鑽孔均勻布置在距離井壁0.5m的圓周上，孔間距為0.
72m，向外傾角為2°,切向角為3°。
在井筒中心位置布置濾水孔乙個作為檢查孔，濾水孔採用φ423mm×δ10mm×5m無縫鋼管製作（濾水孔內放置wq50-60-15型潛汙幫浦一台，另在打鑽平台上放置一台作為備用幫浦使用），止漿墊底部鋪設0.6m的濾水層，濾水層上鋪設兩層風筒布或兩層彩條塑料布，以防漿液漏失，澆築止漿墊厚度為2.1m。
止漿墊達到設計強度後，進行止漿墊及接茬部位井壁壁後注漿加固，加固段高為5m。注漿完成後方可轉入正常施工，施工40m時停止掘進，預留10m保護岩柱進行下一次工作面預注漿。
四、注漿施工及引數設計
1、止漿墊鋪設
（1）止漿墊厚度計算
本次工作面預注漿選用平底形混凝土止漿墊。因工作面湧水，砌築止漿墊需要鋪設濾水層並在排水的條件下施工，將止漿墊看成由承壓部分和濾水部分組成的結合體。
承壓部分的止漿墊厚度利用公式計算如下：
bn≥式中：bn—承壓部分的厚度 m；
d—井筒淨直徑取5.6m；
p01—濾水層注漿壓力取40kg/cm2；
r—濾水層注漿時混凝土抗壓極限強度，止漿墊為c40，r取400 kg/cm2 ；
v—混凝土抗壓強度的非均勻係數，v=
a—濾水層厚度 0.4m；
經過計算，該段止漿墊厚度為2.1m（止漿墊與井壁接茬高度為500mm）。
則止漿墊總厚度為b=bn+a=2.1+0.4=2.5m
（2）井壁強度驗算：
20.6mpa
[a』]--井壁實際承受壓力（mpa）
d--井筒淨直徑 d=5.6m
e—井壁厚度 e=0.4m
p--注漿壓力取p=10mpa
h--球面高h=0
與止漿墊連線處井壁混凝土標號為c40，養護7天後的允許抗壓強度為40×0.8=32mpa﹥20.6mpa，滿足注漿要求。
2、止漿墊澆築施工
（1）準備工作
混凝土止漿墊施工時，由於井壁淋水和工作面湧水，影響止漿墊質量。因此，需採取截水和導水措施，處理井筒湧水。在澆築止漿墊底部位置，將工作面的矸石排至設計高度，根據止漿墊的設計尺寸，用風鎬將井幫、井底刷大成符合設計的形狀，然後將碎石、岩屑或泥質雜物用清水沖洗乾淨。
（2）止漿墊的施工
在井筒中間挖一幫浦窩，將濾水管放在裡面，濾水桶的規格432mm將工作面的磚塊濾水層按設計的厚度平整好。然後，在濾水層上面鋪設兩層風筒布或兩層彩條塑料布，再澆築混凝土止漿墊，l澆築止漿墊混凝土之前，需將孔口管和濾水管管口封死，防止異物掉至孔內。止漿墊澆築完成後，養護7天，養護期間進行止漿墊及接茬部位井壁壁後注漿加固，之後進行工作面打鑽注漿。
（3）孔口管布置
技術人員按照設計要求標定鑽孔位置，孔口管的直徑108mm然後由施工人員採用打錨桿焊接鋼筋等方法將孔口管預埋並連線固定，要求預埋孔口管管壁密實牢固。孔口上焊高壓法蘭，做打鑽注漿孔口管。孔口管高出止漿墊 0.
5m，下口製作成喇叭口狀，管壁外用φ20螺紋鋼筋纏繞並焊牢。
止漿墊混凝土採用c40砼，澆築砼時要保持連續不得中斷，工作面要分片用震搗捧震搗，同時應防止孔口管位移或偏斜。
止漿墊凝固後對濾水層和止漿墊進行加固注漿，加固完後對孔口管進行耐壓試驗，耐壓試驗壓力要求達到設計終壓，若達不到則繼續加固直到達到設計終壓才可進行工作面打鑽注漿。
3、工作面預注漿前的準備工作
（1）排水系統
打鑽注漿期間排水裝置採用井筒現有排水系統，在打鑽施工前應確保應急排水系統能正常運轉，排水能力達到200m3/h，方可投入生產。
（2）注漿系統
此次注漿採用地面注漿，從地面下下放兩路φ25mm的高壓軟膠管作為注漿管路，高壓膠管的耐壓強度不低於21mpa，注漿管敷設採用板卡卡在大抓鋼絲繩上，每10m上一道，中間用雙股10#鐵絲綁紮，綁紮間距不得大於6m。
（3）注漿幫浦攪拌站設定
在2#主井西側搭設注漿棚，在地面挖兩個二次攪拌池，二次攪拌池採用鐵皮箱加工。池旁邊設定兩台2tgz-120/105型注漿幫浦，xpb-90e型注漿幫浦一台工作，一台備用，1m3電動攪拌罐乙個。
（4）井下操作平台的搭設
利用[18槽鋼加工一直徑為φ5.2m的操作平台，上面鋪設δ=70mm大板；在操作平台側邊留有兩個供上下人員通道，操作平台高出止漿墊3m，操作平台與止漿墊上層之間用四個φ159mm無縫鋼管加工的立柱進行穩固支撐，並在打鑽平台邊緣下方的井壁上均勻埋8個[12的工字鋼進行固定。
4、注漿孔布置
工作面預注漿設計注漿孔數利用公式如下：
n=π（d-2a）/l；
n-注漿孔數，個；
d-井筒淨直徑，5.6m；
a-注漿孔與井壁距離，取0.5m；，
l-注漿孔間距，取0.72.m。
計算得知20個孔，井筒內孔口管在距井壁0.5m均勻布置，孔口管採用φ108×δ6×4800mm的無縫鋼管製作，且孔口管外高出止漿墊0.8m。
止漿墊耐壓試驗合格後，在注漿孔上安裝高壓球閥和防噴閥後方可鑽進施工。
相關資料表明，該地段岩體為高角度發育裂隙，因此該注漿孔的布置應設定一定的角度。
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