神華杭錦能源有限責任公司
塔然高勒煤礦
井筒工作面注漿施工安全技術措施
施工單位： 中煤三建二十九工程處
單位負責人： 陳志文
技術負責人： 韓旺海
編制人： 孫斌
編制日期： 2023年09月25日
審批記錄
主持人：
一、工程概況：
神華集團塔然高勒煤礦主井井筒全深643.53m，井口絕對標高+1492.0m，（鋼筋）砼支護，素混凝土段井筒荒徑φ9.
4mm，淨徑φ8200mm，掘進斷面69.4m2，淨斷面52.8m2，支護厚度600mm，混凝土強度c50。
截止到2023年9月22日井筒累深246.75m，該段為粉細砂層其中夾有礫石。根據地質勘探資料提供及風井井筒實際揭露層位地質情況；在井筒累深251.
3m處，揭露一層細砂層，灰綠色，鬆散極易風化坍塌，251.3m~253.8m處底板工作面發現有湧水、湧砂現象，其湧水量20m3/h。
危及井筒質量安全施工，因此我單位根據這一實際地質情況，經建設單位、監理單位會議一致決定，對井筒進行工作面注漿，以使井底工作面、壁後形成水泥-水玻璃膠結圈，使流砂固結，形成與上部岩層的隔水層，給以後井筒掘砌創造有利條件。
二、注漿方案
根據井筒地質資料及風井井筒實際揭露情況分析，湧水及湧砂層在井筒累深248m~249m以下，其注漿方案具體如下：
本次工作面注漿是以封堵流砂及流砂層水為目的，採用人工澆築砼止漿墊，預埋φ108mm*6mm鋼管,上焊高壓法蘭，做打鑽注漿孔口管。
三、注漿工程設計
本措施針對實際揭露的井筒流砂層，所穿通的流砂層含水層的相應位置，進行的工作面注漿。
注漿起止深度及注漿方式
根據封井井筒已揭露地質條件，確定探流砂水注漿起始深度（見下表），注漿方式為壓入式注漿。
附：注漿起、止深度表
（1）注漿孔的布置
根據實際揭露水文地質條件、井筒特徵、類似工程的施工經驗計算出注漿孔數為12個，鑽孔距井壁為500mm，鑽孔面向井壁的徑向傾角為5o~70。
（2）注漿孔施工順序
注漿孔12個，按順時針布置，1#孔布置井筒西正北方向，鑽注順序為對稱開孔注漿，探水孔4個兼做注漿孔,分別在布置在東南西北方向距井中2000mm。孔間距均勻布置，在井中布置乙個濾水桶，鑽孔編號見鑽孔平面布置圖。
（3）注漿壓力
注漿壓力是驅動漿液在裂隙中流動、擴散、充塞壓實的能量，是控制漿液距離的重要因素之一。注漿壓力定為4. 0~5.
0mpa，前期封堵水及軟砂注漿取低值，後期針對流砂注漿取高值，注漿終壓取5.0mpa。
（4）注漿材料及漿液注入量
a、注漿材料
本次注漿選用單液及雙液注漿，水泥採用新鮮的p.o42.5r矽酸鹽水泥，水玻璃選用be′=30~40，模數2-3的新鮮水玻璃，水灰比由1:
1來調配（水泥漿液配製如下表）；漿液使用原則為先稀後濃，先單液後雙液，水泥漿與水玻璃漿比c:s=1：0.
6，由單液變雙液注漿標準為單孔注漿壓力接近或等於注漿終壓，幫浦量<30公升/分，穩定20～30分鐘，即可結束注漿。
水泥漿液現場配製表
b、注入量
利用公式粗略計算如下：
q=λπr2hηβ/m
=1.3×3.14×9×8×0.03×0.8/0.67
=10.5m3;
式中：q--注入量 m3;
r--漿液擴散半徑 r=3m
h--注漿段高 h=8m
η--岩層裂隙率% η=3%
β--注漿有效充填係數 β=80%
m--結石率 m=0.67
λ--注液損失係數 λ=1.3
平均按水灰比1：1折算，本次注漿段水泥用量約為95噸。
（5）複合型止漿墊
砼止漿墊為單級平底型，砼設計標號為c50。配合比為水泥：水：
砂子：石子：外加劑1：
外加劑2 =1：0.38：
1.53：2.
20：0.25：
0.10（水泥選用p.o42.
5r普通矽酸鹽水泥）。止漿墊厚度2.0m,碎石墊層厚度為0.
5m，養護期3天。
為防止止漿墊與井壁間漏水漏漿，要求止漿墊層與井壁重疊500mm，且在重疊段將井壁周圈用風鎬刷出一道槽，槽深300mm，槽高350mm。砼澆築，採用井筒施工的地面砼配製，經底卸式吊桶下料澆注。澆注要連續施工，加強震搗。
四、注漿孔施工
注漿鑽孔採用1臺sgz-ⅲa型液壓鑽機，配ф50mm鑽桿，鑽頭採用ф73mm、ф65mmpdc復合片系列鑽頭施工，用清水作迴圈液。在打鑽前，要在ф108mm孔口管上安設ф108mm高壓閘閥，以防鑽進時含水層突水造成突水事故。
打鑽施工是在工作面上進行的，鑽進過程中，鑽孔湧水量超過10m3/h，或因岩石破碎塌孔難以鑽進時，停鑽注漿，正常情況下鑽進至設計深度。終孔時要核實鑽具長度，確保鑽孔深度符合設計要求。
五、孔口管埋設
先施工砼止漿墊而後埋設16個孔口管，將鑽機按設計的方位、孔徑固定在打鑽平台上，預埋孔口管時，鑽孔的方位角要由專業技術人員進行操作，預埋過程中要及時準確校對。
六、注漿作業
1、注漿站及輸漿管路
地面配製單液水泥漿利用簡易攪拌機作為一級攪拌池，採用輸漿管路到工作面，上料利用人工上料。
2、注漿裝置試運轉
注漿裝置及管路安裝完畢後，必須進行試運轉，注漿系統要滿足最大注漿壓力和流量的要求。經試運轉及耐壓試驗，裝置應無異常響聲。具體作業程式如下：
(1)全面檢查注漿、攪拌系統及管路聯接處等。
(2)注漿系統進行無負荷試運轉。
(3)全系統聯合試運轉。
(4)處理存在問題，並再次進行試運轉，直至符合要求。
3、注漿作業
(1)注漿作業流程：
漿液經攪拌系統攪拌後經注漿幫浦、注漿管進入受注岩層。
(2)作業程式：
當注漿孔鑽進到即定深度後，用清水沖孔（破碎帶及流砂層不衝），直到返清水，注漿作業程式如下：接通輸漿管路→壓水試驗→注漿→封孔→定量壓清水→衝冼輸漿管路→拆洗注漿幫浦→掃孔或鑽進。
(3) 注漿壓力的調整：
在注漿過程中，注漿壓力可分為初期、正常及終壓三個階段變化，當初始濃度確定後，根據注漿壓力變化情況要及時地控制幫浦量，調整漿液濃度及凝膠時間等，使注漿壓力平緩地公升高，避免出現較大波動，直至達到注漿終壓、終量，並穩定20~30分鐘。
當漿液在裂隙沉析、充填階段時，若壓力不公升，進漿量不減時，應逐級加大濃度；反之，若壓力上公升快，減量也快，此時為了保證足夠的注入量，應加入少量的速凝劑。每更換一次漿液濃度，一般持續30min。當漿液注入量接近預計注入量的40%～50%，其壓力不公升，進漿量不減時，可採用低壓，間歇注漿的方法達到注漿終壓。
(4) 開始注漿
1）關閉水泥漿管路的洩壓閥門。
2）開啟孔口（及混合器）前的注漿閥。
3）開啟水泥漿幫浦的回漿閥及進漿閥。
4) 啟動水泥漿幫浦，調節流量，或用進漿閥門調節流量。
5）開啟水泥漿管路輸出閥，關閉回漿閥，向岩層裂隙注漿。
6）當流量、壓力、不符合要求時，應於調節，調節進漿閥使壓力、流量達到正常注漿的要求。
7）為防止因注漿時間長而堵塞迴路，一般每隔20min左右開關一次回漿閥，以流出少量漿液並達到暢通迴路為準。
8）設專人看管吸漿籠頭及時清理籠頭上的糊堵物。
9）注漿時機電維修人員不能離開注漿站，要精心維護注漿裝置，發現問題及時處理。
（5）注漿結束標準
1）各注漿孔的注漿壓力達到設計終壓值，注入量小於30l/min，穩定20～30min。
2）岩芯裂隙被漿液充填飽滿，具有一定強度，並達到設計的有效擴散半徑。
3）漿液的注入量基本達到或超過設計注入量。
七、打鑽注漿技術要求及注意事項
1、打鑽注意事項
（1）開鑽前要認真檢查鑽機安裝的牢固性、平穩性、各部件連線是否可靠，操作手柄是否靈活，並進行鑽機的試運轉，確認無誤後可進行鑽進。
（2）檢查風壓系統各管路接頭是否擰緊。
（3）鑽具要擰緊，各工具及其它物品嚴防掉進孔內，下放和提拔鑽具時，要有專人指揮，確保安全。
（4）鑽桿絲扣連線時要纏白松膠帶。
2、注漿技術要求
（1）注漿前對注漿材料進行試驗，材料的質量應符合現行國家標準及技術條件。
（2）注漿時必須注意注漿壓力和吸漿量的變化情況，及時進行相應的調整，並認真記錄，每注1m3或5min記錄一次幫浦壓和幫浦量。發現異常情況，及時採取措施進行處理。
（3）各工種操作人員要堅崗位，服從統一指揮，發現異常情況及時匯報，以便採取措施。
（4）灰漿攪拌先加水後加灰。必須保證連續供漿、不得間斷。
（5）漿液配比及濃度必須符合設計要求。
（6）止漿墊或巖帽厚度，強度符合設計要求，經清水試壓達到設計終壓，無跑水現象。
（7）孔口管結構、加工、埋設符合設計要求，固結牢靠，實驗壓力不大於注漿終壓1.2倍，孔口不跑漿。
（8）灰漿池內要不斷攪動，確保漿液不離析沉澱。
（9）每次注漿結束後，灰漿攪拌池要清洗乾淨，無殘漿、灰渣，注漿幫浦開啟清洗、檢修、試運轉，待下次注漿使用，值班技術員整理好資料，填寫注漿報告單。
（10）兩台錨固鑽機同時作業時，要布置在對稱位置上，終孔後按順時針移鑽。
（11）當注漿孔大量噴水，水壓頂鑽或出現塌孔噴渣無法鑽進時，應立即停鑽注漿。
八、突水預防及處理
本次封水注漿預計突水淹井可能性不大，但是為萬無一失，施工人員必須注意：
（1）在吊盤上安設一台揚程300m、流量100m3/h汙水幫浦和臨時水箱，管、電路連線好，一旦發生湧水能及時排出。
（2）吊盤位置距工作面以10m左右為宜，必須下放安全梯至工作面。
（3）孔口管上必須安設高壓閥門，鑽具可通過閥體鑽進，遇有突水徵兆時，應停止鑽進，拔出鑽具，迅速關閉閥門進行注漿工序。
（4）井下施工由班長及跟班隊長現場指揮，遇有突水，要冷靜處理。一邊要提出鑽具，關閉閥門，如果突水較大，無法抽壓和關閉閥門不果，則速撤人至吊盤，提盤避險。
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