回風斜井穿過流砂層注化學漿技術措施1

1、xxx煤礦回風斜井穿過流砂層注化學漿施工安全技術措施一、工程概況xxx煤礦位于寧夏鹽池縣馮記溝鄉(xiāng),工程建設規(guī)模0.9Mt/a。該礦井采用斜井開拓方式,由中煤國際工程集團武漢設計研究院設計。布臵主、副、風三條斜井,回風斜井古近系段坡度24°。二、地質情況xxx煤礦的回風斜井穿越第四系表土層、古近系地層和侏羅系延安組等地層。其中第四系主要為風積砂;古近系地層主要由淺紅色呈半固結狀態(tài)細砂、粘土組成;侏羅系延安組地層主要由各粒級砂巖、粉砂巖、泥巖及煤層組成,煤巖層的力學性能極軟弱。且穿越地層存在三個主要含水層組,即第四系、古近系及基巖風化帶孔隙裂隙含水層組(I、侏羅系中統(tǒng)延安組12煤以上砂巖

2、裂隙孔隙承壓含水層組(III及侏羅系中統(tǒng)延安組1218煤砂巖裂隙孔隙承壓含水層組(IV,特別是古近系地層主要是粘土與砂層互層組成,而砂層若含水則極易形成流砂層。在井筒掘進過程中若遇到較厚的含水砂層(流砂層時,若處理不當將使斜井井筒圍巖難于控制,極易出現(xiàn)冒頂、涌水、冒砂等嚴重事故。三、施工現(xiàn)狀回風斜井現(xiàn)已施工至斜長146.5m位臵(垂深59m,迎頭已揭露含水砂層(平均高度為2.0m。根據11月3日夜班施工的前探鉆孔探明,該含水砂層未揭露厚度為6.5m,且鉆桿撤出后孔內有涌水冒砂現(xiàn)象(持續(xù)時間十分鐘左右?，F(xiàn)迎頭上部尚有粘土,頂板較為穩(wěn)定,但隨著工作面的向前推進,砂層將很快上至頂板,屆時按常規(guī)方法將

3、無法滿足安全施工的需要。為此,經我方與建設單位會議研究決定采用注化學漿的方法穿過該流砂層。根據目前工作面實際情況,結合便于鉆孔施工的原則,沿工作面第一架棚向前方砂層內打入帶孔管棚,并通過管棚向砂層內注入起充填膠結作用的脲醛樹脂化學漿液,待漿液擴散、凝結、硬化后,減少流砂層孔隙率,增加流砂層的密實度,使?jié){液在流砂層中起骨架作用或漿液與土體凝結成一個殼體,即在斜井井筒周邊形成一定厚度的注漿加固帷幕,減小流砂層的滲透性,提高了流砂層的物理強度,達到流砂層加固和堵水的目的,起著止水防砂及承受地層荷載的作用。四、施工方案流砂沖入巷道的危險根源在于水,砂層中含水量越大,壓力越高,流砂涌入巷道的危險就越大。

4、因此,經與建設單位協(xié)商制定李家壩煤礦回風斜井過流砂層的施工方案:回風斜井井筒過流砂層超前管棚注漿加固技術方案1、為工作面注漿施工安全及注漿效果,在工作面注漿前先對迎頭往后10m 范圍內的巷道進行注漿充填加固。(措施已編2、先將澆注混凝土墻位臵周邊挖300mm寬的槽,挖寬長度為1000mm做混凝土止?jié){墻,在澆筑止?jié){墻前將孔口管固定預埋。止?jié){墻砼標號為C30,孔口管采用直徑108mm無縫鋼管制作,一端焊接法蘭盤,管身焊接鋼筋倒刺。3、孔口管預埋時要按線操作,孔口管的外插角為2°,外露長度為800mm。4、根據迎頭實際情況,布臵注漿孔22個,注漿孔拱頂間距0.5 m,幫部間距0.6 m,底

5、板間距550mm;管棚長度為21.8 m(暫定,后期根據鉆孔施工情況作適當調整,如果鉆孔無法施工至設計長度則可適當縮短,直徑為52 mm,外插角為2°,鉆孔直徑為60 mm,管棚布臵斷面圖及布臵詳圖如圖1、圖2、圖3所示。 圖1 回風斜井超前管棚布置斷面圖 圖2 回風斜井超前管棚布置剖面圖(暫定 (a拱頂(b幫部圖3 回風斜井超前管棚布置詳圖5、超前管棚注漿加固技術設計參數(shù)(1布孔在井筒過流砂層段緊靠迎頭一架棚布臵1排超前管棚共32個,拱頂間距0.5 m,幫部及底板間距0.6 m;對管棚進行標號為132。 回風斜井靜壓注漿孔布置標號(2管棚參數(shù)的選取管棚的層數(shù)回風斜井井筒過本段砂層采

6、用單層管棚布臵。管棚的直徑根據管棚注漿加固技術特點的要求,為滿足施工現(xiàn)場的要求,選取管棚直徑為 52 mm。管棚的長度管棚支護長度越長,越能節(jié)省輔助支護時間,提高施工效率。根據回風斜井井筒過流砂層斜長、混凝土止?jié){墻厚度1.0 m和外露長度0.8 m初步確定每段管棚長度為22.8m。管棚的間距從地質鉆孔及工作面鉆探的情況看,本層砂層含水量低,因此確定拱頂管棚間距為0.5 m,幫部和底板管棚間距0.6 m。加固范圍針對流砂層特殊地質條件,確定加固范圍為井筒拱頂和兩側墻部分,以便形成止水防砂注漿加固帷幕,在其保護下進行斜井井筒的掘進與支護,保證斜井井筒的施工安全。(3注漿材料考慮到漿液的可注性、漿液

7、凝膠體強度、漿液的凝聚時間、材料來源、和使用安全結合礦大的方案推薦采用改性脲醛樹脂類漿液,加濃度為2%的草酸溶液作為固化劑,脲醛樹脂溶液和草酸溶液配比為10:210:3(體積比。(4注漿壓力注漿壓力是漿液在地層裂隙中擴散、充填、壓實脫水的動能,是注漿設計和施工中的主要注漿參數(shù)之一,對提高注漿質量和保證注漿效果起到較大的影響作用。超前預注漿的目的主要是堵水和加固;以地層壓力為計算根據,主要目的是漿液能夠擴散。因此綜合以上兩種因素,確定注漿壓力第一段為2.0 MPa;第二段和第三段注漿終壓為3.0MPa。(5注漿量在計算注漿量時應考慮注漿類型、巖土體的孔隙率和裂隙度、漿液充填情況等等,滲透注漿的好

8、壞取決于滲透半徑內巖土體的孔隙充填程度,充填率越高,注漿效果越好。本工程采用脲醛樹脂類漿液,綜合工程類比、理論計算,確定單孔注漿量為2.0 t。五、施工工藝超前管棚施工時分為三段依次進行,施工時只澆筑一次砼止?jié){墻。第一段沿孔口管鉆進6m(含止?jié){墻厚度,進行第一次注漿(同時加固止?jié){墻。第二段對第一注漿段進行掃孔鉆進,累計鉆進深度為11m(含止?jié){墻厚度,進行第二次注漿。第三段繼續(xù)掃孔鉆進并一次鉆進至設計深度,進入下部穩(wěn)定粘土層不少于1.0m,鉆孔結束后迅速的下管注漿。以上三段注漿皆為鉆一孔注一孔。(1管棚的加工制作管棚管身設溢漿孔,孔徑為8 mm;孔距為0.5 m,按梅花形排列;前端0.2 m范圍

9、不設溢漿孔,并加工成尖錐形并予以封焊嚴實;后端1.0 m范圍不設溢漿孔,管尾設一加箍環(huán)(采用8 mm鋼筋焊接,管棚加工示意圖如圖5所示;并要求管身順直;為防止溢漿孔堵塞,可以在開口孔眼外包一圈橡皮環(huán)。為便于施工管棚加工成3m一段,每段之間用螺紋連接。 超前管棚加工示意圖(2管棚施工工藝在流砂層地段注漿前首先做止?jié){墻,澆筑止?jié){墻前先預埋孔口管,為防止流砂及漿液返流到工作面內,所有孔口管均加工堵口板。在工作面開挖揭露流砂層處向井筒掘進荒斷面四周擴挖0.3 m,采用C30混凝土澆筑厚度為1000 mm的止?jié){墻。止?jié){墻施工結束養(yǎng)護48 小時后才可打管棚鉆孔施工,止?jié){墻如下圖所示。 止?jié){墻井筒開挖荒斷面

10、止?jié){墻橫斷面 止?jié){墻剖斷面止?jié){墻結構示意圖布孔口管,根據井筒的中、腰線以及緊貼工作面第一架棚進行布管,并以插釬作為標記控制孔口管的間距。鉆孔,第一步鉆機就位:搭設鉆機平臺,鉆機平臺用架桿搭設;鉆機平臺支撐要著實地,連接要牢固、穩(wěn)定,防止在施鉆孔時鉆機產生下沉、擺動、位移等,影響鉆孔質量;移動鉆機到鉆孔部位,調節(jié)鉆機高度,要求鉆機與已設定好的孔口管方向一致,精確核定鉆機位臵。用經緯儀、掛線和鉆桿導向等相結合的方法,反復調整,確保鉆機鉆桿軸線與孔口管軸線相吻合。第二步鉆孔:經儀器量測,在鉆桿方向和角度滿足設計要求后方可開鉆;鉆孔開始時選用低檔,待鉆到1.0 m左右時,可根據地質情況逐漸調整鉆速;在

11、鉆孔過程中,要始終注意鉆桿角度的變化,并保證鉆機不移位,要復合鉆孔的角度是否正確,以保證鉆孔方向。第三步鉆孔偏斜糾正:若鉆孔向下偏斜過大時,在偏斜部分填充水泥漿,等水泥漿凝結固化后,再從偏斜外開始繼續(xù)鉆進;若鉆孔向上偏斜過大時,可采用特殊合金鉆頭再次鉆進。第四步清孔、驗孔:可用地質巖芯鉆桿配合鉆頭進行來回掃孔,清除浮渣至孔底,確?？讖?、孔深符合要求。具體來說,首先架設方向架,確定打孔方向、位臵,管棚的外插角為2°針對流砂層特殊地層條件,采用導軌式鉆機鉆進成孔;若在鉆進過程中出現(xiàn)塌孔,此時要停止鉆進將鉆機退出,往鉆孔內注水泥漿液,待漿液凝結固化后重新進行鉆孔,保證鉆孔鉆至設計深度;孔方

12、向要求順直,不得彎曲和塌孔等。鉆孔按左右對稱跳孔施工。插管,安設管棚時應對準管孔的方向和角度,必要時使液壓或風動推進器將管棚推入,下管要及時、快速,以保證在鉆孔穩(wěn)定時將管棚送到孔底。每鉆完一孔便頂進一根管棚,管棚每節(jié)之間采用絲扣連接。注漿,采用ZG-60/210化學注漿計量泵進行注漿作業(yè),為確保注漿質量、防止串漿,在施工過程中采取鉆一孔注一孔的施工方法。具體來說,注漿順序為先注幫部超前管棚(按左右對稱施工,然后在注拱頂超前管棚,按從下向上、先兩邊后中間對稱施工順序。注漿結束控制標準:一是定壓控制法,巖土體注漿加固,一方面靠注進巖土體的漿液起作用,另一方面靠漿體對巖土體的擠壓作用使得巖土體的力學

13、指標提高,反過來巖土體的密實度增加又使?jié){體的強度充分發(fā)揮,形成共同承載體。因此,注漿終壓對加固效果起主要作用,設計注漿終壓為2.03.0 MPa;漿液總量控制法,當注漿擴散半徑確定后,注漿總量就確定了,在地層均勻無空洞的條件下,調整注漿壓力,使得總注漿量達到設計值,設計單孔注漿量為2.0 t。(3化學注漿施工工藝流程圖 超前管棚注漿施工工藝示意六、打鉆安全技術措施1、鉆機安裝時,保證墊木平整牢固,鉆機與墊木之間的螺栓上緊,確保鉆機平穩(wěn)牢固,以防打鉆時產生位移。2、鉆工要持證上崗,嚴禁帶手套操作鉆機。3、鉆孔開孔位臵及鉆孔參數(shù)由專業(yè)技術人員現(xiàn)場標定。4、每班開鉆前,設專人檢查鉆機是否安全穩(wěn)固,安

14、全設施、防水、防電、防火、通風設施等是否齊全完好。鉆機安裝牢固,鉆機電器設備完好,風、水供應正常后方可開鉆。5、打鉆時“三不下”(絲扣不合格不下、鉆具磨損嚴重不下、鉆桿彎曲嚴重不下,鉆進時,操作人員必須做到“三看”(看鉆機壓力表、看進尺情況、看孔口返水情況,“兩聽”(聽機器運轉聲、聽孔內震動聲、“一及時”(發(fā)現(xiàn)異常情況及時處理。6、正常鉆進時,無關人員一律撤離現(xiàn)場。7、在工作面的挖一個泵窩,利用供水管供打鉆用水至工作面,并在泵窩里放風泵一臺,保證打鉆循環(huán)水能全部排至地面。8、鉆孔距孔底0.5m時,應開水沖孔,待孔口返水后,才能鉆進,不準鉆干孔?？變葞r粉多時,應加大水量,延長開水時間,沖凈孔底巖

15、粉后方可開孔。9、臨時停鉆時,要將鉆頭退離孔底一定距離,防止巖粉卡死鉆頭及鉆桿。10、鉆進過程中要密切觀察鉆機運行狀況,發(fā)現(xiàn)異常應立即停止鉆進,查找原因及時處理。11、鉆進過程中發(fā)現(xiàn)有片幫、來壓,特別是鉆孔出現(xiàn)大量涌水時,就立即停止鉆進,但不得拔出鉆桿,同時停止作業(yè),撤出人員,并迅速向有關部門匯報,采取安全合理措施后,方可繼續(xù)鉆進。12、司鉆人員要正確填寫班報表,做到字跡工整、清晰,記錄詳細,所取巖芯要按順序擺放整齊,地質人員及時到鉆孔施工現(xiàn)場鑒定巖性。下鉆前及提鉆后要丈量鉆具長度,校正孔深。13、在鉆進中,要正確掌握鉆機鉆速和鉆壓的關系,嚴防鉆孔偏斜。14、所有施工人員必須戴安全帽,工作服要

16、穿戴整齊,佩戴礦燈和自救器,并能熟練使用。入井前嚴禁飲酒及穿化纖衣服,嚴禁攜帶煙火等各種引火火源。15、建立以項目經理為第一安全責任者的各級安全生產崗位責任制,建立健全安全監(jiān)督體系,充分發(fā)揮安檢員、安全網員的安全監(jiān)督作用,做到層層落實,實現(xiàn)下級對上級負責,逐級聯(lián)保制,對施工現(xiàn)場24小時不失控,對施工中出現(xiàn)的安全質量問題,及時采取防范措施,杜絕安全事故的發(fā)生。16、停電時,在開關上需掛上“有人工作,不準送電”的停電牌并加鎖。17、施工地點要安設專用電話或其他信號裝臵,以便及時聯(lián)系,向調度所匯報。18、鉆機下井前,必須進行防爆及檢漏的檢查,不合格的嚴禁下井。電器設備必須有煤礦防爆合格證,貼入礦防爆

17、標簽后方準下井。安裝完畢經檢查后,方可送電,嚴禁電器設備失爆失保。19、初次鉆進時要密切觀察機器運轉情況,遇情況異常要立即停機檢查。20、升降轉具時,必須檢查墊叉是否卡牢,一切無誤才準卸接鉆桿。21、鉆進中遇松散、破碎的地層時,應適當降低轉速,減小泵量,并限制進尺時間和進尺長度。22、升降轉具前,必須認真檢查機器的制動及離合裝臵,檢查擰卸工具及墊叉等,確保性能可靠。23、升降轉具時,操作要穩(wěn),精力集中,禁止調整手把或做其它工作,并不準雙手同時離開手把。24、鉆機上、下井必須由專人負責拴牢綁好,懸吊鉆機的鋼絲繩套的卡子一定要上緊,起吊前必須經檢查確認安全無誤后方可起吊,鉆機上面嚴禁掛有其它工具及

18、小物品,并且所有設備、設施、機具、材料等運送時,提升絞車必須慢速行駛。25、井下使用的潤滑油、棉紗、布頭和紙等,存放在蓋嚴的鐵桶內。用過的棉紗、布頭和紙,必須放入蓋嚴的鐵桶內,由專人帶到地面。嚴禁將滑油、液壓油潑灑在井筒內。26、必須建立瓦斯、二氧化碳和其它有害氣體的檢查制度,嚴格遵守煤礦安全規(guī)程的有關規(guī)定。27、井筒內的打鉆積水必須及時排出,積水不得漫過孔口沿。28、鉆孔施工地點必須懸掛便攜儀,并保證靈敏可靠,由專職瓦斯檢查員對井筒和鉆孔內瓦斯含量進行檢測,發(fā)現(xiàn)異常情況,向礦調度所及有關部門匯報。29、要加強工作面的通風、瓦斯檢查和防爆器材的管理工作,制定明確的崗位責任制,嚴禁違反煤礦安全規(guī)

19、程的有關規(guī)定。30、鉆孔施工時要嚴格執(zhí)行鉆機操作規(guī)程的有關規(guī)定。31、加強對風機和風筒的管理工作,任何人員不準隨意停風機,風筒吊掛垂直,減少漏風,風筒漏風要及時修補或更換。32、每班要有專人負責觀察工作面安全情況,確保施工安全。33、若在井下遇到緊急危險情況,可以迅速沿井筒撤離至地面安全地帶。(見避災路線圖七、注漿安全技術措施1、注漿前,應對注漿泵、輸送管路系統(tǒng)、注漿孔進行檢查,接頭要牢靠、嚴密、有效,并作耐壓試驗,且形成泄壓裝臵,達到設計要求后方可注漿施工。注漿時司泵工必須按操作規(guī)程認真操作,并隨時注意壓力、流量、油溫、聲響的變化,發(fā)現(xiàn)異常及時處理,確保注漿安全。2、注漿期間要注意觀察鉆孔附

20、近工作面是否有跑漿及圍巖松動情況,發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施。3、注漿人員應嚴格執(zhí)行注漿泵操作規(guī)程,攪拌人員嚴格掌握漿液濃度,嚴防水泥袋及其它雜物進入攪拌桶。4、注漿前,用清水以0.5Mpa壓力對注漿管路系統(tǒng)進行試壓,合格后方可進行注漿。5、注漿壓力不得超過終壓。注漿時,一旦發(fā)現(xiàn)異常情況,應立即停泵處理。6、注漿泵、注漿孔壓力表要經常檢查,壞表及時更換。7、所有耐壓試驗、注漿結束后,都要立即關閉注漿閥門,對注漿泵、輸送管路系統(tǒng)進行泄壓,泄壓后及時沖洗設備及管路。8、嚴格保證注漿管孔的設計間距。9、漿液配比和注漿壓力應滿足設計要求。10、注漿作業(yè)應組成專門施工隊伍，注漿人員要經過培訓，考核合格 后才能上崗。注漿機器應由專人負責，有專人觀察壓力表，注漿時要加強 聯(lián)系，保證注、停漿及時、反映快速。 11、注漿期間，在所操作范圍內，非注漿人員嚴禁在現(xiàn)場逗留，在注 漿管下方或前方嚴禁站人。注漿工作人員應佩戴好勞保用品。 12、泄壓時，操作人員嚴禁站在注漿孔對側，以防漿液噴出傷人。 13、要嚴格執(zhí)