切眼注浆堵水方案改

炉峪口煤矿关于对2801切眼断层导水进行注浆处理的报告集团公司地测管理部：由于下组煤二采区2801切眼于11月16日揭露一断层且断层有导水现象，涌水量约为3m3/h，虽经水质化验，但无法确定水的来源，该断层接近井田边界的九龙塔断层，也有可能是九龙塔断层平移后被揭露。我矿位于九龙塔断层上盘，同时2801工作面属于带压开采，且上覆为我矿2203和2201采空区。针对这种情况，为确保安全生产不受断层滞后导水的影响，经矿研究决定，在2801切眼断层处除对其留设煤柱外，还委托有封堵构造导水能力的施工单位来我矿进行注浆堵水处理，工程费用约30万元，特此报告。 附：太原煤气化炉峪口煤矿下组二采区2801采掘工作面淋水注浆治理方案炉峪口煤矿二一一年十二月六日附件：太原煤气化炉峪口煤矿下组二采区2801采掘工作面淋水注浆治理方案编制单位： 山西安明宏远防水材料有限公司 编 制 人： 梁登峰 日 期 ： 2011年11月 编 审 人 员 签 字措施名称太原煤气化炉峪口煤矿下组二采区2801采掘工作面淋水注浆治理方案编 制 人年 月 日负 责 人年 月 日审 核年 月 日工程技术科年 月 日机电管理科年 月 日调 度 室年 月 日安监科年 月 日总工程师年 月 日生产副矿长年 月 日技术负责人年 月 日目 录第一章 概况4第二章 注浆方案4第三章 注浆方式及注浆孔布置7第四章 注浆工艺9第五章 注浆材料11第六章 注浆前的准备工作15第七章 注浆孔施工15第八章 注浆作业17第九章 注浆效果的检查与分析18第十章 施工安全技术措施20第十一章 施工组织及工期22第一章 概况一、概况太原煤气化股份有限公司炉峪口煤矿位于古交市西北，距市区约15公里。炉峪口煤矿为斜井提升，年产量84万t/年，属于西山煤田的边缘，地质构造较为复杂，距今已开采25年之久。现开采8#煤层，分为三个采区，即：下组煤首采区（已回采结束）、下组煤二采区和下组煤三采区，煤层为局部带压，矿井年正常涌水量小于60m3/h，有的工作面有断层导水和裂隙水，同时也有采空积水渗出。岩层大部为K2灰岩、泥岩、粉砂岩、灰质泥岩等。下二采2801工作面位于下组煤二采区，东邻2803采空区，上覆有2203和2201采空区，切眼相邻九龙塔断层。切眼巷道断面：宽3.8m，高2.6m，净断面为8.5m2，采用锚杆、金属棚支护。在2801切眼掘进工作过程中，掌子面右帮出现断层导水，出水范围右上角0.3m，右下角1.4m，而且在右帮约3m的范围内出也有渗水现象，涌水量约3m3/h左右，其岩性初步断定为断层带的泥岩经水冲刷后形成，其余为砂质灰岩。为了防止九龙塔断层与奥灰水导通，影响2801工作面的回采，结合矿方的实际情况，预防水害的形成，我公司根据现场实际情况及有关水文地质资料，针对该出水点进行防治水治理。第二章 注浆方案根据矿方水文地质、巷道淋水情况研究决定采用帷幕注浆方案，针对出水点、段布置，深、潜注浆孔，分序进行注浆治理。利用气动注浆设备向孔内高压注入RSS化学堵水剂及水泥单、双液浆，封堵渗水通道，形成注浆隔水帷幕，达到治理效果。RSS堵水剂注浆具有优点是：RSS堵水剂为纯液体，粘度低，渗透系数大，遇水膨胀、反应时间短，适用于本次断层裂隙带砂质泥岩孔隙水的封堵。本次注浆堵水分三个阶段注浆次序：一阶段采用水泥单液浆，主要用于岩石空隙及主要大的裂缝，形成区域3-5米范围注浆帷幕；二阶段采用RSS化学材料深孔（20-30米）注浆，目的是渗透整个断层裂隙带，封堵由于断层裂隙造成的奥灰水导通涌入巷道，此序注浆为主要注浆过程；三阶段针对局部裂隙带布置加密孔，再次注浆，治理淋水。在三序注浆结束后，距注浆段向后1米做一堵厚500mm防水墙，防水墙与掌子面空洞内用料石填充，并预埋注浆管，填充后通过水泥注浆密实墙体，保证更好的封堵。综上所述，此次堵水采用RSS化学堵水剂注浆，并考虑经济成本及地质要求，结合水泥注浆，两种注浆材料的合理结合，既可以有效达到堵水目的，又可以降低工程造价。第三章 注浆方式及注浆孔布置一、注浆次序选择2801采掘工作面迎头右上角及右墙帮淋水采用水平分段、依次注浆。二、注浆孔数及其布置方式1、针对2801采掘工作面迎头淋水段，采用伞形辐射状布置注浆钻孔：1序孔，孔间距为2m，排距0.5m, 孔深5m，呈三花形布置，断面布置5个注浆孔，采用水泥浆液进行注浆。（如图）2序孔，孔间距为4m，孔深20-30m（根据现场实际钻探），呈圆周形布置，采用RSS化学堵水材料进行注浆。（如图）3序加密孔，针对底板布置加密注浆孔，防止注浆时淋水从底部涌入巷道，采用RSS化学堵水材料进行注浆。 注浆钻孔示意图2、钻孔结构1、深孔钻孔采用矿方提供的地质钻进行钻孔，注浆管采用2钢管。2、潜孔钻孔采用YT-28型风钻，孔径为42mm，注浆管采用2钢管。三、注浆方式注浆顺序：1序孔-2序孔-3序孔水泥单、双液浆采用循环式注浆，RSS堵水剂采用一次性纯压注浆。四、防水墙构建在注浆施工完毕后，由矿方设计在注浆工作面外，构建两堵防水墙，预防该区域断层奥灰水贯通隐患，第一堵截水墙厚度为500mm,混凝土浇筑，截水墙与掌子面间空隙先进行料石填充，填充时将注浆管预埋在料石中，截水墙做好后进行水泥注浆密实墙体； 第二堵防水墙由矿方进行构建，详见防水墙构筑措施。第四章 注浆工艺 第一节 注浆设备和结构 一、注浆设备1、化学注浆泵：选用山西安明宏远防水材料公司生产的2ZBQ-6/12型煤矿用双液注浆泵，其技术特征如下:2ZBQ-6/12型煤矿用双液注浆泵技术参数表参数名称参数值参数名称参数值最大排量L/min50压力MPa0-15浆液组分比（可调节）1:（1-4）整机重量90kg进气压力耗气量1.8噪声声压等级95适用介质化学浆液外形尺寸650*425*745作用类型柱塞3、风钻：选用YT-28型风钻。其特征如下：（1）开孔直径 38mm（2）钻孔倾斜角度 00900（3）重量 20Kg4、搅拌器：选用风动搅拌桶，容积500L5、孔口管、混合器、抗震压力表、吸浆管、高压胶管1）孔口管：深孔选用2钢管做孔口管，其长1-2m。潜孔选用2钢管做孔口管，其长0.5-1m。2）混合器：选用人字型三通混合器3）抗震压力表：选用YK-1型耐压160Kgf/cm2的抗震压力表4）高压胶管：选用直径20mm双层钢丝编制的高压胶管,允许压力25MPa。二、流程布置钻孔注浆材料准备设备安装、接头 浆液配备 高压洗孔 注浆 封孔 清理第二节 注浆站的布置注浆站以不能影响正常的运输、方便施工原则实地布置。注浆站注浆站布置设备有：搅拌机一台、化学注浆泵一台、水泥注浆泵一台、钻孔设备及其它附属设备。第三节 注浆顺序及注浆工序一、注浆顺序及进度：（一）注浆顺序：根据淋水段分布情况，采用中深孔前进式分段注浆方法。二、注浆工序：1、注浆方式：根据巷道的岩性，采用短段全孔注浆方法。2、注浆工序：是根据注浆方式而确定的，采用下列注浆工序。3注浆浆 浆1钻 进 进2压 水 水 4扫 孔 孔第四节 注浆参数一、注浆压力：注浆压力是推动浆液在含水层裂隙及溶洞内运动、扩散、充塞压实的动力。是注浆参数中最重要的参数之一，亦可人为控制，从而达到预期效果。具体压力确定如下：据经验公式，参照建井工程手册，水泥、化学浆液的注浆压力由下式计算：P1=P(510)Kgf/2=13.518.5 Kgf/2P2=P(1015)Kgf/2=18.523.5 Kgf/2P3=P(510)Kgf/2=23.528.5 Kgf/2式中：P1注浆初压（Kgf/2） P-静水压（Kgf/2） P2-注浆正常压（Kgf/2）P3-注浆终压（Kgf/2）注浆终压应为静水压力的33.5倍，一般来讲，注浆压力可人为控制，注浆压力应由低向高逐渐过渡，在注浆刚开始的前几个孔，注浆压力要控制低一些，一次注浆达不到终压而注入量较大时，可在低压下结束注浆，而后复注，直到本孔段达到终压，后注孔，因岩层的大中裂隙已被充塞，初期压力就较高。注浆压力的主要影响因素是岩层裂隙大小，浆液的浓度和注浆量。裂隙大小不易控制，所以通过掌握浆液的浓度的变化及调节泵量的大小来控制压力的变化。二、注浆泵量：据仪表上的注浆压力来调节注浆泵量，控制泵量的原则是由大到小，直到注浆泵在最小本泵量。初始注浆泵量是根据压水泵量来确定的，注浆时，泵量开至初期压力值，由此时的泵量逐渐往下减少到终量，压力逐渐升到终压。三、浆液注入量：注入的浆液在地层裂隙内形成一个基本的封闭的注浆帷幕，消除含水层段淋水。注入量采用下列公式计算：注浆量：Qavnb/m式中：a浆液损失系数（取1.21.5）n岩石裂隙率（1-2%）b浆液充填系数（0.9）m浆液结实率（3）V=R2HR为以注浆渗透控制范围，中心基点的浆液扩散半径 4.5mH为注浆孔深20mV=3.14*20.25*20=1271.7Q=1.2*0.015*0.9*1271.7/3=6.87m3RSS密度约为1.05,理论所需RSS=6.87/1.05=6.5吨水泥单、双液浆为潜孔注浆，水泥暂定10吨，截水墙与掌子面需要注入水泥浆液为：V=6*3.8*2.6=59.28m,水泥为浆液的1/3即：59.28*1/320吨；共需水泥30吨。四、注浆结束的标准：1、 一般认为实际浆液注入量大于或接近设计计算的注入量；2、 注浆压力呈规律性增加，并达到注浆设计终压，经改变浆液的种类配比后仍不能注入浆液，即停止该孔注入；3、 达到注浆终压时的最小吸浆为： 1020升/分；4、 水泥浆液维持注浆终压和最小吸浆量的时间为3045分钟；5、 注浆后巷道轮廓上淋水明显减小，帷幕厚度不小于3m。第五章 注浆材料注浆材料是注浆堵水工程中的一个重要组成部分，它关系到注浆工艺、工期、成本及注浆效果。因此，注浆材料是直接影响注浆经济指标的重要因素。通过综合比较，结合本矿区的注浆经验，选用RSS堵水剂，水泥。根据岩层的孔隙程度选用水泥浆液及化学浆液，在岩层孔隙较小的情况下选用RSS堵水剂，岩层存在裂隙及空隙选用水泥浆液。 一、浆液组成：1、水泥：采用42.5普通硅酸盐水泥。2、RSS堵水剂山西安明宏远防水材料有限公司生产的RSS堵水剂是一种遇水发生化学反应而形成不溶于水交联体，其参数如下：RSS化学堵水剂参数表项目指标项目指标粘度100-400Pas(23)密度1.03-1.10g/cm3外观棕黄透明液体凝固时间10-50s固结体抗渗性1.5mpa固结体抗压强度18mpa渗透系数10-6-10-8对水质适应性PH3-11二、浆液配合比试验注浆效果的好坏受周围因素很多，在注浆前必须做好以下试验：1、巷道水质化验；水质矿化严重程度，试验水质对浆液的影响程度。2、浆液配合比试验；选择合理的浆液配比，能很大程度的提高注浆效果。3、浆液凝结时间试验。根据现场浆液凝结时间需求进行调节。第六章 注浆前的准备工作一、地面准备工作： 地面保证材料供给，及调度协调工作。 二、井下准备工作：注浆前在含水层淋水段搭建1米高施工平台，及水泥存放平台，供注浆使用，为注浆创造良好的工作条件。第七章 注浆孔施工第一节 注浆孔施工设备及设备安装一、注浆施工设备：1、YT-28型风钻一台；2、深孔地质钻一台；3、2ZBQ-6/12型化学注浆泵一台；4、水泥注浆泵一台；5、风动搅拌桶一台二、设备安装、1、设备安装在巷道内安装水泥注浆泵、搅拌筒，专用开关供电。2、钻机调定：1）给出注浆孔位置。2）调整钻机，对准开孔位置钻孔。第二节 注浆孔钻进一、注浆孔钻进1、钻孔：设备采用深孔地质钻、YT-28型风钻。2、孔口密封装置：在孔口管上装截止球阀，封孔采用木楔上预留马牙然后用白麻缠绕打入孔内进行封孔。3、注浆孔的施工顺序：1）按照施工顺序，根据注浆孔的角度，调整钻机，要求角度误差不大于30分。2）各部位正常后，进行钻进。3）、钻孔钻进过程中一定要掌握好角度和偏斜率，现场配备测斜仪，如有偏差随时调整。4）当钻进到要求深度后，经测量确定深度无误后，方可停钻。5）冲孔：终孔停钻后，要利用清水冲孔，要求将岩粉基本冲干净，从而达到预期注浆效果。6）测定钻孔涌水量和静水压力。7）冲孔完成后，接上压力表，测定静水压力，水量小时，用小桶秒表测量钻孔涌水量。水量大时，用大桶，秒表测量，并把测量数据记在注浆记录上。 4、孔口管安装：选用2及2钢管做孔口管，长度1.0m；安装时，在孔壁周围采用RSS粉状堵漏剂固管。5、注浆管的埋设：注浆管装在钻孔内，外接截止球阀，外露100-200mm。第八章 注浆作业第一节 注浆工艺流程一、注浆工艺流程RSS注浆工艺流程按RSS堵水剂浆液配比，直接吸浆管放到RSS堵水剂桶内，通过注浆泵高压注入淋水段。二、管路耐压试验：当注浆整套系统完毕后，开泵打清水，逐渐加压到压力表升到150Kg/2，并维持1015分钟不泄压为合格。三、含水层压水试验管路耐压合格后，将收水管闸阀打开，对含水层做压水试验。据压水试验资料中，单位钻孔吸水量确定浆液起始浓度和种类，压水试验结束并符合要求后，立即注浆。第二节 注浆作业根据水泵的压水流量，决定注浆孔的起始浓度及凝结时间。然后开始注浆，当浆液进入含水层裂隙后，注浆人员要根据注浆压力表的变化以及注浆量的变化，对各项注浆参数进行控制和调整。一、注浆压力的控制在注浆过程中，注浆压力是一个变数，可以人为控制，详见第四章第四节，这里需进一步强调的是初压和终压维持的时间较长，后期压力维持较短，而当达到终压时只需控制5分钟即可。二、注浆量的控制注浆量是根据压力的要求而控制和调整的，压力升高超过设计很多时，泵量要调小，反之，压力很小时泵量要大。但不是压力一升一降，就立即调整泵量，而是观察一段时间后再调整。三、浆液的选择1、潜孔浆液选择选择水泥浆液，按水灰比1:1-1:2配置。2、深孔浆液选择RSS化学浆液，浆液配比根据现场固化时间调节A料：B料=1:1四、水泥放浆在注浆结束后，转动球阀，使浆液排出高压胶管，并吸清水清洗注浆设备及管路，然后清理搅拌器、液桶、大小阀门及压力表等部件，清理好后再装上，且进行试运转，保证设备正常运转，为下次注浆作业做好准备。五、注浆记录的整理由技术员在本班打钻注浆的记录本上认真填写。主要记录浆液的消耗量、注浆时间和压力等数据，然后技术员把全部记录数据整理归档六巷道清理工作面注浆结束后，打钻排出的岩粉、注浆时跑的浆液、冲洗孔留下的残留物等，在一段时间后清理，为打钻注浆做好保证。第九章 注浆效果的检查与分析注浆的目的就是在含水裂隙地层形成一个基本不透水的注浆帷幕，消除淋水段。通过对注浆施工技术资料的分析，水文地质条件的变化和巷道钻孔观察分析来检查注浆效果及质量。一、注浆压力的变化在整个注浆过程中，以各孔各次注浆压力的变化来判断分析是否随着注浆孔数的增多，注浆压力越来越高，则说明岩层裂隙被充填堵实，注浆效果会较好。二、注浆量的变化随着注浆的过程，后期孔的注浆量比前期孔有明显的减少，说明帷幕逐渐形成。三、钻孔涌水量的变化钻孔涌水量由大到小逐渐减少，至达到治理要求。四、注浆效果经注浆治理后，保证淋水点、段顶板无连续性淋水、淋水量减少90%以上。第十章 施工安全技术措施一、为保证注浆工作面安全、优质、快速的进行，凡参加注浆工作的全体人员都应严格执行煤严格执行煤矿安全规程和煤矿安全建设规定并具体实施矿方的安全生产管理程序。二、施工前，施工负责人负责准备齐全所需工具。在作业地点备有2台以上合格、完好的注浆机械设备，不小于0.4m3的风源、0.5Mpa的水源等注浆器材。三、项目部在施工队伍进场前应对全体人员进行劳动纪律、规章制度教育，并进行安全技术交底及安全教育。四、注浆前应对注浆系统全面细致检查，注浆阀管及压力表等具体接头部位是否牢固，轧头是否拧紧，否则会引注浆接头脱落事故。五、材料的下放及存放：材料下放前先同调度室在前一天提出所下材料设备。注浆材料存放到搭建的平台上，水泥存放表面要采用防水布包裹，防止巷道淋水受潮。六、注浆泵站、搅拌桶工作平台要平稳可靠，低处用斜拉杆顶牢，平台顶部用木板铺平，并用铁丝捆牢。七、施工人员钻孔时要系安全带，风钻气腿要放在钢管架处，找好着力点。风钻定位要准确，固定可靠。钻孔深度必须达到设计要求，误差不得超过0.5m，冲孔后岩粉高度不得超过0.30.4m。八、钻进过程中要准确掌握钻进深度，随时注意钻孔内涌水情况，若出现涌水量大于10m3/h时或塌孔卡钻现象时，应停止钻进准备注浆。井下必须保证由可靠的独立的排水系统，排水泵要处于完好状态，并可随时起动排水。在注浆期间水泵工必须坚守岗位，随时排除积水。注浆泵、风钻等注浆机具要定期检修，处于完好状态。在注浆时，司泵工必须按操作规程认真操作，并随时注意压力、流量、油量、油温变化，注意吸浆接头是否堵塞等情况，如有异常反映立即向值班技术员汇报，以便商定处理。九、根据压水试验结果，确定浆液种类和起始浓度。十、注浆前，孔口管上所有螺母必须拧紧，以防一孔注浆，多孔跑浆现象。十一、在注浆期间，要设专人观察巷道周围，闸阀、吸水管周围等处是否跑浆，一旦出现跑浆应及时处理。十二、井下注浆工应及时报告井下压力表度数，不得虚报，记录认真做好，若出现骤升或骤降时，应及时查明原因及时处理。十三、井上注浆工作人员要坚守岗位，保证井下注浆材料的供给。十四、注浆时施工工人一定要戴眼镜、安全帽、口罩和胶皮手套、自救器、矿灯、工作服，按矿方指定的服装。浆液溅到眼睛里，应用大量清水冲洗。十五、RSS浆液在使用前要做配方试验，然后确定选用配方。十六、注浆时，要有值班技术员或班长掌握水泥浆的调配，泵压、泵量的调节，当达到三量结束标准后方能结束。十七、注浆结束后，要及时清理各种注浆设备，然后进行全面检修设备，使其处于完好状态，为下次注浆提供方便。十八、预先规定好联络信号，涌水时的对策及避灾路线，并且排出巷道内的障碍物，以便工作人员安全避灾及防止电器设备遭到损坏。十九、施工现场必须风量足。二十、井下设电话联系，及时通报可能发生的各种情况，注浆时保持良好的通话环境，以便及时关闭和开启注浆机械。二十一、安监人员要严把安全关，及时观察顶底板情况，以便避免注浆受压后造成冒顶、片帮事故。二十二、注浆管与收水管连接处不允许站人，以免水压高将钻杆顶出后伤人。二十三、每班必须向调度汇报入井人数、作业内容、安全情况、工程当班实施情况。准备工作完成后，由工程科组织、安监、监理、运输队、机械科、调度室等进行现场开工验收。二十四、巷道清理工作面注浆结束后，打钻排出的岩粉、注浆时跑的浆液、冲洗孔留下的残留物等，在一段时间后清理，为打钻注浆做好保证。二十五、此措施必须由技术员向所有作业人员贯彻，所有参加作业人员必须严格执行本措施，否则不准其进行作业。第十一章 施工组织及工期第一节 施工组织一、作业方式：每日两班制作业，每班由5人组成，技术员1名，并配备一定的辅助工。二、人员配备见下表：打钻注浆人员配备表工种名称单 位人 数备 注钻工每班2（包括班长）注浆工每班2 泵工每班1 合计每班5 工 期 合理的施工组织，对缩短工期提高效率非常关键，根据以往的注浆经验，考虑2801采掘工作面淋水段淋水情况，工期暂定15天。