浙江某矿井井巷工程风井井筒壁后注浆施工方案

金源矿业有限公司南李庄铁矿 风井井筒壁后注浆施工方案编制：审核：批准：温州矿山井巷工程有限公司南李庄铁矿项目部风井井筒壁后注浆施工方案金源矿业南李庄铁矿风井井筒净3.5m，井口标高238m，最低水平-60m，井筒全深298m，井壁支护型式为C25素混凝土支护，支护厚度300mm。矿山建成后，该井筒将作为矿山回风竖井及安全出口使用，安装梯子间，同时作为矿山充填管路的入口。风井井筒下部处于奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层，漏水情况严重。目前，全井筒漏水总量为280m3/h左右，漏水范围为+30-60m段。为减少排水费用，改善劳动条件，确保井筒安全、正常使用，根据建设单位要求，拟对风井井筒进行壁后注浆处理。一、施工方案的确定（一）工作盘制作及安装壁后注浆用工作盘为双层圆形盘状结构。主梁及立柱采用IN16，次梁采用N12；工作盘周围设置扇形活页；工作盘中部为吊桶及吊桶稳绳通过位置，设有向上开启的活动盖门；盘面均用5mm厚度的网纹钢板铺设。管缆位置均留有孔洞。工作盘已于前期制作完毕，预置于风井井口。工作盘采用二台10T稳车悬吊，悬吊方式为双绳双叉悬吊。两根悬吊钢丝绳分别通过护绳环与两组分叉绳相连接。每组分叉绳的两端与上层盘的两个吊卡相连接。两根悬吊钢丝绳的上端绕过原有天轮固定在稳车上。由于工作盘采用双绳悬吊，安装时，两台稳车必须同步运转，方能保证吊盘起落时盘面不致倾斜。（二）排水方案1、利用现有临时排水系统（550m3/h深井潜水电泵一台、200m3/h深井潜水电泵二台），排干风井井底及-60m水平石门平巷积水，加固挡水墙，彻底封堵挡水墙底部残余漏水。2、於-60m水平安装二台155m3/h卧泵，兼用井底二台200m3/h深井潜水电泵，并於井筒内安装一趟排水管路及二趟供电电缆。3、清理井底水窝及临时水仓，新的排水系统投入运行。4、拆除临时排水系统一台550m3/h深井潜水电泵，开始风井井筒壁后注浆施工。（三）壁后注浆施工方案风井井壁漏水区段位于裂隙含水层，围岩与井壁之间有过水通道，如完全采用自上而下的壁后注浆施工顺序，浆液易沿过水通道向下流失，则达不到堵水目的。故此次壁后注浆的施工顺序根据含水层的厚度分段进行。具体为：1、对漏水范围为+30-60m段井筒分段壁后注浆,分段高度为4m，采取由上往下逐段进行注浆。每个分段内先由下往上注浆，再由上往下复注一次。2、分段注浆开始前，在含水层顶板的层界面位置先行注浆，造成上部隔水层帷幕。然后在帷幕以下进行注浆，避免驱散地下水。3、进行井底分段壁后注浆时，除对段底井壁进行拦截注浆外，还应对井底进行封闭注浆。（四）井架施工方案风井原有井架，本身承载能力小，局部又出现变形，不能满足提升能力。为确保安全，提高生产能力，需要更换井架。1、制作型亭式钢管井架主体井架的角柱和撑柱用无缝钢管制成，构件之间用法兰盘和螺栓连接。主体架角柱跨距12*12、天轮平台6*6.2、掘砌井架角柱基础，混泥土强度C20，预埋地脚螺栓。3、套装井架，并拆除原井架。4、试运行，投入使用。（五）-60平巷注浆施工方案 目前风井-60平巷内掌子面出水量较大，预计大于300m/h，为矿岩接触带出水.在距离掌子面32m处，已砌筑一道挡水墙，预埋DN159无缝钢管导水管两道（可做注浆管用），并且现已经关闭导水管阀门.除以上出水外，巷道内还有零星出水点.1、挡水墙出现的漏水点，应加固。2、布孔方式：在巷道边缘（挡水墙处）200mm扇形布置注浆孔，间距500mm，深度1-1.5m.钻孔直径42mm.3、注浆浆液采用水泥浆和水玻璃相互配合，水灰比0.5:1.二、浆液材料的选择浆液材料以水泥-水玻璃浆液为主，对于集中出水点或需要加固局部井壁时，采用水泥浆液。注浆材料：选用42.5号普通硅酸盐水泥；选用模数为2.43.4、浓度为3045Be水玻璃。三、注浆孔的布置1、注浆孔布置是根据堵水加固面积、注浆目的和浆液有效扩散半径来确定，以控制漏水区域。注浆孔按“三花眼” 排列。风井井筒每模砼井壁高度为1m，在每模砼井壁中部均匀布置1排（计8个）注浆孔，排内孔间距为1.34m，注浆孔上、下排距为1m。注浆孔布置方式2、注浆孔的位置应与井壁漏水裂缝相交，选择在漏水量大的裂缝中顶水造孔，或在附近造斜孔。3、对集中漏水处可直接造孔，孔数以将水引出为准；对于片状渗漏水，尤其在含水层顶板处，布孔适当加密，以防驱散地下水。四、钻孔和注浆机具风井井筒壁后注浆选用现有的YT-28型凿岩机钻进注浆孔。为提高钻孔质量和减少夹钎现象，选用38mm“十字”形钻头。选用现有的2TGZ-60/210型注浆机。五、注浆工作（一）壁后注浆设备布置设备布置方案：注浆点距地面较深，设备布置在井内工作盘上，减少管路长度，操作联系方便，不需设减压装置。采用现有吊桶下料。设备布置形式：注浆泵和造浆桶等布置在上层盘，钻孔和注浆工作在下层盘。布置原则：、在保持吊盘平衡条件下，注浆泵尽量设在吊盘两侧位置；、贮浆桶安设在泵缸入口附近，距入口越近越好；、输浆管尽量缩短，各接头联接严密，防止漏浆。、控制开关靠近注浆泵，以便于操作；、吊盘上设备不宜过多，以便于工作；、各种设备不要占用吊桶位置，以保证正常提升。井壁注浆施工图（二）井壁裂缝的处理风井井筒砼井壁裂缝采用挖槽糊缝和预留浆管的措施防止跑浆。首先用风镐沿井壁裂缝挖成“V”形或矩形槽，然后，在“V”形槽底铺上半圆形铁皮；矩形槽的出水裂缝处开成半圆形的集水沟，上面铺铁皮。在铁皮上开出一定数量的导水口，接上导水管以后，用水泥-水玻璃塑胶泥封槽（V形槽）和浇筑混凝土（矩形槽）。“V”形槽 矩形槽当注浆压力较高时（2.02.2MPa），矩形槽应采用C30砼浇筑。如果裂缝出水量不大，预埋导水管后，沿裂缝用风镐挖成V形槽，用手锤扁钎把石棉线或棉纱塞入出水缝，然后用水泥-水玻璃塑胶泥填入槽中，用力压实硬化。对于集中出水点，采用直接埋设注浆导水管，并将注浆管与井壁之间的缝隙用水泥-水玻璃塑胶泥填实封牢。（三）注浆管的埋设当不需挖补裂缝时，可用凿岩机按布孔要求在井壁上钻孔，然后埋设并固定注浆管。埋设要求牢固可靠，注浆时不顶出、不跑浆。注浆管采用38mm3mm的无缝钢管，长度1000mm，一头为外丝扣，另一头为马牙扣。埋设注浆管前，在马牙扣上缠麻，外涂铅油，给注浆管戴帽后，用大锤打入注浆孔内，管子外露50mm左右，最后用水泥-水玻璃塑胶泥将注浆管和井壁之间的空隙糊堵严密，粘结牢固。（四）糊缝材料糊缝所使用的水泥-水玻璃塑胶泥，采用42.5号普通硅酸盐新鲜水泥和模数为2.22.4，浓度为大于50Be的水玻璃拌合而成。调制均匀呈胶泥状，强度高、粘结力强，硬化时间为59min。（五）注浆工艺流程水泥-水玻璃双液工艺流程如图所示。 双液工艺流程（六）注浆程序1、注浆准备、管路及混合器安装注浆管埋设完毕，准备注浆的各孔口，均要安装好阀门，装上混合器，并连接输浆管路系统。为防止连接出错，应指定专人检查确认。管路系统连好后，关闭进浆阀门，打开各管路阀门，开启注浆泵，用清水进行试压。达到1.5倍注浆终压，持续1015min无漏水现象时，方可投入使用。、静水压力测定用压力表测定注浆孔出水的压力大小，根据测定的出水压力值确定注浆压力。、染色水试验将配制好的红染料水用注浆泵压入注浆孔，用秒表记下自注入至流出的间隔时间，据此检查糊缝质量，确定浆液类型、泵量、注浆压力和浆液的凝固时间。2、注浆水泥-水玻璃双液注浆时，水泥浆液水灰比为11，水泥-水玻璃浆液两液比例（体积比）应控制在10.5；水泥浆单液注浆时，水灰比为11。注浆前应按比例及用量配制浆液。水泥-水玻璃双液注浆时，先开水玻璃泵，后开水泥浆液泵；停泵时顺序相反。注浆过程中应按比例调节进浆量，并设专人经常观察和记录浆液消耗量、注浆时间及注浆压力变化情况；检查管路系统是否堵塞。一方面，为了防止管路堵塞，一方面，尽量减少浆液损失。如发现管路堵塞情况，应立即停泵处理。注浆中产生跑浆现象时，可采用缩短凝固时间，或在跑浆的裂缝中用木楔、棉纱、石棉线等物嵌塞，或配合糊堵水泥-水玻璃塑胶泥。必要时，可采用间歇式注浆来解决。注浆孔如不再吸浆，并已达到注浆终压，即可关闭孔口阀门，结束注浆。经检查所注范围无漏水现象，即可将阀门卸下，装上压盖。3、注浆压力风井井筒为砼井壁，其整体性较好，壁后注浆时注浆压力取偏高值。采用水泥水玻璃双液注浆，注浆压力按下列经验公式确定：PaP0(0.30.5)PbP0(0.50.8)PcP0(0.81.3)式中 Pa开始注浆压力，MPa； P0静水压力，MPa；Pb正常注浆压力，MPa；Pc注浆终压，MPa。此处取静水压力P02.5 MPa，根据以上公式，确定开始注浆压力为2.83.0 MPa，正常注浆压力为,3.03.3 MPa，注浆终压3.33.8 MPa。实际注浆施工时的压力应根据静水压力实测值按公式调整。风井井壁强度校验：PR37/K式中 PC25砼井壁允许抗压强度，MPa； R37井壁C25砼7天极限抗压强度，R3717.5MPa； K安全系数，取K3。 P17.5/35.8 MPaPc3.8 MPa，故井壁是安全的。4、浆液的凝固时间浆液的凝固时间，主要根据注浆孔涌水量、井壁裂缝的大小，壁后的空隙及连通情况来确定。施工时，通过前述染色水试验来选择相宜的凝固时间。注浆孔涌水量大，壁后含水层渗透性强，水力联系好，浆液的凝固时间要长些，以便多注浆液来保证扩散范围内充填密实。反之，若注浆孔涌水量小，所确定的凝固时间应适当缩短。当染色水试验不明显时，可按下表所列的经验数据来确定浆液的凝固时间。水泥水玻璃浆液凝固时间的选择井壁结构注浆钻孔涌水量 (m3/h)浆液的凝固时间 (min)混凝土0.43.0133.06.0355、注浆量注浆量根据堵水的加固体积、孔隙率、凝固时间、壁后的空隙和连通情况来确定。注浆过程中，在不冒浆的情况下，应尽可能使壁后的空隙充足填满，以提高注浆效果。注浆量按下式计算：QV n式中 V需要固结或充填的体积，m3； n孔隙率，%； 浆液损失系数，一般取1.11.5。 此处取孔隙率n15%，浆液损失系数1.2，则壁后注浆总量为：Q1.2(3.72-2.052)9015%483(m3)平均水灰比按11的比值，则壁后注浆水泥总量为：4831550/1000362（吨）水泥浆液与水玻璃浆液的比例（体积比）取10.5，则水玻璃总体积为：4831/2241(m3)。选用的水玻璃模数为2.43.4，浓度为3045Be，比重为1.3吨/m3, 水玻璃总重量为：2411.3313(吨)。六、劳动组织风井井筒壁后注浆采用“三八”制劳动工作制度，壁后注浆作业的工种分类及人员配备情况详见壁后注浆工程施工人员配备表。壁后注浆工程施工人员配备表序 号工 种小班人数（个）园班人数（个）备 注1值班队长132安全员133凿岩工134配料工265注浆工266注浆泵工137维修工138水泵工13合 计1030七、工期安排（一）壁后注浆准备时间风井壁后注浆准备时间计27天，其中：1、二台155m3/h卧泵安装：5天；2、工作盘安装：5天；3、排水管及电缆安装：5天；4、挡水墙加固：2天；5、一台550m2/h深井潜水电泵拆除：5天；6、井口锁口及井盖门制作安装：5天。（二）壁后注浆时间风井井筒壁后注浆时间为60天。八、安全技术措施1、壁后注浆施工时，应采取防止物件下坠的措施。井口应设置临时封口盘，封口盘上设井盖门。井盖门两端应安装栅栏。封口盘和井盖门的结构应坚固严密。不允许向井下漏碴、漏水。井内作业人员携带的工具、材料，应拴绑牢固或置于工具袋内。不应向(或在)井筒内投掷物料或工具。2、工作盘双层盘面上各孔、洞均应用厚实木板封闭严密，且将木板固牢，防止人员踏空及机具、材料等坠落井底。3、移动工作盘之前，应严格检查稳车、悬吊钢丝绳及信号装置，同时将工作盘面的活页翻转叠置在盘面上，将钻孔注浆机具、储料桶、工具、管线等固定拴牢。移动工作盘应有专人指挥，移动完毕应加以固定，将工作盘与井壁间的空隙盖严，并经检查确认可靠，方准作业。4、乘坐吊桶人员及工作盘上作业人员应佩带安全带，安全带的一端应正确拴在牢固的构件上。吊桶升、降到位且停稳后，吊桶内人员应先摘下安全带，方可离开吊桶；工作盘上作业人员乘坐吊桶前，应先摘下拴在工作盘构件上的安全带，方可进入吊桶。5、施工中要确保信号畅通，在未接到井下作业人员的通知信号时，工作盘、吊桶均不得随意上下移动。井上相关人员应听从井下信号工指挥。6、注浆机具及管路在注浆前应仔细检查，各连接部位应连接紧密，确保不漏水、不泄压，经试运转及耐压试验无异常声响，各装置、仪表等工作正常。7、注浆作业时，作业人员应佩带胶手套和防护眼镜。注浆过程中应避开正对孔口管位置，防止浆液喷入眼睛。8、应加强对注浆浆液的过滤，以减小对注浆泵的磨损和防止堵管，采用二道筛网过滤的方法，清除注浆浆液中的铁屑等杂物。9、注浆作业时，作业人员应避开注浆机及注浆管路压力伤害范围，防止高压部位爆裂、溅射伤人。10、为使注浆孔周围浆液有效扩散半径相交，在注浆时可以将相邻的注浆孔口阀门打开，当有浆液流出时应及时关闭。注浆时，必须做到使裂隙及空隙完全充实，并使之不再漏水。由初压逐步过度到终压时，不能突然增压。11、注浆作业时，应有专人观测注浆泵压力情况和井壁情况，并作好记录，发现异常应及时进行处理。12、注浆工作结束后，应立即关闭闸阀，拆下注浆系统各部位连接管路，并用清水反复进行冲洗。以上方案中未尽事项均应严格按照金属非金属矿山安全规程（GB164232006）及矿山井巷工程施工及验收规范（GBJ21390）等有关规定执行，以确保壁后注浆效果及安全。壁后注浆机具及材料表序号名 称规 格单位数 量1钻 机YT-28台12钻 杆D22mm根503钻 头D38mm只1004注浆泵2TGZ60/210台15 浆液搅拌机立式圆形台16 高压软管10m/根根 47钢 管D38mm3mmm208压力表04MPa只209 高压球阀D38mm只10010三 通D38mm只2011弯 头D38mm只2012活接头D38mm只4013短 接D38mm只4014储浆桶只315注浆管D38mm3mm钢管加工根75016混合器个1017麻 kg10018棉 纱kg5019钢 刷把2020红染料kg1021木 楔若干22水 泥PO 42.5吨36223水玻璃 模数2.43.4，3045Be吨31324塑胶泥kg30025 防护眼镜透光副1026胶手套副50