基岩段工作面打钻探水、预注浆施工技术安全措施.doc

基岩段工作面打钻探水、预注浆施工技术安全措施一、概况1、工程概况生建煤矿位于焦庙镇，设计生产能力0.45Mt/a,采用立井开拓方式,冻结法施工,主井筒深567.5m,其中冻结段483.7m,基岩段83.8m,设计井筒净直径4.5m,基岩段壁厚3501000mm,砼标号C30,主井套砌内壁结束后,先进行工作面排水、清淤泥工作,接着进行打钻探水及工作面预注浆工作。2、地质及水文条件（1）地质情况基岩段起止标高-457.78-567.5m,地层为二叠系。二叠系地层上部为风化带,厚度26.72m。在-490.21-496.8处为一层厚6.59m破碎带。基岩段通过岩性为粉砂岩6.51m，粉砂岩70.7m。（2）水文情况主井井筒检查孔共打两个钻孔。一号钻孔全孔进行了系统简易水文观测并详细记录泥浆消耗量，在孔深482.19m-490.21m处泥浆消耗量大，最大漏失量0.6m3/h，未作抽水试验。二号钻孔全孔进行了系统简易水文观测并详细记录泥浆消耗量，全孔泥浆消耗量00.2m3/h之间变化。含水层：检2号共揭露4个含水层组。第四系含水层组、第三系含水层组、基岩风氧化带含水层、基岩含水层。其中472.51-530.00m为基岩含水层。岩性为粉砂层，岩芯完整，基本不含水，钻进过程中没有发生漏水现象。但是与检2号孔相距大约100m的检1号孔钻进过程中，此层位曾经漏水。所以风氧化带下部的基岩含水性较弱，但在裂隙带中含有一定的裂隙水。3、技术准备（1）组织技术与管理人员认真学习技术措施。（2）开工前对技术人员，管理人员及施工人员做好技术交底。（3）组织测量对标高进行复核校验。4、施工队伍施工队由原施工表土段的济西主井队及机运队抽调技术素质好、经验丰富的人员进行工作面预注浆施工，作业前对所有施工人员按ISO9002标准及ZM71/QP418-1999培训控制程序要求组织学习培训。5、设备、材料准备（1）预注浆施工所用钻机、注浆机、排水泵、搅拌机等设备进行全面维修、调试、试运转。（2）按附表2所列的打钻、注浆施工所需设备、配件、材料消耗表进行配置。二、注浆参数的确定1、注浆孔数根据主井井筒净直径及井筒所要穿过地层的水文地质情况，确定8个注浆孔，孔与孔互相夹角45,同心圆等距离布置,孔间距1.413m，孔径90mm。2、布孔圈径布孔圈径为3.6m,孔中心线距井壁450mm。3、注浆材料采用单液水泥浆为主,适时采用水泥-水玻璃双液浆。选用新鲜32.5R普硅水泥；水玻璃模数为2.83.1，其浓度为38-40Be；工业级三乙醇胺和工业食盐。4、浆液注入量根据孔内实际情况,预计浆液注入量按公式V=AR2H/m计算式中：A-表示浆液损失系数,取A=1.5；R-表示浆液扩散半径,R取8m；H-表示注浆段高,85m；-表示岩层裂隙率,3%；-表示浆液在裂隙内的有效充填系数,取0.9；m-表示浆液结石率,取m=0.85；经计算:V=813.9m3按浆液水灰比1:1计算水泥用量为813.90.75=610.4t,水玻璃约需20t,三乙醇胺需610.40.5%=3.05t,食盐约需30.5t。5、浆液起始浓度及其调整浆液起始水灰比为1:1;随着注浆压力的变化,水灰比可调整为0.8:1,0.6:1。使用双液浆时,水泥水灰比为1:1,水泥浆和水玻璃浆的体积比为1.5:11.5:0.5。注浆过程中浆液浓度应先稀后浓遂级调节，调整步骤为:当某一级浓度的浆液注入2030min后,吸浆量不减或者压力不升时,提高一级浆液浓度,当浆液浓度提高到0.6:1时,仍不见升压,应及时改注双液浆。注浆以单液为主、双液浆作为最后封孔。在压水实验时,如果泵量为200L/min、泵压低或无压力时,应考虑注双液浆。6、注浆段高根据主井基岩段深度为83.8m,基岩含水层标高为472.51530.00m,本次注浆段高初定为94m,一次注完。7、注浆方式本次注浆采用下行式注浆，遇水就注，再扫孔复注直至终孔位置。在钻眼时，若孔内出水或岩层松散，无法钻进时则停钻，撤钻杆钻机，进行注浆，待注浆结束再开孔，依次循环钻进、注浆。8、注浆压力注浆压力的大小，直接影响浆液的扩散距离，经测试该段静水压力为4Mpa,注浆终压取静水压力的3倍,本次注浆终压取12Mpa。9、注浆结束的标准注浆施工为隐蔽性工程,为保证注浆质量和堵水效果,每一孔段注浆都必须达到终压、终量和注入量的设计要求。在达到设计终压后，泵的流量在5060L/min，稳定2030min，才可结束该孔段的注浆。在8个注浆孔全部施工结束后，利用中间排水孔打钻孔，估算井筒涌水量，如井筒涌水量小于10m3/h，可结束注浆；若大于10m3/h，则采用打分支定向孔的办法进行补充注浆，确保开凿基岩段时，涌水量小于10m3/h。三、注浆前的准备工作1、止浆垫的注浆加固（1）止浆垫厚度止浆垫厚度参照公式Bn=POr/+0.3r计算,经计算止浆垫厚度为2.2m。（2）止浆垫在冻结段套壁之前与外壁同时施工1.2m，套壁结束后又施工1m，止浆垫总厚度2.2m砼标号C55。由于迎头出水，打止浆垫时，先铺了一层碎石滤水层，预埋一个219排水管，打钻之前利用219排水管对止浆垫进行注浆加固，如止浆垫漏水时采用双液浆封堵，利用排水管对止浆垫加固无效果时,可采用1#8#孔口管打钻对止浆垫进行注浆加固。2、孔口管的安装孔口管采用108无缝钢管，每根长度为2.950m,外焊螺旋筋,采用131钻头打眼,砂浆封实,按图1及图2位置、深度预埋孔口管8根。孔口管上焊法兰盘，法兰盘上连接高压球阀，钻具通过高压球阀钻进。3、钻机的布置钻机选用SGZ-IA型，安装在工作盘上，工作盘下面用6根100mm、长2.4m钢管等距离布置作支撑。另外为防止钻眼时工作盘晃动，用手拉葫芦配钢丝绳索固定于孔口管上。工作盘距迎头以2.4m为宜。吊盘松至距工作面8m左右，利用吊盘悬挂滑轮，提升钻杆。钻机固定钻机底盘与工作盘用M12螺丝连接固定；用手拉葫芦配绳索，固定于孔口管上。钻机固定前应校对位置，保证悬吊点与钻杆中心及孔口管中心保持一致。表1SGZ-IA型钻机技术参数钻进能力开孔110mm终孔75mm钻深150m卷扬能力10KN立轴行程400mm立轴内径46mm机身回程300mm重量840Kg4、注浆设备注浆使用一台日本HFV-C型液压驱动注浆泵,流量为0200L/min,最大压力21Mpa。水泥浆搅拌机采用JS-1000型搅拌机拌浆。表2HFV-C型注浆泵技术参数工作压力30-130Kg/cm2吸入口径65mm流量0200L/min吐出口径40mm缸径100mm电动机224KWP行程300mm5、注浆、排水、供水管路注浆管采用50钻杆作为注浆管，由地面大抓稳车悬吊，输浆管露出地面1m左右，用垫叉固定于封口盘上。排水管路采用108钢管，由地面两台稳车悬吊。供水管采用57钢管随压风管悬吊。四、注浆施工工艺1、注浆钻孔的施工按孔号1#、5#、3#、7#、2#、6#、4#、8#顺序施工，最后施工中心检查孔。每进尺15-20m测斜一次，如发现孔斜过大，则封孔，重新钻进，如果相邻两个注浆孔偏斜方位相反，落平点间距超过浆液有效半径控制范围，则必须补孔。施工完一个孔后则注浆，待注浆完毕方可施工第二孔。2、造浆站布置与注浆站布置浆液搅拌采用JS-1000型搅拌机搅拌，制造浆液时，水泥必须过筛，浆液必须搅拌均匀，方可输入贮浆桶内，贮浆桶内浆液用风动搅拌器搅拌，防止沉淀，注浆泵放置在井口搅拌站附近，浆液通过50钻杆与井下混合器及高压球阀连接，进行注浆，每孔注浆要连续不断，达到结束标准后方可停注。3、注浆泵与阀门的操作程序（1）注浆前先把吸浆管笼头放入清水桶内，关闭孔口进浆阀，打开混合器泄浆阀，检查注浆泵的工作情况及管路是否畅通。（2）打开孔口进浆阀，关闭混合器泄浆阀，然后慢慢减少孔口量，用清水作耐压试验，超过终压0.5-1Mpa,即合乎要求。（3）注入10分钟至20分钟清水,一切正常后方可正式注浆,注双液浆时,先把吸水玻璃笼头放入玻璃浆桶内,注30秒后,再把吸水泥浆笼头放入水泥浆桶内,开始正式注浆。结束注浆后,先把吸水玻璃笼头放入清水桶中,后把水泥浆笼头放入清水桶中,先关闭孔口管进浆阀再打开泄浆阀后,用清水冲洗注浆泵及管路、球阀、混合器等。4、注浆施工顺序先注清水、水玻璃（冲开裂隙通道、润滑裂隙）先稀后浓注单液浆（水泥浆）最后注双液浆封孔。5、浆液流程JS-1000型搅拌机拌料泥浆桶HFV-C型液压驱动注浆泵50钻杆作浆液管与井下混合器及高压球阀连接孔口管基岩段五、质量标准1、注浆材料外加剂的质量性能等必须符合设计要求和规范规定,要严格检查出厂合格证,化验单和试验报告。2、注浆前对注浆材料进行试验,按配比测定凝固时间。3、孔口管、止浆垫均进行清水抗压试验，试验压力应大于注浆终压。4、发现问题立即汇报，及时采取措施处理。5、认真填写各种原始记录。六、注浆孔钻进及注浆施工安全技术措施（一）注浆孔钻进安全技术措施1、在正常钻进中，应经常检查钻机稳定性，准确丈量孔内钻具及机上余尺，及时填入班报内并妥善保管。2、下钻时应认真检查钻具，有弯曲，磨损严重不得使用，接钻杆前应对钻杆吹孔,接钻杆时要缠麻。更换冲击器时不准更换钻头。如需更换钻头必须在钻孔开孔前进行更换。3、下钻要稳，避免冲撞，遇阻时应及时提钻，排除障碍，钻具距孔底1.0m时,进行先冲孔后钻进。4、加钻杆前，应尽量把孔内岩粉冲净，并提钻杆，使钻头离孔底0.5m以上方可加钻杆。5、钻进过程中，如遇涌水时应准确记录起止深度，测量涌水量，提钻杆，准备注浆。6、钻机钻进时，若遇松软岩层，要慢速适当加压法钻进，遇石灰岩等岩层比较硬时，要轻压，快速法钻进。7、钻进结束后，应及时冲洗钻孔，当孔口冒清水无岩粉时即可拨钻杆，测静水压力注清水试压并详细记录,注入量、压力等数据,为注浆提供依据。8、钻进过程中如发现钻孔内水压、水量突然增大以及顶钻等异状时，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，及时汇报项目部进行处理。9、在井筒工作面打钻、注浆人员应严格遵守立井施工煤矿安全规程、钻探操作规程及一切安全管理制度。（二）注浆施工安全技术措施1、施工前应对参加施工人员进行安全技术教育，传达措施做到人人心中有数，定岗、定位责任明确。2、注浆前试验站应按单液浆及双液浆各种设计配比测定凝胶时间，当更换水泥等注浆材料品种时，应重新测定凝胶时间。3、注浆司泵工必须按操作规程认真操作，并随时注意注浆压力，吸浆量的变化情况，对高压系统各部件认真检查，发现问题及时修复更换，确保注浆安全。每次注浆前应对供电、供风、搅拌、注浆设备认真检查，发现问题及时处理。4、井下与地面联系的信号，通讯必须畅通无阻；井下注浆人员与地面开注浆泵人员经常保持联系，以确保注浆安全。5、注浆人员配戴防护眼睛，胶质手套，造浆人员戴防尘口罩。6、拌浆人员严格掌握浆液配比，按设计配比拌浆。为防止水泥纸、纸屑、石子及其它杂物进入泥浆池，放浆口应设过滤网。泥浆桶内设置风动搅拌器搅拌，以防泥浆沉淀。7、吊盘、工作盘必须固定牢固可靠。在吊盘上作业人员必须佩戴安全带并做到生根牢固，高挂低用。8、井下信号，把钩工应定人定岗，按章操作。9、注浆期间要设专人注意观察止浆垫及井壁是否有变形、跑浆、漏浆等现象，发现问题及时处理。处理方法：可采用缩短凝胶时间、间歇注浆、打入铁楔、棉纱等方法处理。10、注浆泵及电气设备设专人检查维护、保证正常运转。11、泄压管路出水口应避开人员并用铁丝固定于孔口管上。接头绑扎牢固。（三）机电运输安全管理措施1、上下钻机及注浆机时应通知绞车司机慢速行驶，通过吊盘时要有专人看护。2、吊运钻机或注浆机时必须使用钩头配5分钢丝绳索并保证绑扎牢固，安全可靠。3、施工现场所有用电设备严格按照井下用电设备要求选用，并安装保护装置。4、每天安排专人检查井壁发现有结冰等安全隐患时及时处理，保证安全施工。5、下吊盘至工作盘之间需安设软梯一路，以便工作人员上、下及避灾。6、井口到吊盘之间应安装安全梯一个，由专用稳车悬吊，以便井下出现故障或灾害时，人员能够顺利升井。（四）钻孔防突水措施1、钻孔施工前井筒内应安装80DG-7510型吊泵(杨泵750m,流量54.7m3/l)及108排水管路，并保证在钻孔突水时能正常运转及时排水。当钻进注浆孔时，如井筒涌水量接近吊泵额定排水能力，必须停止钻进，提取钻具，关闭高压阀门，及时注浆。2、对正常打钻排水采用电泵排至吊盘水箱，放入吊桶排至地面。3、孔口管必须按设计孔位埋设牢固，并安设高压球阀（不小于15Mpa）。注浆前，必须对止浆垫和孔口管进行耐压试验，试验压力必须大于注浆压力1Mpa。孔口管试压经验收合格后方可钻进。确保孔口管的承压控水能力及安全装置灵活可靠。4、钻进过程中如发现钻孔内水压、水量突然增大且喷孔严重，情况危急时可采取拆掉钻杆，关闭高压球阀及时向项目部汇报。七、劳动组织与工期安排1、劳动组织预注浆施工井下采用“四六制”、地面采用“三八制”作业，具体见附表1。2、工期安排排水清理4天。孔口管、设备及操作盘安装2天。打钻预注浆23天。拆除清理1天。总计工期30天。3、其它本措施未尽事宜按煤矿安全规程（2001版）及井主井井筒及井底车场、相关硐室掘砌工程施工组织设计执行。第 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