夹层注浆措施

施工安全技术措施

一、编制依据

⑴《煤矿井巷工程施工规范》（GB50511-2010）    

⑵《煤矿井巷工程质量验收规范》（GB50213-2010）

    ⑶《龙固煤矿北风井井筒及相关硐室掘砌施工组织设计》

    ⑷龙固煤矿北风井井筒冻结段井壁结构图S1053.1-118.2

    ⑸《煤矿安全规程》（2011年版）

二、工程概况

龙固煤矿北风井井筒设计净直径6m，总深度为746m。井筒所穿过的冲积层厚度约为675米，采用冻结法施工，冻结深度为730米；正常基岩段为29米，采用普通凿井法施工。风井井筒-9m~-400m段套壁工作即将结束，根据《煤矿井巷工程施工规范》5.2.28中第4条：“双层井壁之间应注浆充填……注浆工作宜在注浆部位温度大于或等于4℃时进行”的有关规定，经专家会议讨论一致决定北风井井筒-9m~-400m段套壁工作结束之后适宜进行该段壁间注浆，以达到壁间注浆充填封水的理想效果。为确保注浆效果及施工安全，特编制本措施以便更好地指导生产。

三、地质概况

根据《龙固煤矿北风井井筒实测地质柱状》可知：井筒-9m~-400m段揭露地层为第四系和第三系地层，上部地层为第四系，层厚152.6m，主要为细砂、粉砂、砂质粘土、粘土，隔水性良好，不整合于第三系地层之上。下部为第三系地层，主要由厚层粘土、砂质粘土、粘土质砂及砂层组成，与下伏地层呈不整合接触。该段中砂层厚68m，约占17%，多呈土黄色，以粉砂、细砂为主。粘土、砂质粘土以棕红、灰绿色为主，粘土层多以厚层及巨厚层产出，粘性及膨胀性强。由于该段冻结壁还处于继续发展状态，冻土切断了冻结壁内、外部之间的水力联系，本次壁间注浆可排除含水层涌水或突水等隐患。

四、注浆前准备工作

1、注浆泵及其配套设施全部进场，且主要易损件应有一套备用。

2、造孔设施（YT-28风钻、钻头、钻杆、风带及接头）就绪。

3、备足主材（水泥、水玻璃）及其它小材料、工器具等，并加工好非标准件（插管、浆液桶等）。

4、拆除吊盘辅助圈及盘口围栏，主、副吊盘口采用槽钢、厚度不少于70mm的红松木板封严，并用扒钉连成一个整体。

五、注浆方案

本次壁间注浆利用2TGZ-60/210型电动注浆泵对井筒-9m~-400m冻结段夹层采取注单液水泥浆液充填封水，水泥-水玻璃双液浆液封孔的注浆方案。吊盘上层盘为注浆工作盘，首先由-400m位置起盘上行式注浆至-9m位置，然后下放吊盘下行式注浆进行效果检验。

六、注浆参数

    1、浆液配比

水泥浆液水灰比控制在1.5：1~0.5：1，在注浆过程中，可根据实际情况适当调整，以有效提高注浆封水效果。采用水泥-水玻璃双液浆液封孔时，水灰比可控制在1：1~0.75：1，水泥浆液-水玻璃体积比可控制在1：0.6。

2、浆液扩散半径

冻结段内、外壁之间存在间隙，浆液流通阻力小，扩散速度快。参考有关资料，浆液在冻结段夹层中扩散半径可达十几米至几十米。

    3、注浆压力

根据井壁受注点静水压力的不同而选择不同的注浆压力，注浆压力取受注点静水压力的1.2~1.5倍（终压取上限），同时以不引起井壁开裂凸起为原则。

4、布孔方式

壁间注浆注浆孔布置方式的选择是依据注浆性质的不同，注浆对象的不同而选择的布孔形式。冻结段夹层注浆特点：其一具有良好的连通性，其二选择的单液水泥浆液具有较好的流动性，凝胶时间长；其三为使夹层充填浆液分布均匀，不致使浆液在一个方向无休止的流动，或因为外层井壁施工段高错台，浆液浓度大流动性差，造成夹层充填不均匀，致使夹层出现浆液充填空白区。

因此，选择合适的注浆段高、孔间距、布孔方式，也是此次壁间注浆的关键。注浆段高、布孔间距、布孔方式分别选择如下：注浆段高为20m；在内壁上周圈均匀布置6个注浆孔，孔间距为3.17m，孔深以穿透内壁进入外壁最大距离不超过100mm为宜；布孔方式为上、下层注浆孔错开1/2孔距。

    5、注浆材料的选择

水泥：P.O42.5新鲜普通硅酸盐水泥。

水玻璃：30~45Be′，m=2.4~2.8之间的水玻璃。

    6、浆液注入量

北风井井筒-9m~-400m冻结段为双层钢筋砼井壁结构形式，外壁为下行式金属模板施工，外壁段高与段高之间存在错台及接茬缝，隔水塑料板与外壁不可能完全吻合，套砌内壁砼存在砼自然收缩等因素，这些因素致使双层井壁之间存在间隙。参考有关资料，壁间间隙一般为10mm左右。

对于冻结段夹层浆液的注入量可通过采用下列公式计算：

Q=KHп（R2-r2）

式中：Q--浆液注入量，m³；

      H--注浆段高度，m；

      R--夹层外圈半径，m；

      r--夹层内圈半径，m；

      K--浆液充填系数，K=1.3；

⑴冻结段-400m~-330m段

H=70m

R=（3.85+0.02）=3.86m

r=3.85m

Q=1.3×70×3.14×（3.862-3.852）

 =22.03

⑵冻结段-330m~-160m段

H=170m

R=（3.65+0.02）=3.66m

r=3.65m

Q=1.3×170×3.14×（3.662-3.652）

 =50.73

⑶冻结段-160m~-9m段

H=151m

R=（3.45+0.02）=3.46m

r=3.45m

Q=1.3×151×3.14×（3.462-3.452）

 =42.59

⑷注浆材料的预计：

若按水灰比0.5：1计算，配制1m³水泥浆液需水泥1200kg。故共需水泥（22.03+50.73+42.59）×1.2=138.42吨。

水玻璃按水泥重量的4.5%计算，水玻璃用量预计为138.42×4.5%=6.23吨。

因此，北风井井筒-9m~-400m冻结段壁间注浆消耗主要材料预计量为：P.O42.5新鲜普通硅酸盐水泥138.42吨；水玻璃6.23吨。

7、注浆设备及设施的选型

⑴注浆泵：2台2TGZ-60/210型电动可调注浆泵。

⑵造孔设施：YT-28型气腿式风钻，Φ42合金钻头。

⑶作业平台：吊盘上层盘作为注浆工作盘。

⑷压风：利用地面一台2JKZ-16/1000型稳车悬吊一趟Φ159×4.5mm的压风管路供造孔所需压风，压风管路可随吊盘起落以供施工需要。

⑸供水：供水管与压风管由同一台稳车悬吊，可随时随着吊盘起落。井下用水时可通过供水管路由地面集水箱下放。

七、注浆作业

1、拌制浆液

采用JKZ-2.8/15.5型主提绞车挂3m³吊桶运送注浆材料，水泥为P.O42.5袋装水泥，水玻璃使用容积25kg的塑料壶下放，工作盘上人工拌制浆液。

    2、造孔

对于井筒冻结段-400~-9m段，根据井壁结构及布孔方式，利用YT-28型风钻配Φ42合金钻头垂直于井壁造孔。在井壁上周圈同一水平均匀地打眼，一圈共6个，20米一圈，孔间距为3.17米，钻孔以穿透内壁进入外壁最大深度不超过100mm为宜，造孔要严格控制孔深，上、下层注浆孔要错开1/2孔距。上层钻孔既是注浆孔，又是下层钻孔的观察孔。

    3、安装插管

    首先利用YT-28型风钻按设计钻凿注浆孔，压风管使用井筒内原安装的压风管路，注浆钻孔孔径Φ42mm，孔深达到设计要求，紧接着埋入注浆管，注浆插管为Φ25mm×3mm无缝钢管，长度为600~1000mm并安装好1寸球阀，注浆管露出井壁100mm左右，注浆管一端车丝一端车成马牙扣，埋管前用破布分层缠紧，埋入孔内后使用道钉塞紧牢固。并使用10#铁丝将插管绑在固定构件上，以防注浆时因孔内压力大而被顶出伤人。

    4、注浆系统试运转

注浆系统形成后必须进行以下试运转检查工作：①笼头吸浆是否正常。②注浆泵运转是否正常。③各部件连接是否牢固。④压力表是否灵敏同步。⑤注浆管是否漏浆，埋设是否牢固。⑥在每次注浆前，必须做压水试验。

    5、注浆

⑴选定注浆参数及工艺流程进行正式注浆。

⑵注浆过程中，每班必须安排专人负责监测井壁状况，发现异常情况，立即停止注浆并采取措施处理。

⑶注水泥--水玻璃双液浆液时，应先注水泥浆液，数分钟后再注水玻璃；结束时应先停水泥浆液，后停水玻璃。可进行间歇式注浆，点注时不许动所有闸阀。

⑷停注时先关闭孔口阀，再打开泄压阀；重新开注浆泵，吸清水冲洗注浆管路。

    6、常见事故及特殊情况处理

⑴注浆中发现压力突降而吸浆量突然增大，或已注入一定量的浆液而注浆压力仍然不见回升时，说明浆液进入空隙或裂隙泄露，此时应查明原因，可采取加大水泥浆液浓度，缩短凝固时间等方法处理。

⑵注浆中发现泵压骤增，可能是注浆管路堵塞，应立即停泵检查，找出原因及时处理，保证注浆工作顺利进行。

⑶注浆孔单孔压力很大，注浆管安装困难时，要采取在出水孔附近再造1~2个孔进行分流，减小水压，然后安装注浆管进行顶水注浆，浆液采用水泥--水玻璃双液浆液。

⑷如井壁发现异常，有裂隙或掉块应立即停止注浆，对井壁进行补强。

    7、注浆结束标准

孔内注浆压力达到设计终压或观测孔内有浆液溢出时，即可结束此孔注浆，注浆孔采用水泥--水玻璃双液浆液封孔。

    8、注浆顺序

本次注浆从-400m位置处开始造孔施注，利用吊盘上层盘作为注浆工作盘，采用上行式注浆至-9m位置处。重新下放吊盘下行式检验进行复注，如发现井壁上有渗、漏水点或集中出水点，可及时进行复注封水。

八、劳动组织及工期安排

1、劳动组织

注浆期间，井下直接工及地面辅助工均采用“三八”制作业，项目部管理人员实行24小时值班制。

龙固矿北风井-9m~-400m冻结段壁间注浆劳动组织表

本次壁间注浆工期预计为8天。

九、安全措施

1、注浆插管埋设要牢固，管壁与孔壁之间要充填密实，采用10#铁丝将插管绑牢在固定构件上。

2、注浆时应注意控制注浆泵压力，由小到大，采取边注浆边观察注浆管及井壁变化情况，如发现异常情况及时停泵进行处理。

3、注浆时，注浆管正前方及正下方严禁有人，开阀人员要站在混合器两侧，以免注浆管或阀门被顶出伤人。

4、注浆时，施工人员都必须配戴保险带，并生根在牢固的构件上，注浆人员必须戴防护眼镜和防护手套。

5、调制水泥--水玻璃双液浆液时，要戴防护手套，水玻璃接触皮肤应立即用清水冲洗。

6、注水泥--水玻璃双液浆时，两个吸浆管不得混合使用，严防堵塞。

7、注浆泵应设专职司泵工操作、维护，发现问题及时处理。

8、注浆时，应严格控制注浆压力及检查观察孔溢浆情况，以免因孔内压力过大造成事故。

9、上、下大件必须栓牢绑好，悬吊钢丝绳及卡环须经专职安检员检查确认无安全隐患后方可起吊。

10、吊盘上工器具要摆放整齐牢固，升降吊盘时要设专人指挥，严防工器具或材料掉入井下，升降后吊盘要固定牢固，各孔口封闭严密。

11、注浆期间吊盘起落频繁，应设专人检查稳车运转情况；看盘工及井上信号工应及时通知绞车工作好记号，吊盘接近吊盘应缓慢行驶，以防蹲罐。

12、吊盘上层盘口必须采用厚度不低于70mm的红松木板封严，并使用扒钉连成一个整体。

13、吊盘上照明必须充分，每班须配3盏矿灯备用照明。通风保持良好。

14、注浆期间对电缆等电器设备要加以保护，防止损坏或失爆。

15、注浆期间，井上下信号、通讯必须保证畅通。

16、井上、下信号工须固定专人，持证上岗，目接目送，发送信号清晰准确，听不清信号不准发点。下放设备材料时，信号工必须目接目送，及时提醒工作盘上的人员躲开。

17、注浆期间，绞车工要持证上岗，集中精力，精心操作；上、下设备、机具、材料时，绞车工必须慢速行驶。

18、风钻与风带等必须接牢，并随时检查，以防风带脱落伤人。吸浆管及进浆管各接头要接牢绑紧，注浆过程中，工作人员应注意观察接头机避开孔口管位置，避免跑管伤人。

19、严格执行《立井井筒防坠落措施》的有关规定。

十、技术措施

1、参加本次注浆的所有井上、下人员都必须认真学习该措施并签字作好记录，掌握注浆工艺及注浆顺序，严格按措施施工，保证注浆效果及施工安全。

2、冻结段夹层注浆段高为20米，孔间距为3.17米，井壁周圈均匀布置6个注浆孔。布孔时上、下段高注浆孔应错开1/2孔距，不可布置在一条垂线上。上层钻孔既是注浆孔，又是下层注浆孔的观察孔。

3、注浆段高、造孔深度和注浆压力可根据内壁上原标定的井筒深度来确定。注浆段高、造孔深度和注浆压力由跟班技术员确定，任何人不得随意更改。

4、注浆孔与观测孔的位置关系：第一注浆段造孔时将注浆孔、观测孔一起造出，然后各个注浆段先提盘施工观测孔，再落盘将观测孔作为此段注浆孔，即每一段的观测孔则是上一段的注浆孔。

5、注浆孔与观测孔的施工方法：按设计的注浆段高将工作盘提到位置造观测孔，待观测孔完成后按设计段高退盘到设计注浆位置进行注浆工作，待上面任一观测孔跑浆可换到另一注浆孔施注，上面所有观测孔均跑浆时可结束此段高注浆，进行下一段高注浆，其它段高造孔注浆按此方法类推。

6、注浆前必须进行压水试验，安装压力表测定施注点静水压力，并做耐压试验。对压不进水的注浆孔，拔出插管后，必须使用炮棍捣实且用水泥--水玻璃浆液封堵严密，谨防因封孔不实造成孔内滞后涌水。

7、对能够注进浆液的注浆孔，当注入一定量的浆液后，应隔孔或对称孔进行注浆，以防浆液较浓或夹层缝隙不均匀时，造成浆液扩散不均匀或在夹层中形成堆积、凝固或沿一个方向扩散，在夹层中可能形成浆液不可能充填的空白区。

8、注浆时必须注意观察注浆压力和进浆量的变化情况。当注浆泵压力发生突降，吸浆量迅速减少或不吸浆时，一般是吸浆笼头或吸浆球阀堵塞；当泵压突增而压力上升很慢或不升压时，一般是输浆管堵塞；当泵压及孔口压力均出现突然上升而吸浆能力下降或不吸浆，多为混合器或钻孔发生堵塞。以上情况的发生都要认真进行检查，找出原因方可进行正常操作。

9、注浆材料的质量性能必须符合规范设计要求，须有出厂合格证及检验报告，不合格者禁用。

10、其它未尽事宜，严格按《龙固煤矿北风井井筒及相关硐室掘砌施工组织设计》及《煤矿安全规程》（2011年版）的有关规定执行。