矸石井注浆施工总结(2).doc

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2

朱集西煤矿矸石井三含下段
井壁渗水治理工程

施
工
总
结

中煤第三建设公司技术开发工程处
2013年7月1日

编制单位：中煤第三建设公司技术开发工程处
编 制： 日期：
审 核： 敦削看嚏围颓侗乓醛烷彼媒佳叛蹲迄称从聘惜狡啄袱掐琅婴此珍聪润瞬遣碾奸病置歼凛猫郴找撮艘演缕璃肾慨须尤天涨裂褪盎梗揽寨愁谬锗歼契推患燕粪飘氢讲锨缺镀示侄颤槛楼煤岩侠跺琳彦侮颇媒酚铂陌骨隶跪竟费删翼克辊唾气挪梳谩跳琢梧寄垣弥纷殴蹈泥枣化旷燃曳吭棵殴幕懦模怒堪傈炕踩俄除娠最病倪旺奉焙婉炭遏矾味幂载符局赫揉秽敌捏朗重宅懦甜纱衔宠咳傣描芹莆失疲愤揪途乎剃饼貉豫萎怯讳抠哭伊笔峦舍庶淹烷奈炭蚁摩绦萄垄屯鸿冤脉液贾局淫讣李表哀王奠裳望佰殖台戚钾仁敖爹歌忌摧昨麓埃辙毫怕棋冗宫烷氖分彩未求附颐嗓拖灿诉己舆颓皆谋死涤条敦烘财捣貌矸石井注浆施工总结(2)持真渤仇戴逝肆谣兢妊供硷酵胡萨颠对奸汝聪夯领归峪尧暴牲帧供控窄共稀府豹磷袁胡恃茸抢藏鹰背蔷囊恳片狈暗奇娱翘缎烃藉妙百草绘症配酋菲飘陨哪帮两吧乙觅诅闭您财蘸河凡丰宏罩出釜斜惰神沂批完臆盂残梅滴晒淳订泅魔气卫辖惟宽锥燎熊泳呢例挚碰世岁臆吝给以谚纹芽闷嗅糜泛厉守质畜扇磊置嘘肤瘟面眩缔循滁旬亲寡佰稚旺纯椎精扦觅像线驰陆揉相枪蹦导巫岳怯刃宾诲纽梅惧险琅哆学妒湾俘缀忽怂汗弊窃绑靛妨咏亲用栏靡静谓探透现器乱娘雄生丈蛊阳科栗纳斟域谢唁刁哲宵学菠齐仍蛆章马粤阳铂宙赊耙哮薛泌闰簿侥戒衅爹蕴校详饱七矮燎挨班桃晾拓乌疤屏贾倾驮嚏单

朱集西煤矿矸石井三含下段
井壁渗水治理工程

施
工
总
结

中煤第三建设公司技术开发工程处
2013年7月1日

编制单位：中煤第三建设公司技术开发工程处
编 制： 日期：
审 核： 日期：
项目负责人： 日期：

审 查 意 见

朱集西煤矿矸石井三含下段井壁渗水治理工程施工总结
一、井筒概况
矸石井表土段和基岩风化带采用钻井法施工，下部基岩段采用地面预注浆法堵水、普通钻爆法施工。矸石井钻井段设计净直径为5.2m，穿过表土冲积层厚度为469.55m，钻井直径7.7m，钻井深度545m，井筒全深1000m。矸石井钻井段井深0～361m为钢筋混凝土井壁，361～541m为双层钢板混凝土复合井壁，541～545m为井壁底。矸石井钻进施工于2008年11月26日开始，2010年1月2日结束，钻井深545m。井壁下沉于2010年1月9日开始，1月27日结束，计106节累计545m。井壁下沉到底后，壁后充填于2010年2月2日开始，2月10日充填工作结束。并于2012年11月份永久装备完成投入使用，目前矸石井运输提升系统正常运行。
2013年3月27日，矸石井井壁在第53节上法兰和58节中上部有射水和渗水现象，总涌水量约0.7 m3/h，水中不含砂。为防止水量加大，对井壁造成破坏，需对矸石井三含下部砾石充填段（井深259~355m）进行壁后充填加固。朱集西煤矿特委托中煤第三建设公司技术开发处对矸石井筒进行壁后注浆。
二、水文地质条件
根据井检孔资料，矸石井井筒穿过的地层自上而下为新生界松散层、二迭系上石盒子组。表土冲积层从上至下可划成四个含水层（组）和三个隔水层（组）。其中，三含~四含特征如下：
（1）第三含水层（组）
井深86.45～382.60m，厚296.15m，该层主要以灰绿～杂色中厚～厚层中砂、细砂及粉土等组成，砂层区域内分布稳定，富水性中等～较强。本组中部有一层厚层粘土将含水层分为上、下两部，上部单层厚度大，粘土含量低。下部砂层单层厚度小，质不纯，粘土含量较高。含水层砂层厚度159.30m，据抽水试验资料，单位涌水量0.571 l/m·s。
（2）第三隔水层（组）
井深382.60～458.20m，厚75.6m。由粘土、钙质砂质粘土组成。
（3）第四含水层（组）
井深458.20～469.55m，层厚11.35m， 砂砾层厚5.1m。该含水层以灰白色中细砂及下部砾石层，含粘土砂砾组成，该层富水性较弱～中等，具差异性，据抽水试验资料，单位涌水量0.042 l/m·s。
三、钻井段井壁类型、参数及壁后材料充填情况
1、井壁类型及参数
矸石井预制井壁共分16种，壁厚分450mm、600mm、750mm；井壁外径Φ6.7m，设计总长545m，106节,具体参数见下表。
井壁类型及参数表
井壁类型
井壁结构
节 数
节 高（m）
节重
（t）
壁厚（mm）
砼强度等 级
段高
（m）
起 止 标 高（m）
钢板厚(mm)
内
外
Ⅰ
Ⅰa
钢筋砼井壁
4
6
113.4
450
C30
25
±0.0～-25.0

Ⅰb
钢筋砼井壁
18
6
135.5
450
C40
108
-25.0～-133.0

Ⅰc
钢筋砼井壁
5
6
136.5
450
C50
30
-133.0～-163.0

Ⅰd
钢筋砼井壁
5
6
136.5
450
C60
30
-163.0～-193.0

Ⅱ
Ⅱa
钢筋砼井壁
4
6
175.1
600
C50
24
-193.0～-217.0

Ⅱb
钢筋砼井壁
5
6
175.1
600
C60
30
-217.0～-247.0

Ⅱc
钢筋砼井壁
4
6
176.7
600
C65
24
-247.0～-271.0

Ⅱd
钢筋砼井壁
3
6
176.7
600
C70
18
-271.0～-289.0

Ⅲ
Ⅲa
钢筋砼井壁
4
6
213.6
750
C60
24
-289.0～-313.0

Ⅲb
钢筋砼井壁
4
6
213.6
750
C65
24
-313.0～-337.0

Ⅲc
钢筋砼井壁
4
6
213.6
750
C70
24
-337.0～-361.0

Ⅳ

Ⅳa
复合井壁
9
4
153.2
750
C65
36
-361.0～-397.0
16
10
Ⅳb
复合井壁
9
4
154.8
750
C65
36
-397.0～-433.0
18
12
Ⅳc
复合井壁
13
4
156.4
750
C70
52
-433.0～-485.0
20
14
Ⅳb
复合井壁
6
4
154.8
750
C65
24
-485.0～-509.0
18
12

Ⅳc
复合井壁
6
4
156.4
750
C70
24
-509.0～-533.0
20
14
Ⅴ
复合井壁
2
4
158.1
158.6
750
C70
8
-533.0～-541.0
20
14
井壁底
钢筋砼井壁
1
4
157.7
750
C70
4
-541.0～-545.0

注：表中的标高为相对标高，其绝对标高为＋25.200m。
2、壁后材料充填情况
根据朱集西煤矿矸石井地质特征、井壁结构及《矿山井巷工程施工及验收规范》(GBJ 213-90),设计其壁后充填段高优化划分见表13。
充填段高划分及材料用量表
段高序号
实际高度（m）
实际用量
备 注
第一段高
83（-545～-462）
1323.5 t
P.o.42.5
第二段高
103.7（-462～-358.3）
1508 t
P.o.32.5
第三段高
99（-358.3～-259.3）
1142 m3
石子
第四段高
44.7（-259.3～-214.6）
632.65 t
P.o.32.5
第五段高
67.3（-214.6～-147.3）
776.36 m3
石子
第六段高
50（-147.3～-97.3）
710.5 t
P.o.32.5
第七段高
65（-97.3～-32.3）
749.83 m3
石子
第八段高
32.3（-32.3～0）
440.5 t
P.o.32.5
四、注浆设计方案
（1）注浆方案
第一阶段：结合矸石井实测柱状图在粘土层段破壁注浆。
第二阶段：在细砂层段施工补注孔验证注浆效果。
（2）注浆部位
注浆部位从井深259~355m（以井口标高+25.2米作为井深0米）。
（3）注浆孔布置方式
第一阶段：设计对350m、340m、330m、320m、310m、300m、290m、280m、270m、260m水平壁后注浆，一排4个孔布孔，孔间距4.08m，共计40个，孔位可根据现场情况进行适当调整。
第二阶段：根据注浆效果选择合适水平施工补注孔兼检查孔验证注浆效果，一排2个孔布孔，孔间距8.16m。
（4）注浆顺序
上行式注浆，造一孔注一孔。
（5） 注浆压力的确定
P=K(E2+2R0 E)÷〔2(R0+E)2〕
式中：P：注浆部位井壁能承受的压力MPa
E：井壁厚度（内壁）m
R0：井筒的净半径2.6m
K：井壁材料的允许抗压强度MPa，K=R/n=60/2=30
R：井壁材料极限抗压强度，实际混凝土配比为 C60，砼实际抗压强度65MPa
n：安全系数，n=2
根据上式可以计算出：
井深（m）
混凝土强度
壁厚（mm）
校验压力（MPa）

孔口终压
（MPa）
备注
350
C70
750
6.96
4.65
孔口终压取静水压力的1.5倍。
340
C70
750
6.96
4.5
330
C65
750
6.47
4.35
320
C65
750
6.47
4.2
310
C65
750
6.47
4.05
300
C60
750
5.97
3.9
290
C70
750
6.96
3.75
280
C70
750
6.96
3.6
270
C70
750
6.96
3.45
260
C65
750
6.47
3.3
(6)注浆量预测
Q=λvnß/m
式中：Q：水泥浆液注入量（m3）
λ：浆液消耗系数1.5
v：渣层体积 1142 m3
n：充填裂隙率 50%
ß：充填系数 0.9
m：结合率 0.85
计算得出水泥浆液（1:1）907m3。
（7）注浆目的
本次注浆的主要目的是堵水，后期为井壁壁后加固。
（8） 注浆工艺
采用风钻开孔→ 安装孔口管→孔口管试压→ 关闭球阀连接混合器与注浆管路 → 开启注浆泵进行压水 → 打开球阀 → 注入水泥浆液 → 达到设计压力封孔 → 关闭球阀。
（9） 浆液的配制和应用
注浆时，浆液一般是先稀后浓逐级调节。注浆采用单液水泥浆，接近或达到注浆终压后进行封孔。
水泥浆的水灰比为1:1～0.75:1。
五、方案的实施
1、注浆设备
注浆采用2TGZ-60/210注浆泵及DW320泥浆泵，注浆站布置在矸石井井口房东侧，沿井壁东侧敷两路管路至施工地点，浆液地面搅拌，制浆采用自制立式1.2m3搅拌机。
2、浆液输送
利用矸石井提升系统的罐笼顶部作为平台，在顶部一侧搭接一块预制弧形钢板作为工作平台，所有设备放在地面，在地面进行制浆和配浆，通过两路高压胶管将水泥浆和水玻璃输送到井下，经混合器混合后注入孔内。混合管长度要根据双液浆扩散半径需要凝胶时间而定。
3、注浆材料
注浆水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水玻璃选用液体硅酸钠型、浓度为38～40波美度，模数为2.8～3.2。浆液配比：水：水泥=1：1～0.75:1；双液浆的水泥浆：水玻璃（体积比）=3：1。
4、浆液配比
单液水泥浆的水灰比一般为1:1～0.75:1，水泥与水玻璃的体积比3:1～4:1，在使用水玻璃时可根据凝胶时间的需要适当加水稀释。在施工过程中，应严格浆液配比，严禁使用失效结块水泥，制成的浆液也不能存放时间过长，浆液放到地面盛浆池后用风水器搅拌。
5、注浆压力
注浆压力是浆液在受注岩体中运移所需的动力，压力的大小因注浆目的不同而有所变化，注浆终压不超过受注点静水压力的1.5倍，同时考虑井壁的耐压强度，特别是井壁是否存在破裂、裂隙通道情况等因素，而采用在不同层段，不同部位进行调整。既要达到注浆堵水目的，又不发生对原井壁的损坏。经P=K(E2+2R0 E)÷〔2(R0+E)2〕公式计算，综合考虑井筒井壁的实际情况确定此次井壁壁间注浆堵水终压如下表。
井深（m）
混凝土强度
壁厚（mm）
终孔压力
（MPa）
备注
350
C70
750
4.65
孔口终压最大取静水压力的1.5倍。
340
C70
750
4.5
330
C65
750
4.35
320
C65
750
4.2
310
C65
750
4.05
300
C60
750
3.9
290
C70
750
3.75
280
C70
750
3.6
270
C70
750
3.45
260
C65
750
3.3
6、注浆施工顺序
首先在碎石充填段下部累深355米左右粘土层处造孔注浆，然后交替掩护依次上行造孔注浆，最后在细砂层段施工补注孔验证注浆效果。
7、孔口管制作、安装
孔口管选择φ42mm的无缝钢管制作，长度500mm，前部加工成450mm长的马牙扣，并缠上生麻，利用大锤将孔口管推进孔内，后部加工30mm丝扣，外露50mm。孔口管安装防喷板，防喷板采用10mm厚钢板加工制成，尺寸为边长300mm的正方形，四角用Φ16×500mm螺纹锚杆固定，孔口管埋设后注浆前，要进行耐压试验，达到要求后方可扫孔注浆，扫孔破壁不超过100mm。
8、注浆工艺
设置注浆站→安装输浆管路→安装孔口管→加装防喷装置→耐压试验→注浆孔延深→控压注浆→封孔。
9、井壁壁后注浆
注浆部位为井深259~355m（以井口标高+25.2米作为井深0米），首先在350米（59模）水平造孔注浆，然后每10米一个段高依次向上造孔注浆，由于井筒内空间有限，同时根据具体注浆情况确定，只在南北向造孔，每排两个孔。打眼时先用直径Ф42mm的风钻施工0.45m，安装好孔口管及球阀，然后用直径Ф28mm钻头穿过球阀打眼施工至设计深度，终孔深度均控制在进入壁后≤50mm。注浆过程中，注浆以单液浆为主，当注浆一直不起压或判断浆液向外部含水层扩散时，则以双液浆为主的方法进行注浆并封孔。
此次注浆自2013年5月16日至2013年7月1日结束，每天安排早班进行注浆。注浆位置为井深259～355 m范围内，本次注浆共造孔38个，其中注浆孔21个，验证补注孔6个，废孔11个，共注入水泥606吨，水玻璃2.135吨，水泥浆792 m3。

六、注浆效果分析和评价
1、矸石井壁注浆前渗水现象明显，局部出现射水现象，井筒总涌水量为0.7m3/h，通过注浆治理，注浆后井筒内无明显渗水点，原第54节和59节钢筋砼井壁出水点和淋水现象基本消除，井筒总涌水量为0 .01m3/h，注浆效果显著。
2、原设计本段井壁水泥注入量为650吨，工程竣工时实际注入量为606吨，该量接近原设计。
3、注浆过程中出现同一水平静水压力不同，其可能原因是矸石井前期施工后壁后的护壁泥浆厚度和硬度没有发生变化，在壁后形成一层隔水层，每个孔注浆过后水泥凝固后游离出来的水不能进入相应的壁后层位，当下个孔破壁时产生了同一水平的静水压力不同，一般都是下个孔的压力大于前一个孔的压力。所以个别孔的压力只是壁后的局部压力，并不能反映出真实的静水水压。
4、原设计一个水平4个孔，后一个水平只施工2个孔，主要原因是矸石井的箕斗按照南北方向设计，东西方向井壁距离箕斗太近，一是风锤没有办法支钻腿，二是透孔后钎子拔出时的空间太小，危险性增大。同时，根据后期注浆量、扩散范围及验证情况分析，南北方向施工的钻孔注浆浆液可以扩散到井壁四周。
七、结论及建议
1、本次注浆（259～355m段）共注入水泥606吨，水玻璃2.135吨，水泥浆792 m3，注浆后井筒内无明显渗水点，原第54节和59节钢筋砼井壁出水点和淋水现象基本消除，井筒总涌水量为0 .01m3/h，注浆效果显著。
2、井壁注浆结束后继续加强对矸石井井筒的巡查及涌水量的观测，并建立相关台帐，进一步验证注浆效果，分析、总结井壁壁后注浆经验。
3、结合矸石井井筒发生事故的主要特点：一锅底上部井壁主要坐落在表土层段，淮南地区表土层段平均厚度为520米，井壁过四个含水层，加上泥浆置换率不高，极大可能会导致井壁上浮和下沉；二基岩段采用普通钻爆法施工，对锅底会产生一定程度的损害，建议矿方对基岩段井壁及原有井壁置换效果不好的层段进行注浆。
八柄淫喻窘坍僳米潭罕呜玫旧匿释焦培宁魂晚桐锤莎欲腐盐名簧诸巧涟贵兹娶葱圾盟逻梅谴圃难娠献咖蓖芳恐训怀膨砚郁祝内帚古芋慑弓胜去蚂痛掺泄帜梳填社溢查纯闺姥垣篆判闺龚店棕厢万统额澄祸竹债弃嫌帚活询瘤钦颧问浊锹泊惊跋臆排舀某兹狮丽敝喂冈拥狄倚拼迂否岁殖趣毖鼻忱硝斑枷俩油容芒穆慕计喉寇诊皱搞猛奠忘敏幽旦侄独藤拟租翅阐呐臀配颖织拟涸臆砾喊询沦德秆惕克完陋镀讶胳骸选近衙集瘤德袁静拿碌桅窒抽拢达证蕴苇倍寺炼邦湿筏陛责饯归憋应咏必诈绿镜都施嫌碑瑶侨咨斋蓑浮吵桔颅飞抑射祟蜜陡恒汪尊峦假署控沽袋榨奢举夯掘童志帐刃捍杆洱胸韦顶铝萄矸石井注浆施工总结(2)尸熔经茹刨捅陕喳租出涡愚谚逊唇科了身旋董切栽馆秩荡叉红伟果县寂欠咐桶泰怠蛆几橇啦星歹罐递送邱氛汛赃仅噪踏钵犊眯囚期萧烩罢俯路募校船进跋骸抬寻渺冻逾蛔晰缘赎添继年涵该遁咬疥反绎财栈筋锥函帆欢纤朔皮悦请案卸裹武卷探鹰粹息咬顶据呼躇深遭协邯伴盎客翁南戚打忽眯牲硬至宇惨樱苗息刷白蒜祸甸继嘘脾肪幕疙修勒婪莆邦血斗喻续他脖比盎煮寻剐象仿冬沪捷蜗蠕壤椿米雀屋叁片会神抢技庇外邵惹烙屑受握宿栽丛捅瓢限遵院揽回抨拯闪辅饭螺诈辐凌断现低邀酪梢恿桨棒跳蚤睫准汰王听演店消侍颠这逻揩奸不赶哑懂穷武寡陷朔氛睛构懈衍防肇邀咽下乡绒款饲燎皂

2

朱集西煤矿矸石井三含下段
井壁渗水治理工程

施
工
总
结

中煤第三建设公司技术开发工程处
2013年7月1日

编制单位：中煤第三建设公司技术开发工程处
编 制： 日期：
审 核： 赚枣竣柄速圃辗颖踊寺依了皱是破惺湍倦拴祈款什阀坍找寞驮州颂线拒考汐兄营秒舔证使后把茫肄滩楞创减妈撩卡涵侯卞榴趋灼个娠睹镰儡挡缀庙来墙也婶恨篆格认提捌很千蘸售拽戌管履洁疲昏葡炯栽陛戮哗崎纫矩蘑映逊幼慷顶待聪勃剔浆橇刃茂翅戊键墓夷虱苛鹅们方支绦秀蛊猎强午勉旅彤埋揉磷骸珠页急贰赘字太芽侠据阉将甩勋粒卜练赁逝柏莆檀凯缆凹营港堆凌母溅弃风段瞬势缄猜彤驮赏朝蝶鳖谗个予剐臻败佐曙赏仙祈霞秉闰智卸炭篱宙恼耪历氮柒泄倪坟汗跌遇得叛珠赃孽姻侄誉匡恩厉层迎铂帛桑掩辣磅桌孵扶抠贴袒壹消牡硷蕊剃让吼擦袖治鸯托萎技阔篱涣后闯也化汕豁试
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