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青云煤業(yè)主井井筒工作面打鉆注漿施工安全技術(shù)措施

　　評(píng)論：　更新日期：2025年10月26日

一、工程概況

主立井井筒設(shè)計(jì)凈直徑Φ5.5m，井筒工程量為695.8m，基巖段為素砼支護(hù)，支護(hù)厚度為400mm，砼強(qiáng)度C30;

主立井井筒現(xiàn)成井133m。2012年2月12日6點(diǎn)10分傘鉆打眼，共打三個(gè)鉆孔，在鉆孔4m左右都出水，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)感覺涌水量大，項(xiàng)目部派技術(shù)人員下井觀察實(shí)際情況，6點(diǎn)30向青云煤業(yè)項(xiàng)目部、監(jiān)理部匯報(bào)有關(guān)情況。然后將傘鉆提到井口，7點(diǎn)30分施工、建設(shè)、監(jiān)理三方共同下井實(shí)測(cè)涌水量，經(jīng)實(shí)測(cè)涌水量為每小時(shí)40.144m3?，F(xiàn)共有三個(gè)鉆孔出水，出水工作面標(biāo)高+855.5m。

二、方案的確定

首先對(duì)現(xiàn)出水的3個(gè)鉆孔進(jìn)行注漿，然后利用潛孔鉆機(jī)打鉆檢驗(yàn)水漿效果，如出水繼續(xù)進(jìn)行注漿，打鉆深度46m。

三、設(shè)備選型

1、鉆機(jī)

DZ100型潛孔鉆機(jī)2臺(tái)，鉆注工具一套，倒鏈一套。

2、注漿泵

YSB-250/120一臺(tái)，KBY-50/120一臺(tái)，攪拌機(jī)一臺(tái)，儲(chǔ)漿池兩個(gè)，清水罐一個(gè)，水玻璃罐一個(gè)。

四、探水工作

探水工作使用DZ100型潛孔鉆機(jī)鉆孔，首先要搭設(shè)工作平臺(tái)，將潛孔鉆機(jī)用扒鋸固定在工作平臺(tái)上，然后按下列參數(shù)進(jìn)行探水工作。

1、工作平臺(tái)

木結(jié)構(gòu)， 150×150mm×3m方木。搭設(shè)工作平臺(tái)時(shí)，應(yīng)先對(duì)探孔編號(hào)，以合理布置平臺(tái)，布置原則以不影響施工探孔。

2、探水參數(shù)

①探眼個(gè)數(shù)

4個(gè)(1#、3#、5#、7#)，1#孔布置在巖石傾斜上方，其他孔按順時(shí)針方向布置。

②探眼深度

46m

③布眼方式

同心圓徑向斜孔，角度α=3o

④開口圓徑和間距

D=5m，L=3.92m

⑤在4個(gè)探孔鉆探深度到預(yù)定深度的過程中，若單孔涌水量小于5m3/h,可繼續(xù)鉆探，等探到預(yù)定深度后，再進(jìn)行工作面預(yù)注漿;如果單孔涌水量超過5m3/h，應(yīng)立即停鉆，采用工作面預(yù)注漿封水。

五、工作面預(yù)注漿

本次工作面預(yù)注漿采取預(yù)留巖帽作為止?jié){墊，要固定好鉆孔孔口管，鉆孔注漿前首先加固止?jié){墊。工作面預(yù)注漿采用單、雙液結(jié)合方式，即：先注單液水泥漿，當(dāng)注漿量過大時(shí)，如仍不顯示壓力，即改用水泥—水玻璃漿液。可將注漿站設(shè)在地面井口附近。

1、布孔參數(shù)

①注漿段高

46m

②孔數(shù)

8個(gè)

③布孔方式

同心圓徑向斜孔，角度α=3o

④開口圈徑向斜孔

D=5 m，L=1.96 m

⑤在工作面預(yù)注漿時(shí)，由于角度α與開口圓徑與探水時(shí)相符，所以可利用探水時(shí)的探孔，根據(jù)間距，正好在1#、3#孔間布2#孔;3#、5#孔間布4#孔;在5#、7#孔間布6#孔，于7#、1#孔間布8#孔。

2、止?jié){巖帽

①止?jié){巖帽厚度

B=Po·D/4[τ]

式中：

B—止?jié){巖帽厚度，(5.5m)。

Po—注漿終壓，取靜水壓的3倍;取2.4Mpa

D—井筒凈直徑，5.5m。

[τ]—巖石抗剪強(qiáng)度，層狀砂巖，取1.2Mpa。

②止?jié){巖帽的強(qiáng)度要求

搭好工作平臺(tái)后，打開口鉆采用φ130mm鉆頭鉆進(jìn)2.0m，然后采用φ108mm無縫鋼管作為孔口管，孔口管外壁焊接幾圈φ6㎜盤條，孔口管帶高壓閥門，采用雙液固定;待凝固后鉆眼至2.5m—7.5m，然后注單液水泥漿加固止?jié){巖帽，打一個(gè)孔注一個(gè)孔，全部注完后并養(yǎng)護(hù)至少24小時(shí)，止?jié){巖帽即可以承受注漿壓力。

3.注漿參數(shù)

①設(shè)計(jì)終壓

Po=3Hr/10

式中：

Po—注漿終壓，2.4Mpa。

H—注漿工作面至靜止水位的水柱高度80m。

R—水的比重，取1。

②注入量(以10米為單位，視實(shí)際注漿段高乘以一定系數(shù)而定)

Q=π(r+H/2tgα+R)2×H×N×λ×η/M

式中：

Q—預(yù)注水泥漿用量。

r—井筒荒徑，取3.2m。

H—注漿段高，10m。

α—傾斜角度，α=3°。

R—漿液擴(kuò)散半徑，6m。

N—巖石裂隙率，取3%。

λ—漿液損失系數(shù)，取1.3。

η—裂隙充填率，取95%。

M—漿液結(jié)石率，取0.9。

③注漿分段高

原則上一次鉆注全深，但當(dāng)鉆孔有裂隙卡鉆或者巖蕊破碎塌孔時(shí)，或者鉆孔單孔出水量達(dá)到5m3/h，應(yīng)立即注漿，注漿后掃孔繼續(xù)鉆進(jìn)。

④鉆注順序

單孔段交替鉆注。分單號(hào)組與雙號(hào)組，先施工單號(hào)孔組，再施工雙號(hào)孔組，利用后施工鉆孔檢查前期施工鉆孔的鉆注效果，最后一個(gè)孔全孔掃孔，并加深2米作為全注段的檢查孔。

⑤漿液材料及濃度配合比

a、注漿材料

P.O.42.5R普通硅酸鹽水泥。

水玻璃，模數(shù)為2.4—3.4，濃度為45Be以上。

b、注漿配合比

單液注漿時(shí)，水灰比為：2:1、1.5:1、1.25:1、1:1、0.75:1、0.6:1六種，以水泥漿為主。

雙液漿時(shí)，水泥漿液與水玻璃體積比為：1:0.3~1:0.5

濃度配合比視注水試驗(yàn)來確定起始注漿濃度：

先稀—逐漸加濃—最后又變稀(接近終壓時(shí))。

⑥鉆進(jìn)方式及鉆孔規(guī)格

采用無芯鉆進(jìn)法，鉆孔規(guī)格為φ90mm。

六、加固止?jié){巖帽

1、施工準(zhǔn)備工作

導(dǎo)向管的制作與驗(yàn)收：

導(dǎo)向管為3.0米，采用φ108㎜無縫鋼管制作。

技術(shù)要求：

A、焊前，法蘭盤必須與閘門壓蓋試配。

B、管的材質(zhì)、規(guī)格符合設(shè)計(jì)要求。

C、法蘭盤要與管身軸線垂直。

D、安高壓容器要求焊接，不許有砂眼。

E、管身要直，自上而下3.0m不許有凹坑。采用舊管時(shí)不得有影響強(qiáng)度的損傷、銹斑或銹坑。

驗(yàn)收：

A、按技術(shù)要求逐項(xiàng)驗(yàn)收。

B、抽樣打壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為2.4MPa。

2、下導(dǎo)向管

A、鉆機(jī)在預(yù)開口位置固定，調(diào)整機(jī)頭，根據(jù)技術(shù)要求調(diào)整鉆桿方向，保證按照技術(shù)方案施工。

B、開口要低壓慢速，防止跑鉆。

C、導(dǎo)向管孔深度為2.0m，技術(shù)要求誤差±100mm，角度誤差±0.5o。

D、導(dǎo)向管孔全部施工完畢后，下好導(dǎo)向管，用CS雙液灌注，進(jìn)行認(rèn)真養(yǎng)護(hù)24小時(shí)。

3、止?jié){巖帽注漿

分單號(hào)孔間距打鉆，打到止?jié){巖帽表面以下5m，打一個(gè)注一個(gè)，開始注漿，先單液水泥漿，濃度先稀后濃，壓力達(dá)到2.4MPa時(shí)注CS雙液漿封孔;單號(hào)孔全部注完后，再打雙號(hào)孔，雙號(hào)孔作為檢查上一步的檢查孔，最后一個(gè)雙號(hào)孔作為總檢查孔，檢查止?jié){巖帽的水量。

七、全段注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

1、漿液耗量超過或接近設(shè)計(jì)量。

2、先后施工的鉆孔有規(guī)律的水量減少。

3、先后施工的鉆孔吸漿量有規(guī)律的減少。

4、最后檢查孔全孔掃孔涌水量小于0.5m3/h。

5、各種資料齊全。

八、勞動(dòng)組織

采用三八作業(yè)制，每小班人員安排如下：

1、打鉆

①井下

跟班隊(duì)長(zhǎng) 1人

班長(zhǎng) 1人

機(jī)手 5人

信號(hào)工 1人

泵工 1人

坐盤 1人

看閥門 1人

合計(jì) 11人

① 井上(電修工兼井下)

電工 1人

維修工 1人

把鉤工 1人

信號(hào)工 1人

絞車司機(jī) 2人

合計(jì) 6人

總計(jì)每小班17人

1. 注漿

① 井下

跟班隊(duì)長(zhǎng) 1人

班長(zhǎng) 1人

注漿工 3人

井觀測(cè) 1人

信號(hào)工 1人

坐盤 1人

泵工 2人

看水籠頭 1人

合計(jì) 11人

② 井上(電修工兼井下)

攪拌 2人

運(yùn)搬 2人

電修工 1人

信號(hào)工 1人

絞車司機(jī) 2人

看籠頭 1人

合計(jì) 9人

總計(jì)每小班20人

值大班人員：

經(jīng)理 3人

技術(shù)員 3人

隊(duì)長(zhǎng) 1人

調(diào)度 2人

不包括項(xiàng)目部管服人員。

九、安全技術(shù)措施

(一)一般規(guī)定

1. 實(shí)行三八作業(yè)制

2. 所有上班人員班前不許喝酒，精力要充沛，勞動(dòng)保護(hù)要搞好，崗位工種要持證上崗。

3. 嚴(yán)格執(zhí)行班前會(huì)制度和班后匯報(bào)制度。

4. 實(shí)行工作面交接班制度和崗位交接班制度，交接班時(shí)，要交安全、交進(jìn)度、交任務(wù)、交存在的問題和隱患以及上班時(shí)處理的問題。

5. 實(shí)行請(qǐng)銷假制度，不得無故曠工、遲到、早退和中途退崗。

6. 對(duì)所有參加施工的人員必須認(rèn)真進(jìn)行施工措施的嚴(yán)格培訓(xùn)及地面實(shí)際操作訓(xùn)練。

7. 注漿期間，勞動(dòng)力安排應(yīng)分工明確，定人、定位、定任務(wù)，不得隨意更改，以使熟練掌握操作要領(lǐng)、程序和技術(shù)要求。

8. 施工班組在打鉆期間，一定要記清鉆桿根數(shù)，準(zhǔn)確掌握孔深。

(二)打鉆安全注意事項(xiàng)

1. 閘閥每次使用后，必須認(rèn)真檢修，保證其各密封部位干凈無傷，閘板活動(dòng)自如，關(guān)閉后不漏水。

2. 為防止閘門呲墊，所用石棉紙必須采用高壓石棉紙。

3. 閘門所用的螺絲規(guī)格(直徑、長(zhǎng)度、扣長(zhǎng))與之相配套，并全數(shù)擰緊，加彈簧墊圈，防止打鉆時(shí)震動(dòng)使之松動(dòng)，定時(shí)檢查松動(dòng)后全數(shù)認(rèn)真緊固一次。

4. 上閘門前必須認(rèn)真檢查孔口法蘭盤有無由于碰撞、敲打等原因造成變形、凹坑、劃口、起刺等缺陷，同時(shí)檢查是否有泥沙等物品，防止影響上緊;上閘門螺絲時(shí)必須按照對(duì)角隔孔擰緊，檢查法蘭盤的間隙等寬后，再上其余螺絲。

5. 對(duì)鉆頭的要求

使用鉆頭時(shí)要定期檢查，定期更換，防止鉆頭磨損嚴(yán)重。

6.對(duì)鉆桿的要求

彎曲每米不超過3mm，磨損單邊不超過2mm，整個(gè)直徑不超過3mm;對(duì)絲扣漲大、變形、絲扣嚴(yán)重變形、配合過松或僅有幾扣受力，在鉆進(jìn)時(shí)嚴(yán)禁使用;鉆桿下井前要認(rèn)真檢查，使用隨時(shí)檢查。

7.防偏措施

打鉆過程中要認(rèn)真操作，鉆進(jìn)、鉆速、轉(zhuǎn)速三量依不同地層、孔深進(jìn)行調(diào)整，尤其壓力指標(biāo);換層或過裂隙時(shí)，鉆進(jìn)要注意一定慢速、輕壓;嚴(yán)禁使用變形嚴(yán)重的鉆桿，磨損超限的鉆頭;鉆機(jī)在開口時(shí)要做到“三點(diǎn)一線”。

8.防止卡鉆、埋鉆

操作鉆機(jī)時(shí)要堅(jiān)守工作崗位，手不離操作手柄，有異常時(shí)要及時(shí)停機(jī)，防止把鉆桿扭傷和扭斷;巖層破碎時(shí)，可以采用停鉆轉(zhuǎn)入注漿工作的措施;停鉆時(shí)要把鉆桿提到安全高度，防止埋鉆事故的發(fā)生;減少鉆機(jī)移動(dòng)，按時(shí)進(jìn)行掃孔，防止出現(xiàn)鉆孔偏斜;在停鉆和終孔時(shí)要把鉆具提上來，防止塌孔造成埋鉆事故，所用工具及螺絲等物品嚴(yán)禁放在正在施工的鉆孔上，防止掉入造成卡鉆事故;出現(xiàn)卡鉆、埋鉆、或者出現(xiàn)縮孔現(xiàn)象，馬上停機(jī)采取應(yīng)對(duì)措施。

9.打鉆過程中，應(yīng)有專人觀察水量和撈取巖粉，及時(shí)判斷地質(zhì)情況;認(rèn)真尺量鉆具，鉆孔深度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，各孔終孔點(diǎn)要落在同一水平面上，誤差嚴(yán)格控制在300mm以內(nèi)。

(三)工作面預(yù)注漿作業(yè)

1. 注漿前先將注漿泵及儲(chǔ)漿罐等安置好，然后連接管路，并認(rèn)真檢查管路聯(lián)接是否正常，材料準(zhǔn)備是否充足，準(zhǔn)備工作完成后對(duì)注漿泵進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，一切正常后方可注漿。

2. 井筒內(nèi)注漿管路用2〞鐵管，兩端用1〞高壓注漿膠管連接。

3. 進(jìn)行打壓實(shí)驗(yàn)，具體步驟如下：關(guān)閉孔口閥，啟動(dòng)注漿泵，用清水對(duì)管路打壓，當(dāng)壓力達(dá)到2.4Mpa時(shí)，穩(wěn)定五分鐘，管路無跑漏現(xiàn)象即為合格。

4. 進(jìn)行壓水試驗(yàn)，具體步驟如下：在打壓試驗(yàn)結(jié)束后，打開孔口閥向孔內(nèi)注清水，觀察壓力及吸水量，壓力時(shí)間不得低于10分鐘，以便為注漿提供依據(jù)。

5. 根據(jù)鉆孔吸水量確定漿液起始濃度，當(dāng)鉆孔吸水量大于250升/分時(shí)，起始濃度為1.5:1;吸水量小于200升/分時(shí)，用2:1。

6. 造漿前，對(duì)所用水泥進(jìn)行凝膠時(shí)間的測(cè)定，初凝時(shí)間超過15小時(shí)，不準(zhǔn)使用。攪拌罐應(yīng)放過濾篩，以防止雜物及硬塊混入漿液。攪拌罐內(nèi)的漿液應(yīng)隨時(shí)攪拌，防止?jié){液沉淀。注漿泵應(yīng)有專人負(fù)責(zé)。

7. 注漿時(shí)觀察紀(jì)錄一次壓力、進(jìn)漿量、漿液濃度，認(rèn)真填寫記錄，作為分析該孔注漿效果的依據(jù)。

8. 注漿時(shí)，應(yīng)遵循先稀后濃的原則，水灰比分為2:1、1.5:1、1.25:1、1:1、0.75:1、0.6:1六個(gè)級(jí)別，起始濃度漿液注入時(shí)間為30分鐘，然后調(diào)換濃一級(jí)漿液，如用某級(jí)漿液壓力上升很快，吸漿量隨之減小，則需調(diào)換稀一級(jí)漿液，以保證鉆孔的注入量。

9. 當(dāng)用最濃漿液時(shí)，注入量達(dá)到設(shè)計(jì)量的80%，壓力仍不升，吸漿不減，可能屬超擴(kuò)散，應(yīng)采用注、停結(jié)合的方法，間歇時(shí)間為20分鐘，這時(shí)應(yīng)關(guān)閉孔口閥，打開放漿閥使吸漿管吸清水，以防注漿管路凝固或堵塞。

10. 注漿過程中隨注入量的增加，壓力逐步上升為正常，如壓力突增，應(yīng)考慮管路或孔內(nèi)堵塞，停用水玻璃并提高壓力然后用單液漿將其沖開，如沖不開，應(yīng)逐段檢查處理;如壓力突降，應(yīng)檢查注漿泵是否吸漿，管路及止?jié){墊有無跑漏，如各項(xiàng)檢查均無問題，即屬超擴(kuò)散，應(yīng)及時(shí)降低單位注入量，調(diào)整水玻璃用量，使其盡快恢復(fù)正常壓力。

11. 單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

單位注入量﹤20升/分，注漿達(dá)到設(shè)計(jì)終壓時(shí)，維持20分鐘方可結(jié)束該孔注漿。

12. 鉆注原則上鉆一個(gè)孔注一個(gè)孔，最后一個(gè)孔加深2米，作為總檢查孔。

(四)工作面預(yù)注漿安全技術(shù)措施

1. 注漿材料：新鮮的P.O.42.5普通硅酸鹽水泥、45Be水玻璃。

2. 加固止?jié){巖帽時(shí)，可采取低壓注漿，若跑漿嚴(yán)重，可采用停停注注或CS雙液漿，注漿過程中要有專人觀測(cè)井壁和工作面，防止井壁破裂和跑漿嚴(yán)重。

3. 注漿過程中，必須有專人看管注漿水籠頭，防止堵管，專人看管注漿泵以及漿液的調(diào)配。

4. 注漿前要對(duì)注漿泵的易損件進(jìn)行必要的更換，防止注漿過程中，出現(xiàn)不吸漿造成堵管現(xiàn)象。

5. 工作面派人注意觀察井壁和止?jié){巖帽，進(jìn)漿壓力表，防止井壁損壞和保證止?jié){巖帽的安全，對(duì)放漿閥門定時(shí)進(jìn)行放漿，防止?jié){液堵塞，壓力表定期加油，防止堵塞。

6. 加強(qiáng)對(duì)水泥漿的過濾工作，防止?jié){液堵塞管路。

7. 最短掃孔養(yǎng)護(hù)時(shí)間為24小時(shí)。

8. 注漿時(shí)，要設(shè)專門信號(hào)規(guī)定，防止與其他信號(hào)混淆，造成事故。