1、工程概況

生建煤礦位于焦廟鎮(zhèn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力0.45Mt/a,采用立井開拓方式,凍結(jié)法施工,主井筒深567.5m,其中凍結(jié)段483.7m,基巖段83.8m,設(shè)計(jì)井筒凈直徑4.5m,基巖段壁厚350～1000mm,砼標(biāo)號(hào)C30,主井套砌內(nèi)壁結(jié)束后,先進(jìn)行工作面排水、清淤泥工作,接著進(jìn)行打鉆探水及工作面預(yù)注漿工作。

2、地質(zhì)及水文條件

（1）地質(zhì)情況

基巖段起止標(biāo)高-457.78～-567.5m,地層為二疊系。二疊系地層上部為風(fēng)化帶,厚度26.72m。在-490.21～-496.8處為一層厚6.59m破碎帶。基巖段通過巖性為粉砂巖6.51m，粉砂巖70.7m。

（2）水文情況

主井井筒檢查孔共打兩個(gè)鉆孔。一號(hào)鉆孔全孔進(jìn)行了系統(tǒng)簡(jiǎn)易水文觀測(cè)并詳細(xì)記錄泥漿消耗量，在孔深482.19m～-490.21m處泥漿消耗量大，最大漏失量0.6m³/h，未作抽水試驗(yàn)。

二號(hào)鉆孔全孔進(jìn)行了系統(tǒng)簡(jiǎn)易水文觀測(cè)并詳細(xì)記錄泥漿消耗量，全孔泥漿消耗量0～0.2m³/h之間變化。

含水層：檢2號(hào)共揭露4個(gè)含水層組。第四系含水層組、第三系含水層組、基巖風(fēng)氧化帶含水層、基巖含水層。

其中472.51～-530.00m為基巖含水層。巖性為粉砂層，巖芯完整，基本不含水，鉆進(jìn)過程中沒有發(fā)生漏水現(xiàn)象。但是與檢2號(hào)孔相距大約100m的檢1號(hào)孔鉆進(jìn)過程中，此層位曾經(jīng)漏水。所以風(fēng)氧化帶下部的基巖含水性較弱，但在裂隙帶中含有一定的裂隙水。

3、技術(shù)準(zhǔn)備

（1）組織技術(shù)與管理人員認(rèn)真學(xué)習(xí)技術(shù)措施。

（2）開工前對(duì)技術(shù)人員，管理人員及施工人員做好技術(shù)交底。

（3）組織測(cè)量對(duì)標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核校驗(yàn)。

4、施工隊(duì)伍

施工隊(duì)由原施工表土段的濟(jì)西主井隊(duì)及機(jī)運(yùn)隊(duì)抽調(diào)技術(shù)素質(zhì)好、經(jīng)驗(yàn)豐富的人員進(jìn)行工作面預(yù)注漿施工，作業(yè)前對(duì)所有施工人員按ISO9002標(biāo)準(zhǔn)及ZM71/QP418-1999《培訓(xùn)控制程序》要求組織學(xué)習(xí)培訓(xùn)。

5、設(shè)備、材料準(zhǔn)備

（1）預(yù)注漿施工所用鉆機(jī)、注漿機(jī)、排水泵、攪拌機(jī)等設(shè)備進(jìn)行全面維修、調(diào)試、試運(yùn)轉(zhuǎn)。

（2）按附表2所列的打鉆、注漿施工所需設(shè)備、配件、材料消耗表進(jìn)行配置。

1、注漿孔數(shù)

根據(jù)主井井筒凈直徑及井筒所要穿過地層的水文地質(zhì)情況，確定8個(gè)注漿孔，孔與孔互相夾角45o,同心圓等距離布置,孔間距1.413m，孔徑90mm。

2、布孔圈徑

布孔圈徑為Ф3.6m,孔中心線距井壁450mm。

3、注漿材料

采用單液水泥漿為主,適時(shí)采用水泥---水玻璃雙液漿。

選用新鮮32.5R普硅水泥；水玻璃模數(shù)為2.8～3.1，其濃度為38-40Be；工業(yè)級(jí)三乙醇胺和工業(yè)食鹽。

4、漿液注入量

根據(jù)孔內(nèi)實(shí)際情況,預(yù)計(jì)漿液注入量按公式V=AπR²Hηβ/m計(jì)算

式中：A---表示漿液損失系數(shù),取A=1.5；

R---表示漿液擴(kuò)散半徑,R取8m；

H---表示注漿段高,85m；

η---表示巖層裂隙率,3%；

β---表示漿液在裂隙內(nèi)的有效充填系數(shù),取0.9；

m---表示漿液結(jié)石率,取m=0.85；

經(jīng)計(jì)算:V=813.9m³

按漿液水灰比1:1計(jì)算水泥用量為813.9×0.75=610.4t,水玻璃約需20t,三乙醇胺需610.4×0.5%=3.05t,食鹽約需30.5t。

5、漿液起始濃度及其調(diào)整

漿液起始水灰比為1:1;隨著注漿壓力的變化,水灰比可調(diào)整為0.8:1,0.6:1。

使用雙液漿時(shí),水泥水灰比為1:1,水泥漿和水玻璃漿的體積比為1.5:1～1.5:0.5。

注漿過程中漿液濃度應(yīng)先稀后濃遂級(jí)調(diào)節(jié)，調(diào)整步驟為:當(dāng)某一級(jí)濃度的漿液注入20～30min后,吸漿量不減或者壓力不升時(shí),提高一級(jí)漿液濃度,當(dāng)漿液濃度提高到0.6:1時(shí),仍不見升壓,應(yīng)及時(shí)改注雙液漿。

注漿以單液為主、雙液漿作為最后封孔。

在壓水實(shí)驗(yàn)時(shí),如果泵量為200L/min、泵壓低或無(wú)壓力時(shí),應(yīng)考慮注雙液漿。

6、注漿段高

根據(jù)主井基巖段深度為83.8m,基巖含水層標(biāo)高為472.51～530.00m,本次注漿段高初定為94m,一次注完。

7、注漿方式

本次注漿采用下行式注漿，遇水就注，再掃孔復(fù)注直至終孔位置。

在鉆眼時(shí)，若孔內(nèi)出水或巖層松散，無(wú)法鉆進(jìn)時(shí)則停鉆，撤鉆桿鉆機(jī)，進(jìn)行注漿，待注漿結(jié)束再開孔，依次循環(huán)鉆進(jìn)、注漿。

8、注漿壓力

注漿壓力的大小，直接影響漿液的擴(kuò)散距離，經(jīng)測(cè)試該段靜水壓力為4Mpa,注漿終壓

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取靜水壓力的3倍,本次注漿終壓取12Mpa。

9、注漿結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)

注漿施工為隱蔽性工程,為保證注漿質(zhì)量和堵水效果,每一孔段注漿都必須達(dá)到終壓、終量和注入量的設(shè)計(jì)要求。在達(dá)到設(shè)計(jì)終壓后，泵的流量在50～60L/min，穩(wěn)定20～30min，才可結(jié)束該孔段的注漿。

在8個(gè)注漿孔全部施工結(jié)束后，利用中間排水孔打鉆孔，估算井筒涌水量，如井筒涌水量小于10m³/h，可結(jié)束注漿；若大于10m³/h，則采用打分支定向孔的辦法進(jìn)行補(bǔ)充注漿，確保開鑿基巖段時(shí)，涌水量小于10m³/h。

1、止?jié){墊的注漿加固

（1）止?jié){墊厚度??

止?jié){墊厚度參照公式Bn=P_Or/[ó]+0.3r計(jì)算,經(jīng)計(jì)算止?jié){墊厚度為2.2m。

（2）止?jié){墊在凍結(jié)段套壁之前與外壁同時(shí)施工1.2m，套壁結(jié)束后又施工1m，止?jié){墊總厚度2.2m砼標(biāo)號(hào)C₅₅。由于迎頭出水，打止?jié){墊時(shí)，先鋪了一層碎石濾水層，預(yù)埋一個(gè)Ф219排水管，打鉆之前利用Φ219排水管對(duì)止?jié){墊進(jìn)行注漿加固，如止?jié){墊漏水時(shí)采用雙液漿封堵，利用排水管對(duì)止?jié){墊加固無(wú)效果時(shí),可采用1#～8#孔口管打鉆對(duì)止?jié){墊進(jìn)行注漿加固。

2、孔口管的安裝

孔口管采用Ф108無(wú)縫鋼管，每根長(zhǎng)度為2.950m,外焊螺旋筋,采用Ф131鉆頭打眼,砂漿封實(shí),按圖1及圖2位置、深度預(yù)埋孔口管8根?？卓诠苌虾阜ㄌm盤，法蘭盤上連接高壓球閥，鉆具通過高壓球閥鉆進(jìn)。

3、鉆機(jī)的布置

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鉆機(jī)選用SGZ-IA型，安裝在工作盤上，工作盤下面用6根Ф100mm、長(zhǎng)2.4m鋼管等距離布置作支撐。另外為防止鉆眼時(shí)工作盤晃動(dòng)，用手拉葫蘆配鋼絲繩索固定于孔口管上。工作盤距迎頭以2.4m為宜。

吊盤松至距工作面8m左右，利用吊盤懸掛滑輪，提升鉆桿。

鉆機(jī)固定①鉆機(jī)底盤與工作盤用M12螺絲連接固定；②用手拉葫蘆配繩索，固定于孔口管上。鉆機(jī)固定前應(yīng)校對(duì)位置，保證懸吊點(diǎn)與鉆桿中心及孔口管中心保持一致。

表1?? SGZ-IA型鉆機(jī)技術(shù)參數(shù)

4、注漿設(shè)備

注漿使用一臺(tái)日本HFV-C型液壓驅(qū)動(dòng)注漿泵,流量為0～200L/min,最大壓力21Mpa。