红一主井井筒壁后及壁间注浆施工安全技术措施.docVIP

红一煤矿主井井筒壁后及壁间注浆 施工、安全、技术措施 一、工程概况 中电投宁夏青铜峡能源铝业集团有限公司红一煤矿建设规模2.4Mt/a，主井井筒净直径为5.8m，井筒实际深度为478.5m，井筒均采用冻结法施工，冻结深度为412.0m。 根据井筒检查孔报告分析，井筒基岩段揭露地层岩性主要为粉砂岩和页岩，岩体裂隙发育，含水丰富。对于基岩段的冻结孔，在冻结壁解冻后，冻结孔的管壁环形空间将形成上下串通的导水通道，导致井筒水量增大。因此，应及时对基岩段岩体进行壁后及壁间注浆封水加固。为此，根据安徽理工大学地下工程结构研究所对主、副、风井壁后深孔注浆封水和壁间夹层注浆封水方案设计编写此措施。 二、工程地质及水文条件 1、工程地质条件 根据井筒检查孔资料和基岩段施工实际揭露岩性分析，揭露地层属于石炭系土坡组(Ct)，岩性主要以页岩和粉砂岩为主，下部以灰黑、黑色页岩为主，揭露段岩性完整性较差，岩体较破碎，裂隙发育。各种岩性的岩石抗外力和抗变形能力一般，易坍塌，遇水易软化，为不稳定~弱稳定性岩体，工程地质性质较差。裂隙可能连通上下含水层，形成上下含水层的通道，富水性强、导水性好。 2、水文条件 红一矿井田内无常年性地表水体，分析认为地表水对井筒的充水影响不大。古近系含水层、石炭系土坡组砂岩含水层对井筒充水影响较大。冻结壁解冻后，随着马头门巷道不断掘进和硐室的开挖，掘进对上部裂隙岩体造成的多次扰动可能会使上下含水层之间水力联系加强，承压水通过导水通道和裂隙会造成掘进工作面涌水量增大，进而对巷道掘进造成影响，造成大的损失。 通过井筒检查孔和施工资料分析，冻结壁解冻后，冻结孔、管环形间隙导水以及基岩段井筒和马头门渗、漏水的威胁主要来自古近系及基岩风化带孔隙裂隙含水层和石炭系土坡组砂岩裂隙孔隙含水层，古近系及基岩风化带孔隙裂隙含水层为中等富水性，石炭系土坡组砂岩裂隙孔隙含水层为弱富水性。根据红一矿提供的资料，主井根据现在预计涌水量2.6m3/h，涌水量均较大。 三、主井壁后深孔注浆方案 .1 注浆段高及注浆范围 由主井冻结孔布置平面及剖面图：1、2可知，采用全深冻结时，外圈单号孔共有19个冻结孔达到深度为412.0m，其中位于双层井壁壁座和马头门之间共有10.0m，冻结孔离井壁内缘设计距离为6.05m，开孔间距为2.993m。 图：1 主井外圈冻结管分布图（孔深412m） 图：2 主井冻结孔剖面图 （1）第一注浆段 主井冻结孔深达到412.0m，其中位于双层井壁壁座和箕斗装载硐室之间共有17m。 确定注浆段高为17m，从+802m~+785m。为有效封堵冻结孔、管环形间隙，注浆孔深应超过外排冻结孔一定范围，确定注浆孔深为8m，如图：3所示。共布置5排注浆孔，每排布置8个孔，共布置40个孔，上下排错孔布置，如图：4所示。孔口管选用Φ42×5mm长无缝管，长度为800mm。 图：3 主井壁后注浆段高及注浆范围示意图 图：4 主井壁后注浆孔布置平面图（第一注浆段） （2）第二注浆段 确定注浆段高为60m，从+785m~+725m。注浆孔深为8m，如图4所示。共布置11排注浆孔，每排布置6个孔，如图：5所示； 图：5 主井壁后注浆孔布置平面图（第二注浆段） 由于箕斗装载硐室处岩性较好，锚网喷加锚索支护效果较好，考虑箕斗装载硐室侧墙注浆架设脚手架不便，改为从箕斗硐室两侧每排补打2个钻孔完成壁后注浆，以加固围岩。其平面布置示意图如图：6所示。 图：6 箕斗装载硐室补打注浆孔示意图 主井注浆材料选择、注浆压力和孔口防突装置同风井注浆方案。第一注浆段采用上行式注浆方式；第二注浆段采用下行式注浆方式。 2 注浆量 （1）第一注浆段注浆量估算 水泥浆液注浆量采用下式子进行估算： V= π（R扩2- r2)H注·n·β/M 式中：V——预注入浆液总体积，m3； R——浆液平均扩散半径，孔深8m+井筒半径3m=11m； r——井中至井筒外壁的距离，3.6m； H注—注浆段高； n——受注浆岩石平均裂隙带，取受注体积的4%； β——有效充填系数，取0.9； M——浆液结石率，取0.85； 经计算，累计需注入浆液体积为244m3。本次预注浆主要以单位水泥浆为主，少量使用C-S双液浆，预计水玻璃占总注入浆液体积的5%，则： 单液浆体积为： V单=V总×95% =244×0.95=232m3 水玻璃的体积为： V双=V总×5% =244×0.05=12m3 单液水泥浆水灰比平均按0.75:1计算，则需P.O42.5普硅水泥216吨。 水玻璃按40Be计算，共比重为1.32，则需水玻璃的重量： GS=VS×1.32 =12×1.32= 15.8(t) 实际材料消耗量应根据现场注浆效果进一