一、工程概況

新義煤礦為120萬T/年的礦井，付井井筒用普通鑿井法施工，其技術(shù)特征為：井深704.0m，井筒凈直徑ф6m，表土段厚約19.8m，基巖段厚約684.2m?；鶐r段井壁厚度：0~61.8m，井壁厚500mm，砼標號C30。61.8~480.0m，井壁厚約450mm，砼標號C30。480.0~704.0m ，井壁厚約600mm，砼標號C40。井筒施工中井深410.0m~520.9m伴生一高角度斷層，斷層破碎帶寬度0.5~0.8m，斷層破碎帶涌水量Q=32.0T/h左右。注漿封水后因斷層破碎帶膨脹力作用，致使井壁發(fā)生四次破裂，井壁破裂位置為：441.0~446.0m破裂面積2× 3.2m;451.0~446.0m破裂面積5×2.0m;56.0~451.0m破裂面積2× 3.2m ;436.0~441.0m破裂面積3.3×3.2m。井壁返修后對此段井壁及井筒穿越斷層井壁段井壁采取錨、網(wǎng)、工字鋼加固技術(shù)措施，即井深410.0m~450.0m采用樹脂錨桿、網(wǎng)加固，錨桿為ф20×3500mm、ф6金屬網(wǎng)網(wǎng)格80×80mm，井深480.0~523.8井壁采用11#礦用工字鋼，間距1.2m , 局部綁扎鋼筋，砼標號為C40。

付井井筒施工已完成，在井筒施工過程中因穿巨厚層狀平頂山砂巖及構(gòu)造，對井壁壁后進行了數(shù)次注漿(其中平頂山砂巖含水層井深160.0~197.0m段注漿9次，構(gòu)造帶段注漿3次)，目前井筒涌水量Q=54.6T/h。

二、地質(zhì)、水文地質(zhì)

付井井筒施工第四系、二迭系上、下石盒子組、山西組煤系地層，它所處的圍巖均由下列巖性組成：1)第四系黃土 2)二迭系均由紅色、紫紅色泥巖、灰色砂質(zhì)泥巖、灰色細粒砂巖、白色中粒砂巖、粗粒砂巖組成。其中平頂山砂巖為中粒、粗粒、細粒砂巖組成，厚度為57.5m，硅質(zhì)膠結(jié)，裂隙發(fā)育，全井筒穿過砂巖所占比例38.9%。井筒在井深410.0m~520.9m伴生一高角度斷層，穿過井筒長度約110.9 m。斷層產(chǎn)狀：N40~50°E SE∠88° H=7.2m，斷層破碎帶寬度0.5~0.8m。斷層破碎帶由斷層角礫及斷層泥質(zhì)組成，泥質(zhì)膠結(jié)，遇水具有膨脹性。巖層產(chǎn)狀：N45°E SE∠9°。

水文地質(zhì)概況：付井井筒施工前沒有施工井檢孔，均依據(jù)1003號孔指導施工。施工中揭露厚薄不均的含水層較多，涌水量最大達到Q=80T/h，其中主要含水層段為平頂山巨厚砂巖含水層段及構(gòu)造帶含水層段。平頂山巨厚砂巖含水層砂巖厚約57.5m，含水層最大涌水量Q=80T/h，斷層破碎帶最大涌水量Q=32T/h。依據(jù)井筒巖性原始寫實，細、中、粗粒砂巖厚度超過5.0 m以上8層，超過10 m以上8層，20.0 m 以上2層，細、中、粗粒砂巖約占砂巖總厚度的38.9%。加之斷層面沿井筒延續(xù)110.9m而結(jié)束，形成較為復雜的水文條件。經(jīng)付井井筒的數(shù)次注漿現(xiàn)井筒總的漏水量Q=54.6T/h，其中平頂山砂巖含水量層漏水量Q=20.3T/h，構(gòu)造含水層段及下伏砂巖含水層漏水量Q=34.3T/h。

三、注漿方案

鑒于付井井筒所穿平頂山砂巖含水層厚度大、顆粒粗、孔隙度大、富水性較好，裂隙發(fā)育、水頭值高，井筒所穿高角度斷層，沿井筒距離長，斷層破碎帶寬，膠結(jié)遇水膨脹的特點，加之對平頂山砂巖含水層段9次壁后注漿，對斷層破碎帶3次壁后注漿，以及構(gòu)造破碎帶膨脹作用，曾使井筒井壁發(fā)生了不同程度、不同部位的壓裂、突出。依據(jù)付井井筒賦存的地質(zhì)、水文地質(zhì)、構(gòu)造地質(zhì)條件及《礦山井巷工程及驗收規(guī)范》“第3、7、6條：井筒建成后的總漏水量不得大于6m3/h，井壁不得有0.5m3/h以上的集中漏水孔”驗收標準，結(jié)合現(xiàn)井筒基巖段的漏水狀況，注漿方案選擇如下:

1、注漿區(qū)段的確定及樹脂錨桿加固段的確定

依據(jù)注漿目的，此次注漿為安裝前的井筒最后一次竣工注漿，原則上對全井筒所有漏水點進行壁后注漿。前述井筒賦存地質(zhì)、水文地質(zhì)、構(gòu)造地質(zhì)條件及井筒含水層段的分布，又在前期數(shù)次壁后注漿使井壁發(fā)生不同程度的破裂，增添了不同程度的人為裂縫，存在著不同程度的細小裂縫漏水，以及砼接茬存在不同程度的漏水，風窩麻面片狀漏水。為此本次注漿將明顯出水點，片狀漏水，砼接茬漏水，破裂縫漏水作為全井筒重點處理注漿外，將平頂山砂巖含水層段160.0m~197.0m，井筒穿構(gòu)造段410.0m~520.9m含水層作為本次井筒壁后注漿的重點區(qū)段。若在構(gòu)造段依據(jù)井筒于構(gòu)造接觸位置、受力概況，在注漿過程中認為井壁強度而無法承受注漿壓力、破碎帶膨脹力時，為防止井壁壓裂發(fā)生破壞，而依據(jù)實際情況用樹脂錨桿進行加固后進行注漿。

2、注漿施工方案的選擇

依據(jù)井筒實地觀測漏水狀況及井壁穿過構(gòu)造段的分布范圍，以及井壁不同井深含水層的厚度，富水性，注漿方案選擇如下：

1)、付井井筒壁后注漿漿液性質(zhì)原則上選用水泥漿、水玻璃漿雙液漿液進行處理。

2)、對平頂山砂巖數(shù)次注漿含水層段即160.0 m ~197.0 m段采用均勻布孔、深孔誘導，復合注漿方式對壁后和含水層進行帷封堵水。

3)、對井筒構(gòu)造段即410.0 m ~520.9 m段依據(jù)井壁漏水位置、于構(gòu)造的相互空間位置、井壁受力狀況等因素綜合分析后，選擇方案原則為：采用先錨固，后封水。

4)、除平頂山砂巖數(shù)次注漿段及井筒構(gòu)造段外，其余井壁完整段含水層漏水采用中深孔直接堵水。

5)、采用深孔透導、復合注漿方式注漿段，注漿漿液采用單、雙液結(jié)合注漿方式。

3、注漿孔的布置及布孔方式的選擇

注漿孔的布置及布孔方式的選擇，應依據(jù)實測漏水點及井壁不同形式出水、漏水點井壁質(zhì)量及地質(zhì)、水文地質(zhì)條件等因素選擇。為此對井壁片狀漏水，砼接茬縫漏水采用深、淺孔結(jié)合方式，孔排距1.0×1.5 m，孔深3.5m~1.5 m。對井壁質(zhì)量較好段明顯出水點對點布孔直接堵水，孔深2.5 m。對井壁質(zhì)量較差又多次進行壁后注漿形成井壁大面積滲流的含水層段，采用深孔均勻布孔方式，孔排距2.0×2.0 m，孔深3.5 m。對構(gòu)造段井壁漏水采用深孔均勻布孔方式，孔排距2×2.0 m，孔深3.5 m。布孔形式均為三花孔。井壁需進行樹脂錨桿加固時孔排距1.0×1.0 m，錨桿選用ф20×3300mm。

4、注漿插管長度的確定

采用深孔注漿時，注漿插管長度1.5m;淺孔注漿時，注漿插管長度0.70m。

5、注漿材料的選擇

依據(jù)井筒注漿堵水的性質(zhì)，選擇水泥—水玻璃雙液注漿方案，其目的加快漿液凝膠速度，縮短凝膠時間，快速封堵井壁漏水，增加井壁強度，減少材料浪費提高堵水效果，縮短注漿工期。依據(jù)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件及井壁部分段落注漿次數(shù)造成井壁細小裂縫或風窩麻面漏水狀況，本次注漿材料選擇如下規(guī)格的水泥及水玻璃：

水泥：選擇普通新鮮硅酸鹽42.5mPa水泥

水玻璃：選擇45Be、 M=2.8~3.2之間的玻璃水

6、注漿參數(shù)的選擇

1)、注漿漿液的配比

a、水泥漿液水灰比的選擇

依據(jù)井壁漏水狀況及壁后注漿要求，本次注漿依據(jù)井壁的不同漏水狀況，不同井壁質(zhì)量，不同的造孔深度來選擇漿液配比，其水灰比范圍3：1~1：1。在注漿施工過程中可依據(jù)井壁質(zhì)量及漏水量的大小、封水加固的要求，選擇適當水泥漿的水灰比，有效的增加堵水效果，預防漿液流失造成浪費。

b、水泥漿—水玻璃漿液體積比(C：S)的選擇

C：S體積比對漿液膠凝時間，結(jié)石體抗壓強度、封水效果、材料消耗有直接影響。依據(jù)井壁質(zhì)量、漏水狀態(tài)、造孔深淺，適時掌握不同C：S體積比均能收到良好的注漿效果，為此選擇C：S體積比在1：0.3~1：0.6之間，注漿時依據(jù)封水條件作調(diào)整。

2)注漿壓力的確定

依據(jù)付井井筒受注點的靜水壓力選用下列公式進行計算：

PC=PO+(5~8)

式中： PC—注漿終壓 ;

PO—受注點靜水壓力;

(5~8)—壓力系數(shù);

注漿終壓是隨著井深的增加而不斷變化的，它隨著受注點靜水壓力不同而有不同的注漿終壓。此次注漿將井口鎖口盤為井深的始點，利用井內(nèi)懸掛的測繩來計算井筒不同深度注漿的終壓。壓力系數(shù)的選擇可依據(jù)井壁的質(zhì)量來選擇，井壁質(zhì)量好，造孔深度較大時選擇大壓力系數(shù);反之選擇小壓力系數(shù)。

3)漿液擴散半徑選擇及注漿孔孔數(shù)的確定

依據(jù)井筒注漿目的根據(jù)所揭露砂巖含水層裂隙發(fā)育程度以及漿液濃度的選擇，將漿液的擴散半徑選擇為1.5 m即可。

注漿孔數(shù)的確定，依據(jù)受注不同的地質(zhì)、水文地質(zhì)、構(gòu)造地質(zhì)條件段高，布孔孔數(shù)采用加權(quán)平均值的方法，即注漿孔的孔排距平均為2.0×2.0 m，孔深平均為2.0 m，其受注段的段高取266.0 m，共布置133排注漿孔，每排9個孔,共預計布置注漿孔1250個(錨桿加固孔依據(jù)井壁實際情況現(xiàn)場定)。

4)漿液的注入量預計

5)注漿材料預計

若水泥漿水灰比按1：1計算,C:S體積比按1:0.4計算，則水泥量為104.0t,水玻璃76.6t,故本次付井井筒壁后注漿所需水泥、水玻璃預估：新鮮普通硅酸鹽水泥42.5 mpa 104.0T，水玻璃45Be、 m=2.8~3.2 77 .0 T。

四、提高注漿漿液凝膠速度的措施

依據(jù)井壁質(zhì)量提高封水效果，適當提高漿液的凝膠速度，在水泥漿液中加速凝劑Ca(oH)2，加快於水玻璃的反應速度 ，膠凝體很快增加，凝固時間縮短。為此依據(jù)井筒的漏水狀況，結(jié)合井壁質(zhì)量，本次注漿采用添加Ca(oH)2的方法來加快漿液凝膠的時間，Ca(oH)2的用量約為水泥重量的10%即可。

五、注漿施工順序的選擇

1、注漿施工順序為下行式，避免井壁漏水量較大給施工帶來不利因素及工作環(huán)境，便于觀察井壁的漏水位置及井壁質(zhì)量狀況。

2、對平頂山砂巖160.0~197.0m均勻布孔施注時，注漿施工順序為下行式，造孔、注漿完成一排孔后，再施注下一排孔。完成此段注漿工作后，上行檢查注漿，然后下行施注下伏井壁漏水。

3、對井筒穿構(gòu)造410.0~520.9m段井壁漏水結(jié)合井壁於構(gòu)造的接觸斷面、漏水部位，綜合分析井壁受力后，確認為該段井壁應進行錨固并確定錨固范圍，方可在注漿封水的部位遵循先錨固后注漿的原則進行錨固，錨固采用上行式，注漿采用下行式。

4、待達到設計位置后采用上行式的方式進行檢查注漿，最后達到規(guī)定的驗收標準。

六、施工組織管理。

施工組織及人員配備一覽表

2、注漿作業(yè)設施　　　為了確保注漿順利進行，保證注漿人員的施工安全，注漿工作位置設置在井筒工作吊盤的二層盤上，吊盤外緣距井壁之間間距不得大于150mm，吊盤二層盤上在吊盤外緣有合頁門時，工作時打開合頁門與井壁接觸。九、注漿工藝流程　　　本次注漿采用吊桶送運注漿材料，工作地點人工攪拌的方法直接由注漿泵吸入泵內(nèi)壓到被施注的砼壁?！　　?、注漿前的準備工作　　　1）首先由測量給出一個標準基準點，以此點懸掛測繩以便于準確掌握注漿進度于不同井深位置地質(zhì)、水文地質(zhì)概況，確定受注點的注漿終壓、注漿方式、方法?！　　?）準備合適的遮擋吊盤喇叭口的材料，如木板則厚度不得小于70 mm，遮蓋時且將木板連成一個整體。　　　3）井筒涌水量或淋水較大時要準備有遮蓋水泥、水玻璃風筒布?！　　?）對各種類型的注漿、造孔設備進行維修，配齊易損零配件，保證有備用零配件，包括出漿管、壓力表、不同規(guī)格型號的閥座，測試安全閥靈活可靠?！　　?）注漿記錄齊全、試驗記錄齊全?！　　?）注漿所用工用具齊全，有備用。如和灰桶、道釘、破布、閥門、各種型號的注漿插管、木楔、特殊道釘?！　　?、注漿作業(yè)　　　1）、注漿造孔時，結(jié)合井壁質(zhì)量，漏水量的大小，決定造孔的深度，確定注漿插管的長度。2）注漿造孔時應注意觀察孔內(nèi)的情況，如孔內(nèi)出水位置、水量、顏色、壓力等，并詳細的記錄注漿孔在井壁上的實際分布情況，并在注漿作業(yè)中按操作規(guī)程對設備進行維修及保養(yǎng)。　　　3）注漿前依據(jù)孔內(nèi)涌水量的大小調(diào)整漿液的水灰比，依據(jù)造孔深度確定的方案適時改變漿液的性質(zhì)?！　　?）若在注漿過程中單孔進漿量較大時，當壓力不變并連續(xù)進漿的情況下，應調(diào)濃一級的漿液并加快漿液速凝?！　　?）注漿前不管選用長插管、短插管時，必須將插管用破布纏好，用道釘固定好后方可進行壓水及注漿工作。　　　6）若選用長插管時，插管露出井壁長度不大于30mm（此注漿插管不拔出）。　　　7）漿液級配總的原則為：稀漿—濃漿—稀漿?！　　?）注漿過程中通過漿液濃度的調(diào)配原則，孔內(nèi)表現(xiàn)壓力緩緩上升，吸漿量逐漸減少并封堵漏水，即可結(jié)束本孔注漿。3、結(jié)束注漿　　　注漿結(jié)束后，或中途停止注漿及中途處理注漿設備或管路故障時，都要將注漿泵內(nèi)、管內(nèi)沖洗干凈，預防漿液沉淀凝固堵塞管子或泵。將剩余漿液用小桶倒入罐內(nèi)，提升井口外進行處理，不得倒入井底。十、施注質(zhì)量、安全技術(shù)措施　　　1、參加注漿的工作人員須認真學習注漿施工措施，明確注漿方案、施工方法、施工順序，嚴格施工保質(zhì)保量?！　　?、注漿泵及注漿工用具上、下井必須拴牢綁好，懸吊注漿泵的鋼絲繩套的卡子一定要上緊，起吊前必須經(jīng)核查后方可使用起吊。并且所有設備、機具、材料運送時絞車都必須慢速行駛?！　　?、此次注漿在工作吊盤的二層盤上進行，下到工作盤上的注漿設備、造孔設備等機用具以及注漿材料擺放合理，造孔設備不得豎直靠在井壁上，防止歪倒傷人或墜入井下?！　　?、對維修注漿泵的工用具應放在專用的小桶內(nèi)，并放在較穩(wěn)定的地點。注漿插管、道釘、破布也要放穩(wěn)防止墜落井下?！　　?、由于采用雙液注漿，散落的灰漿具有很光滑的性能，在堵漏工作時為防止腳底打滑而發(fā)生意外，參加吊盤注漿的工作人員必須佩帶保險帶。參加注漿人員必須戴防護眼罩，防止?jié){液噴入眼內(nèi)。注漿工作中必須戴防護手套?！　　?、在造孔完成后將注漿插管用破布纏緊后，塞入孔內(nèi)并用大錘將四周用道釘固定緊，待檢查后方可進行注漿工作?！　　?、造孔的方法為：均勻布孔時，一次施工一圈孔，注漿完成后施工下一圈孔。對點造孔時可造一孔或數(shù)孔然后進行注漿，造孔時必須濕式鑿孔，謹防孔內(nèi)巖粉卡鉆桿?！　　?、注漿工作中注漿插管后方嚴禁站人或干其它工作，謹防注漿孔內(nèi)壓力大時將插管頂出傷人。并堅持在注漿施工中使用42.5mpa普通新鮮硅酸鹽水泥?！　　?、因工作吊盤空間較小，每次下到工作盤上的水泥不宜過多，并將水泥堆放在專用的架板上，上面用風筒布蓋起來，防止水大淋濕結(jié)塊失效造成浪費?！　　?0、運送玻璃水用25kg裝塑料桶運送，注漿期間必須有專用的風水管路，并且隨工作盤的移動而移動。井中所有的管路接頭必須符合注漿工作的要求，保證注漿工作的正常進行及注漿工作的安全?！　　?1、對完成注漿的注漿孔或不進漿的注漿孔應將注漿插管拔出，拔出后應及時用塑膠泥封堵，并用炮棍或錘把將孔內(nèi)用塑膠泥搗實、抹平，在井壁不得留有痕跡，待處理完成后方可進行下一圈孔的注漿工作?！　　?2、注漿工作盤照明必須充分，通風良好。工作盤上必須有專職信號工，信號井上、下必須統(tǒng)一?！　　?3、在注漿工作中必須有專人嚴密觀察井壁的變化情況，以及注漿孔內(nèi)的壓力、進漿量的大小、泵子的運轉(zhuǎn)狀況、發(fā)現(xiàn)或發(fā)生異常時立即停止注漿，待檢查及處理后方可繼續(xù)進行工作?！　　?4、注漿工作中要作好原始注漿記錄，認真仔細填寫表格中的每一項內(nèi)容，通過井內(nèi)測繩作好任一段處位置的布孔示意圖?！　　?5、注漿完成后或注漿過程中若有其它問題待處理時，必須將注漿泵及管路用清水沖洗干凈，以免漿液凝固堵塞管子及注漿泵?！　　?6、為了防止?jié){液中混入紙片及水泥硬塊、雜物而堵塞泵子及管路，在吸漿桶中的漿液要進行過慮?！　　?7注漿過程中必須注意觀察注漿壓力，謹防壓力過高壓破井壁，嚴格按設計注漿終壓施注?！　　?8、對于注漿泵高壓出漿管使用前必須認真檢查，防止管外橡膠老化強度降低，注漿工作中極易從管接頭處發(fā)生爆裂出現(xiàn)意外，為此使用前需認真檢查，嚴禁使用這種類型的高壓注漿管?！　　?9、由于井壁振搗不佳或壁后涌水量將水泥漿液沖失而出現(xiàn)的風窩麻面，造孔孔徑變大時，應加工特殊型號道釘處理和固定注漿插管?！　　?0、注漿工作前由機電組織力量對地面穩(wěn)車機械運轉(zhuǎn)部分、電氣部分進行仔細認真的檢修維護，并作試運轉(zhuǎn)后方可轉(zhuǎn)入到井內(nèi)注漿工作。在吊盤提、退過程中每臺穩(wěn)車運行時必須有電工、鉗工等機電人員監(jiān)護，否則不得吊盤運行。吊盤提、退時嚴格按操作規(guī)程執(zhí)行操作，在注漿造孔工作時，工作吊盤必須用大木楔進行固定。　　　21、提、退吊盤時，井下工作盤上的工作人員必須要將保險帶拴在吊盤牢固的地方或鋼絲繩上。若不佩帶保險帶不得提、退吊盤。工作人員上、下井時必須佩帶保險帶否則不得入井?！　　?2、地面井口接風、水管路、綁扎電纜時，工用具必須有生根繩且栓牢綁好。螺栓、螺帽放在木盆內(nèi)。管子周圍用遮蓋物堵嚴，謹防落物?！　　?3井筒穿過構(gòu)造段井壁漏水若需要用樹脂錨桿加固井壁時，對錨桿孔內(nèi)的出水，采用先將樹脂錨桿安裝完成后，距錨桿孔500mm的位置重新造孔穿透錨桿孔，然后插管進行注漿?！　　?4、對井深410.0—450.0m錨桿掛網(wǎng)加固段涌水的處理，因網(wǎng)格較小影響造孔、堵漏、觀察井壁等工作，注漿工作時若有必要將其網(wǎng)拆除后對井壁漏水進行處理?！　　?5、為減少錨桿孔出水治水難度，安裝樹脂錨桿時在錨桿托盤下墊比托盤周邊大于10mm，厚3mm的橡膠墊，然后將托盤用螺帽上緊。工作吊盤每運行一次，絞車房必須對一次工作吊盤的位置，以免發(fā)生意外。十一、注漿泵操作規(guī)程、吊盤運行操作規(guī)程　　　注漿泵操作規(guī)程另行制定學習?！　　〉醣P運行操作規(guī)程由礦建制定組織學習。十二、注漿材料一覽表（附注漿材料一覽表）