5 -新上海一号矿井副井注浆堵水工程施工作业规程 12.1安全文明施工保证体系 ........................................................................................... 16 12.2安全教育 ................................................................................................................... 17 12.3、环境保护措施 ........................................................................................................ 17 12.4临时工作盘安装使用安全措施 ............................................................................... 18 12.5井筒内各种管线保护措施 ....................................................................................... 18 12.6提升信号管理保障措施 ........................................................................................... 19 12.7水、电准备保障措施 ............................................................................................... 19 12.8风、水、下浆管及动力电缆、信号线敷设及拆除措施。 ................................... 20 12.9注浆期间保证井壁安全措施 ................................................................................... 21 12.10保证施工人员安全措施 ......................................................................................... 21 12.10.1一般规定 ............................................................................................................ 21 12.11井筒内焊接安全措施 ............................................................................................. 22 12.12紧急情况下副井恢复提升的应急措施 ................................................................. 23 12.13上下井工具物品清点制度 .................................................................................... 23
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6 -新上海一号矿井副井注浆堵水工程施工作业规程 1.新上海一号矿井副井井筒概况
新上海一号煤矿设计生产能力为400万吨/年,立井开拓,在工业广场内布置主、
副、风三个井筒,采用全深冻结法施工。其中副井井筒井口设计标高+1317.05m,净直径8.0m,净断面50.24m2,深度为547m,冻结深度554m。
外壁采用C30混凝土,厚度400mm;井筒0~100m段,内壁采用C30混凝土,厚度500mm;井筒100~200m段,内壁采用C40混凝土,厚度500mm;井筒200~300m段,内壁采用C60混凝土,厚度500mm;井筒300~390 m段,内壁采用C60混凝土,厚度800mm;井筒390~476 m段,内壁采用C80混凝土,厚度800mm。
2.水文地质及工程地质情况
2.1副井井筒地质及水文地质情况
1)、VI含(382.15~388.80m)
五煤底板以下砂岩,由1~3层砂岩组成,厚3.30~5.85m。砂岩细~粗粒,薄~中层,灰绿、灰白色,成分以石英、长石为主,含云母。泥质胶结为主,胶结程度不高,硬度低,近平行及波状层理,含植物叶处化石,夹煤线,该含水层单位涌水量q为0.0016~0.0027L/s.m,渗透系数K为0.02240~0.0390lm/d,导水系数T为0.1287~0.1885m2/d,为弱含水层。井筒涌水量为2.88m3/h。 2)、VII含(412.75~428.84m)
八煤顶底板砂岩,各由3层砂岩组成,厚10.75~16.06m。砂岩细~粗粒,灰白色,成分以石英、长石为主,含云母,分选性差,泥质胶结为主,胶结程度差,硬度不高,手搓易碎,局部钙质胶结,硬度较高。平行及波状层理,夹煤线。该含水层单位涌水量q为0.0052~0.0099L/s.m,渗透系数K为0.02860~0.0662m/d,导水系数T为0.4593~0.9308m2/d,为弱含水层。井筒涌水量为14.28m3/h。 3)、VIII含(454.70~463.91m)
十二煤顶底板砂岩,由1~3层砂岩组成,厚9.21~13.80m。砂岩细~粗粒,灰白色,分选性差,泥质胶结,胶结程度不高,松软易碎,平行及交错层理。该含水层单位涌水量q为0.0046~0.0075L/s.m,渗透系数K为0.04415~0.05014m/d,导水系数T为0.4154~0.6916m2/d,为弱含水层。井筒涌水量为9.17m3/h。 4)、IX含(482.50~501.60m)
即十五煤顶底板砂岩,各由2层砂岩组成,厚13.26~15.71m。砂岩为细砂岩,灰~灰白色,成分以石英、长石为主,含少量云母,分选性差,泥质胶结,硬度不高,手搓易碎,平行及波状层理,夹煤线。局部钙质胶结,硬度较高。该含水层单位涌水量q为0.0039~0.0062L/s.m,渗透系数K为0.02582~0.04020m/d,导水系数T为0.3426~0.5519m2/d,为弱含水层。井筒涌水量为12.77m3/h。 5)、X含(507.40~518.80m)
即十六煤顶底板砂岩,由1~2层砂岩组成,厚4.40~10.26m。砂岩为细砂岩,灰白色,成分以石英、长石为主,含白云母。分选性差,泥质胶结为主,胶结程度不高,硬度
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7 -新上海一号矿井副井注浆堵水工程施工作业规程 低,松软易碎。局部钙质胶结,胶结程度好,硬度高,平行及交错层理。该含水层单
位涌水量qyl 0。0013~0。0053L/s.m,渗透系数K为0.02670~0.06508m/d,导水系数T为0.1175~0.5174m2/d,为弱含水层。井筒涌水量为12.24m3/h。 6)、XI含(536.90~545.20m)
十八煤顶板砂岩,为1层粗砂岩,厚8.30~9.30m,粗砂岩呈灰白色,成分以石英、长石为主,含云母。分选性差,泥质胶结为主,胶结程度不高,硬度低,松软易碎,局部钙质胶结,胶结程度好,硬度高。该含水层单位涌水量q为0.0052~0.0099L/s.m,渗透系数K为0.05166~0.12039m/d,导水系数T为0.4804~0.9992m2/d,为弱含水层。井筒涌水量为22.62m3/h。
2.2副井马头门地质及水文地质情况
副井马头门开口位置在副井井筒(井口为±0m)-429.84m~-437.05m处。根据新上海一号煤矿副井井筒检查孔资料及施工素描资料分析,副井马头门所穿越的岩层从上到下依次为粗砂岩(4.75m)、九煤(0.8m)、砂质泥岩(6.96m)、细砂岩(2m)。粗砂岩(九煤顶板),泥质胶结,胶结程度差,松散易碎,属含水层。砂质泥岩(九煤底板),成分以粘土矿物为主,泥质胶结且胶结程度不高,遇水易泥化;硬度不高,手搓易碎,断口较平坦,近垂直裂隙。细砂岩,厚度为2m,上部粒度较粗,钙质胶结,较硬,下部粒度较细,含泥质。 2.3副井井筒涌水情况
随着井筒逐渐解冻,井筒涌水量逐渐增大,目前井筒涌水量已达 10m/h,具体分布在井深 m至井深 m范围内井壁涌水,涌水量达 m3/h
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3.新上海一号矿井副井井筒注浆堵水方案选择
根据新上海一号矿井副井井壁条件和注浆水文地质条件,新上海一号矿井副井井壁注浆堵水方案选择高低压结合、深浅孔并用、复合、诱导注浆直接堵水的方式。
4. 副井井筒注浆堵水设计
4.1注浆范围
根据副井注浆水文地质条件及现出水段分布情况,副井井筒井壁注浆范围为井深137m至井深437m m(300m)
具体段高划分为:
第一注浆段高213m(井深137~350m);
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8 -新上海一号矿井副井注浆堵水工程施工作业规程 第二注浆段高50m(井深350~400m);
第三注浆段高37m(井深400-~437m)
4.2注浆方式
首先采用下行式注浆方式,对1、3注浆段高范围的明显出水点进行壁间注浆直接堵水;对2注浆段高进行壁后帷幕注浆封水、然后再采用上行式注浆方式,对1-3注浆段高进行壁间复注封水。 4.3注浆参数
注浆压力的确定取决于以下两个方面的因素:
a、 注浆压力的大小应能满足浆液克服水压而进入待注岩层体中,一般取静水压力的 1.5-2倍,即2-8Mpa。
b、井壁承受压力的能力又限制了注浆压力。一般地井壁强度能够承受的压力范围可用以下公式确定:
P=K(E2+2R0E)/2(R0+E)2 综合考虑:
第一注浆段高正常注浆压力3.5 Mpa、 终压4.5 Mpa. 第二注浆段高正常注浆压力4Mpa、 终压5Mpa 第三注浆段高正常注浆压力5 Mpa、 终压6Mpa
4.4注浆材料选择
本次注浆工程的特点是:
(1)新上海一号矿井副井井筒涌水段范围大,水压高(5Mpa)
(2) 注浆水文地质条件为下白垩系地层,是一种半生不熟的地层,含水层组多以孔隙水为主,
针对本次注浆工程特点,注浆材料选择:单液水泥浆、水泥-水玻璃双液浆、化学浆
4.4.1单液水泥浆的原材料: a、选择42.5R普通硅酸盐水泥
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9 -新上海一号矿井副井注浆堵水工程施工作业规程 4.4.2水泥-水玻璃双液浆的原材料:
水泥选择42.5R普通硅酸盐水泥,水玻璃选择模数为2.8~3.2,浓度为40Be的碱性水玻璃。水泥浆配合比如下:
水灰比 0.5:1 0.6:1 0.75:1 1:1 水泥(袋) 24 22 19 15 水(升) 600 660 712 750 制成浆量 1.000 1.023 1.029 1.000 水泥-水玻璃双液浆可根据注浆水文地质条件灵活配制,一般控制在1:(0.2—0.6).
4.4.3化学注浆采用的材料:
改性脲醛树脂、丙烯酸胺为主剂,N--N’亚甲基双丙烯酸胺及一些添加剂为辅助剂的化学浆液。改性脲醛树脂浆液在物理性能(粘度、胶凝时间、聚合特点等)、强度性能(粘结强度、固砂强度)及高渗透性等方面可以满足该项工程固结防渗的要求。另一方面,改性脲醛树脂浆液具有稳定性较好、挥发性较低、析水程度小,在煤矿井下可以安全使用。
不同条件下的试验结果表明,改性脲醛树脂的渗透性、胶凝时间可以通过改变浆液浓度进行有效控制,在对粘结强度和抗渗性能不产生较大影响情况下,浆液的浓度具有较宽的调节幅度,这样使浆液的应用范围具有很大的扩展性,井下应用时,可根据具体地质条件和工程应用目的进行适当调节。其主要技术性能指标如下:
A、浆液浓度的调节范围:10%~50%; B、起始粘度:1.7~15cp(20~C); C、粘结强度:1.7~3.7Mpa; D、固砂强度:1.2~6Mpa; E、抗渗透性:10-5~10-8m/s;
F、起凝时间:(以呈絮凝为准)1’5”~35’20”; G、胶凝时间:(呈固体状)3’10” ~447’30”
根据新上海一号矿井副井井壁条件和注浆水文地质条件:
注浆材料选择:单液水泥浆、水泥-水玻璃双液浆、改性脲醛树脂化学浆
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