青云煤业主井井筒工作面打钻注浆施工安全技术措施
一、工程概况
主立井井筒设计净直径Φ5.5m,井筒工程量为695.8m,基岩段为素砼支护,支护厚度为400mm,砼强度C30;
主立井井筒现成井133m。2012年2月12日6点10分伞钻打眼,共打三个钻孔,在钻孔4m左右都出水,根据经验感觉涌水量大,项目部派技术人员下井观察实际情况,6点30向青云煤业项目部、监理部汇报有关情况。然后将伞钻提到井口,7点30分施工、建设、监理三方共同下井实测涌水量,经实测涌水量为每小时40.144m3。现共有三个钻孔出水,出水工作面标高+855.5m。
二、方案的确定
首先对现出水的3个钻孔进行注浆,然后利用潜孔钻机打钻检验水浆效果,如出水继续进行注浆,打钻深度46m。
三、设备选型
1、钻机
DZ100型潜孔钻机2台,钻注工具一套,倒链一套。
2、注浆泵
YSB-250/120一台,KBY-50/120一台,搅拌机一台,储浆池两个,清水罐一个,水玻璃罐一个。
四、探水工作
探水工作使用DZ100型潜孔钻机钻孔,首先要搭设工作平台,将潜孔钻机用扒锯固定在工作平台上,然后按下列参数进行探水工作。
1、工作平台
木结构, 150×150mm×3m方木。搭设工作平台时,应先对探孔编号,以合理布置平台,布置原则以不影响施工探孔。
2、探水参数
①探眼个数
4个(1#、3#、5#、7#),1#孔布置在岩石倾斜上方,其他孔按顺时针方向布置。
②探眼深度
46m
③布眼方式
同心圆径向斜孔,角度α=3o
④开口圆径和间距
D=5m,L=3.92m
⑤在4个探孔钻探深度到预定深度的过程中,若单孔涌水量小于5m3/h,可继续钻探,等探到预定深度后,再进行工作面预注浆;如果单孔涌水量超过5m3/h,应立即停钻,采用工作面预注浆封水。
五、工作面预注浆
本次工作面预注浆采取预留岩帽作为止浆垫,要固定好钻孔孔口管,钻孔注浆前首先加固止浆垫。工作面预注浆采用单、双液结合方式,即:先注单液水泥浆,当注浆量过大时,如仍不显示压力,即改用水泥—水玻璃浆液。可将注浆站设在地面井口附近。
1、布孔参数
①注浆段高
46m
②孔数
8个
③布孔方式
同心圆径向斜孔,角度α=3o
④开口圈径向斜孔
D=5 m,L=1.96 m
⑤在工作面预注浆时,由于角度α与开口圆径与探水时相符,所以可利用探水时的探孔,根据间距,正好在1#、3#孔间布2#孔;3#、5#孔间布4#孔;在5#、7#孔间布6#孔,于7#、1#孔间布8#孔。
2、止浆岩帽
①止浆岩帽厚度
B=Po·D/4[τ]
式中:
B—止浆岩帽厚度,(5.5m)。
Po—注浆终压,取静水压的3倍;取2.4Mpa
D—井筒净直径,5.5m。
[τ]—岩石抗剪强度,层状砂岩,取1.2Mpa。
②止浆岩帽的强度要求
搭好工作平台后,打开口钻采用φ130mm钻头钻进2.0m,然后采用φ108mm无缝钢管作为孔口管,孔口管外壁焊接几圈φ6㎜盘条,孔口管带高压阀门,采用双液固定;待凝固后钻眼至2.5m—7.5m,然后注单液水泥浆加固止浆岩帽,打一个孔注一个孔,全部注完后并养护至少24小时,止浆岩帽即可以承受注浆压力。
3.注浆参数
①设计终压
Po=3Hr/10
式中:
Po—注浆终压,2.4Mpa。
H—注浆工作面至静止水位的水柱高度80m。
R—水的比重,取1。
②注入量(以10米为单位,视实际注浆段高乘以一定系数而定)
Q=π(r+H/2tgα+R)2×H×N×λ×η/M
式中:
Q—预注水泥浆用量。
r—井筒荒径,取3.2m。
H—注浆段高,10m。
α—倾斜角度,α=3°。
R—浆液扩散半径,6m。
N—岩石裂隙率,取3%。
λ—浆液损失系数,取1.3。
η—裂隙充填率,取95%。
M—浆液结石率,取0.9。
③注浆分段高
原则上一次钻注全深,但当钻孔有裂隙卡钻或者岩蕊破碎塌孔时,或者钻孔单孔出水量达到5m3/h,应立即注浆,注浆后扫孔继续钻进。
④钻注顺序
单孔段交替钻注。分单号组与双号组,先施工单号孔组,再施工双号孔组,利用后施工钻孔检查前期施工钻孔的钻注效果,最后一个孔全孔扫孔,并加深2米作为全注段的检查孔。
⑤浆液材料及浓度配合比
a、注浆材料