铁矿主井工程施工技术措施样本.doc

马鞭山铁矿主井-240m以上
涌水治理施工技术方法

铜陵中全部矿山建设有限责任企业马鞭山项目部
二00九年四月十六日

1 工程现实状况
马鞭山铁矿主井恢复施工工作于2月6日施工人员进场，3月21日开始井筒排水，现在作业面已经恢复并进行井底清理，多种器材已经落实到位，井壁局部注浆堵水工作已经展开。因井筒内涌水量太大，施工条件恶劣，进展缓慢。从观察情况看，-240m以上井筒总体情况是：
—— -237m以上井壁混凝土观感质量很好，整体模板浇筑时井壁接茬严密；
—— -237m以上原施工单位已经进行过局部壁后注浆；
—— 现在实测全井最大涌水量为99.6m3/h，正常涌水量为75m3/h。
—— 涌水分布大致情况是：第一道集水圈（约在井深150m处）以上约为10~15m3/h，且已基础进入第一道集水圈；第二道集水圈（约在井深195m处）以上约为10~15m3/h，且已基础进入第二道集水圈；井深195m以下井壁上约为20m3/h左右，涌水直接进入井底作业面；257米左右井壁接茬有较为显著集中涌水；井底作业面发觉2条开放性导水裂隙且涌水显著，作业面4个浅孔探水孔（已安装孔口管但其中1个已经断裂）有显著涌水，作业面涌水量约在35m3/h左右。
—— 井壁上未发觉有涌水量较大集中漏水点，漏水关键从混凝土空隙中均匀渗漏进入井筒。
—— 257m以下2.7m井壁混凝土质量极差。

2 井筒壁后注浆及作业面涌水治理施工技术方法
依据现有条件，为争取时间，立即实现工程进展上突破，依据甲乙双方相关管理人员于4月15日达成共识，决定对井深260m以上部分及260m作业面工作面预注浆前置工作作出以下安排：
第一步：260m作业面以上2.7m上下进行壁后注浆，控制该处集中出水点（该工作已基础完成）；
第二步：清除260m作业面杂物及浮石并用风镐支凿井底泵窝；
第三步：对已经开放且涌水显著导水裂隙施工导流孔，并进行堵漏注浆，经养护含有探水孔注浆后进行工作面直接堵漏注浆，以期最大程度地降低作业面涌水量；
第四步：用风镐将井底2.7m段高井壁混凝土支撬洁净并撬净该段松散围岩，同时依据井底滤水层及混凝土止浆垫施工需要，合适支撬其上部井壁；
第五步：作业面安装滤水桶、设置碎石滤水层，构筑混凝土止浆垫；
第六步：止浆垫以上段井筒壁后注浆，其第一阶段段高为井深190~257m，第二阶段段高依据第一阶段堵水进展及效果再确定。

3 关键技术参数
3.1 止浆垫厚度
止浆垫厚度可按下式计算：
Bn=（P0×r/[σ]）+0.3r
式中，Bn——止浆垫厚度，m；
P0——注浆终压，MPa，取16MPa。
R——井筒掘进断面半径，m；R=2.7m。
[σ]——混凝土3~7d极限抗压强度（取28d标准强度2/3），MPa；业主确定混凝土设计强度等级为C40，即42MPa。[σ]=42×2/3=28MPa。
计算得，Bn=16×2.7/28+0.3×2.7=2.35m。
实际上施工过程中井壁淋水对止浆垫质量影响较大，实际混凝土强度等级无法达成设计要求，为安全起见，本设计确定止浆垫厚度取Bn=3.0m。
3.2 滤水层厚度
事实表明，井深260m作业面涌水及以上井筒淋帮水现在实际水量已经靠近100m3/h，即使经过2道集水圈拦截已将部分淋水集中到吊盘水箱中（大约20m3/h），但作业面涌水及其上未截住淋水仍然超出603m/h。现在还无法判定作业面堵漏注浆确实切效果，初步估计作业面堵漏注浆降低涌水10m3/h，为降低作业面涌水对混凝土性能影响，必需在作业面设置滤水层。
依据《建井工程手册》注浆工程设计相关要求，要求滤水层孔隙最少能够容纳15min涌水量，其厚度按下式确定：
A=Q/3.14βr2+0.25
式中：Q=50/4=12.5m3
β—碎石层孔隙率，取45%
r—井筒掘进半径，r=2.7m
计算得：A=1.5（m）
不过最终A值由实际涌水量及井筒掘进半径确定。
3.3 井筒壁后注浆
3.3.1 钻孔参数
依据观察到井壁漏水特征，结合壁后围岩结构特点，确定沿井壁均匀部署注浆孔。钻孔层间距初步确定为1.5~2m，平面上孔间距为0.6~0.8m，钻孔切向角为145~150°，钻孔深度1.5~2m。
3.3.2 注浆压力
根据《矿山井巷工程施工及验收规范》（GBJ 213-90）要求，壁后注浆压力宜比所在受注部位静水压大0.5~1.5MPa，此次注浆目标以堵漏为主，所以取偏大值。综合考虑上述要求，注浆终压根据下列标正确定：
Pc=P0+1.5MPa
式中：
Pc——注浆终压，MPa
P0——静水压力，MPa。以+10m为静水位高度，减去注浆点标高值，即得出注浆点静水压力，但具体应依据井壁安全承载能力进行调整。
3.3.3 浆液类型和配比
业关键求不使用任何类型化学浆材，只使用水泥浆和水泥-水玻璃浆。为尽可能扩大浆液扩散范围，尽可能提升注浆效果，浆液类型以单液水泥浆为主，合适使用水泥-水玻璃浆。水泥浆水灰比为W:C=0.8:1~1:1，水泥和水玻璃配比为C：S=1：0.3~0.5。施工过程中可依据具体情况合适调整配比。
3.4 滤水层注浆
3.4.1浆液类型和配比
采取水灰比为W:C=0.6：1~0.8：1单液水泥浆灌注，水泥选择P.O 42.5级一般硅酸盐水泥。
3.4.2 滤水层注浆压力
注浆终压按4倍静水压力确定，即P=4×2.3=9.2(MPa)。施工时可依据实际情况作合适调整。

4 施工设备选型和系统部署
4.1 滤水层注浆
注浆选择2TGZ-60/21型双液注浆泵，直接部署在吊盘上；
造浆采取自制0.22m3搅拌桶搅拌，直接部署在吊盘上；
4.2 井筒壁后注浆
注浆选择2TGZ-60/21型双液注浆泵，直接部署在吊盘上；
造浆采取自制0.11m3搅拌桶搅拌，直接部署在吊盘上；
钻孔采取手持式风动凿岩机。

5 壁后注浆方法
标准上采取下行式注浆方法自上往下进行，但在复杂区段内应采取上行式注浆方法自下而上进行。

6 安全质量确保方法
1、全部下井作业人员必需严格遵守《安全法》、《冶金地下矿山安全生产规程》等法规及企业制订相关安全规章制度。
2、下井作业人员必需配戴安全帽，吊盘作业人员必需佩戴保险带。
3、吊盘上材料和工器具要做好防坠落方法。
4、严禁物料人员混乘吊桶。
5、严禁使用不合格材料。
6、技术人员必需全过程跟班指导作业。
7、壁后注浆过程中要严密监视井壁情况，以防超压引发井壁破坏。
8、工作面预注浆孔口管必需采取后埋设方法，方便正确控制钻孔角度。
9、敷设滤水层碎石不得含有岩粉及泥质成份，粒径介于20~40mm。
10、为尽可能降低淋帮水对止浆垫质量影响，止浆垫浇筑前应尽可能采取集水方法降低井筒淋帮水。混凝土配制过程中应添加减水剂。
11、止浆垫浇筑期间和浇筑结束后二十四小时内必需确保连续正常供电及排水系统完好。
12、进入作业面全部些人员必需穿戴救生衣。