井筒壁后注浆安全技术措施
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1 ****井筒壁后注浆施工安全技术措施
1 、概况
1.1井筒主要特征
井口(地坪)标高、井筒深度、直径、表土(冻结)深度、井壁结构、混凝土强度等级等。
1.2井筒地质及水文地质
对本工程地层地质特征、地质构造、水文地质条件进行描述,说明各含水层涌水量、地温参数等。
2、注浆施工方案
2.1根据井筒揭露的含水层和隔水层厚度情况,采用上行式分段注浆方式,分****个段高,从****m出水点位置自下往上依次进行。注浆时先把含水层的顶、底封好,防止水上下乱串。注浆范围控制在含水层及其上下5m范围。钻凿注浆孔采用YT28型气腿式风动凿岩机,钻孔直径φ42mm,孔深不低于****mm(穿入岩石不低于1000mm)。浆液材料采用化学浆、单液超细水泥浆和水泥-水玻璃双液浆,选用2TGZ-60/210型注浆泵注浆。
2.2采用直接对井壁注浆,分两步进行。第一步先注含水层;第二步补注出水点。上行注浆结束后采用下行式注浆,这样封堵后一定距离的全部含水层裂隙。切断含水层与井壁之间的水力联系,进而达到降低涌水量,加固井壁的目的。 本次注浆主要以封堵裂隙水为目的,注浆压力应比静水压力大0.5~1.5Mpa,以不引起井壁开裂凸起为原则。为防止压力突增造成井壁破坏,每段注浆时,应先在每段井壁接茬位置埋设两根注浆管兼作泄压孔。
3、注浆设计
3.1注浆段起止深度:根据井筒出水点位置划分****个段高(叙述段高起止深度及长
2 度)
注浆过程中,根据出水点位置应进行调整。同时各段上、下各5m注浆封水。
3.2注浆压力
首先测定含水层钻孔静水压力,注浆压力比静水压力大0.5~1.5Mpa,终压取上限,同时以不引起井壁开裂凸起为原则。如井壁漏水量较大,应打泄水孔进行卸压。
注浆终压确定
P0 =1.5P静水压力
注浆压力(工作面表压)及段高划分表
表2.1
序号 起至深度(m) 段高(m) 注浆压力(Mpa)
1
注:①、实际段高划分应根据井壁出水情况调整。
②、注浆压力先期孔取低值,后期孔取高值,同时根据注入量的变化而调整。
井壁强度验算公式 P0(D+2E)2/4E(D+E)≤(δ)
[δ]:井壁允许的抗压强度(Mpa)
D: 井筒的净直径 (6m)
E: 井壁厚度 (0.55m)
P0: 注浆终压 (Mpa)
3.3注浆孔数与布置
注浆孔布置在出水点附近200mm,接近施工接茬缝位置,漏水量较大的接茬缝处应多布置注浆孔,每隔****m一个孔,上下排呈交错布置,以上钻孔视现场情况选择钻注,并
3 适当增减孔。注浆孔应穿入岩石,上行注浆孔深不低于****mm,下行注浆孔深不低于****mm,孔径φ42mm。若打好孔后孔内无水不埋管,必须用水泥封堵,以防日后孔内漏水。
3.4浆液注入量及注浆材料
浆液注入量是由井筒壁后围岩的裂隙,孔隙大小及爆破震动影响裂隙的程度及注浆压力等多种条件决定的。实验室证明当裂隙小于0.6mm时,无论加大多少压力,颗粒性浆液都不能压入。因地下各种未知因素,浆液注入量以实际注入量签证为准。
注浆材料:选用****种浆液,即****。
大裂隙注水泥浆,当采用以上颗粒型浆液仍然漏水,采用化学浆液。
4、施工准备工作
4.1 设备准备
(1)注浆泵:两台;(2)立式搅拌机:一台;(3)普通凿岩机:二部;(4)压力表:****块;(5)高压输浆胶管****m,风管****m,并配有快速接头和变径接头;(6)高压三通****个,砸管器****个,孔口管****个,1吋阀门个****,混合室****个,道钉****根,棉纱****公斤。
2、注浆站布置:根据施工现场情况,注浆站布置在井口附近。准备好两个储浆池,一个存清水,全套注浆设备均布置好。
3、钻场和注浆现场均放在吊盘上,运料用吊桶。注浆泵布置在操作盘上,水泥浆储浆桶和清水桶布置在注浆机附近。使用YT28型凿岩机在操作盘上进行钻孔,安装注浆管。凿岩机使用后在操作盘上放平,并用绳套生根在操作盘上。
4、供水、供风、供电与通讯设备
5 注浆施工工艺
4 5.1化学浆施工工艺:
使用脲醛树脂(主剂)+草酸(添加剂),浆液的各项指标见下表。化学浆液由甲液和乙液混合组成,甲液为脲醛树脂,乙液为草酸和过硫酸铵加水溶解。注浆时两根吸浆管分别放在甲液拌浆桶与乙液拌浆桶内。甲、乙液按1:0.3~0.4的配比混合。化学浆液胶凝时间主要是由乙液里草酸浓度决定。在注化学浆液前要按配比做胶凝时间实验,为注浆提供一手试验数据。具体数据填写见表6.3。
甲液(脲醛树脂)
项目 指标
外观 白色粘稠
黏度(涂-4杯/s) 50+2
PH值 7.5~8.5
固含量:% 30~40
比重:g/cm3 1.18~1.2
乙液(草酸)
项目 指标
外观 白色或灰色粉料
含水率:%< 1
浆液胶凝时间统计表
序脲醛树脂(g) 水(g) 草酸(g) 过硫酸胺(g) 草酸浓度 凝固时间 备注
1 100 32.3 0.25 0.5 0.19% 各种材因出厂单位不同,水2 100 32.2 0.3 0.5 0.22%
3 100 32.1 0.4 0.5 0.3%
4 100 32.0 0.5 0.5 0.37%
5 5 100 31.7 0.8 0.5 0.6% 质不,现场应进行配比试验 6 100 31.5 1.0 0.5 0.75%
7 100 31.3 1.2 0.5 0.9%
8 100 31.0 1.5 0.5 1.13%
5.2 C-S双液浆液注浆施工工艺
(1)、注浆材料
浆液材料采用单液超细水泥浆和水泥-水玻璃双液浆。水泥选用P.O52.5R水泥,水灰比为1:1--0.75:1,双液浆C:S=1:0.8。水玻璃选用液体硅酸钠型、浓度为38-40玻美度、模数为2.8的水玻璃。
(2)、浆液的配制
水泥浆液配制方法是先向水泥浆搅拌桶内加入定量的清水,按设计配比加入定量的水泥,搅拌均匀后通过过滤筛倒入储浆池内供注浆泵吸浆。
采购的水玻璃若模数、浓度偏高,则需加水稀释成需要的浓度。
6、注浆方法
6.1从井筒****m处开始自下往上布置注浆管,沿出水点布置4~6个注浆管。采用以化学浆、超细水泥单液浆为主,水泥-水玻璃双液浆相结合的注浆方式进行。每个水平布置注浆孔时,第一个孔出水,埋设好注浆管并安装高压阀,先行放水,再布置第二个孔。注浆过程中放水孔出浆时再关闭高压阀。
6.2埋设注浆管
在下工作进行打注浆孔眼,打眼用YT-28型凿岩机配φ42mm钻头钻孔。开孔后,将预先加工好的注浆孔口管鱼鳞扣端缠上麻丝,抹上铅油,用加工好的套管套在丝扣端上,用大锤将注浆管砸入孔内,下放孔内不小于****mm,注浆管外露长度50mm,取下管套,
6 将高压球阀安装到注浆孔口管的丝头上。注浆前,先压水试验,球阀与高压混合器接好后,开动注浆泵用清水冲孔,并作耐压试验。
7、注浆工艺流程(见下图)
水
水泥 搅拌桶
储浆池
储浆桶
水玻璃
吸浆管 吸浆管
注浆泵
输浆管 输浆管
孔口混合器
注浆孔
8、注浆设备及注浆材料准备:
名 称 规 格 数 量 名 称 规 格 数 量
注浆泵 油桶
混合器 塑料桶 25升
注浆管 φ42 防护眼镜
超细水 乳胶手套
7 泥
水泥 道钉、铁刹
水玻璃 40Be0 麻绳
脲醛树脂 棉纱
草酸 1´高压软管
高压球阀 1寸 压力表 0~40MPa
风钻 辅助注浆盘 见加工图
钢钎 φ25中空钢钎长 电缆
9、注浆作业
9.1注浆先从下向上、再从上向下进行壁后注浆和接茬堵水。
9.2注浆管安好阀门,安好混合器,并联接好输浆管路系统。
9.3管路系统联接好后,关闭进浆阀门,打开各管路开泵用清水试压,达到1.2倍的注浆终压持续10分钟无跑水现象即为合格。
9.4注单液浆时,以浓浆为主,水灰比1:1~0.75:1;注双液浆时水泥浆水灰比为1:1,水泥浆与水玻璃体积比为:0.8:1~1:1。
9.5注浆时,设专人观察井壁有无跑浆现象,发现跑浆立即处理,同时观察井壁有无异常变化,如发现异常,立即停泵进行处理,查清原因再进行作业。
9.6注单液浆时,若压力不升,进浆不减时,应逐渐加大浓度;反之,若压力上升快,
8 进浆量减慢时,应依次降低浆液浓度,每更换一次,浆液浓度一般持续20分钟。
9.7停泵后应及时压清水,冲洗管路和器具。
10、注浆记录
注浆过程中,技术人员应做好详细记录,记录内容包括:注浆日期、开孔数量、孔位、测量水压、注浆压力、浆液浓度、水泥用量、水玻璃用量等。
11、注浆结束标准
12.1单孔注浆结束标准
在达到注浆终压的情况下,注浆孔不再吸浆且注浆孔内不再涌水,可结束本孔注浆。
12.2结束注浆标准
无集中出水点、无成片渗水点,注浆结束后,注浆孔口管的外露部分要割除。
12、工期安排及劳动组织
12.1工期预计
总工期预计为45天,具体见表12-1:
工 期 预 计 表 表12-1
序号 工序名称 工程量 时间(天) 备注
1 安设操作盘
2 壁后注浆
3 拆除操作盘
合计
12.2人员组织
采用“三八”制作业方式,人员安排见表10-2:
9 劳 动 组 织 表 表12-2
序号 工 种 数量 备 注
1 拌浆工 包括放水、放浆、倒运注浆材料
2 注浆化验记录员
3 技术员
4 司泵工
5 电工、机修工
6 打眼工
7 值班干部
8 绞车工
9 井上、下信号把钩
10 井下排水工
11 材料员
合 计
13 施工技术安全措施
13.1注浆管埋设要牢固,管壁与孔壁之间要充填密实,以防喷浆。钻孔周围的井壁裂缝进行糊缝处理,埋设导水管(兼作注浆管),用水泥—水玻璃胶泥充填。
13.2立井下放或提升设备时,必须捆绑牢固,并事先与绞车房联系好,确认无误后方可开车。
13.3制双液浆时要戴防护手套,水玻璃接触皮肤应立即用清水冲洗。
13.4打眼时,必须把吊盘固定好,防止操作盘晃动引起断钎伤人。
13.5注浆前要对整个管路系统做压水耐压试验,检查管路上的所有接头、法兰、阀门及管件的耐压能力,如有不符合要求的及时更换或调整,直到符合要求时方能开始注浆。
13.6注浆泵及输浆管各接头要绑紧接牢,注浆过程中,盘上工作人员观察接头情况,