风井壁后注浆方案

金源矿业有限公司南李庄铁矿
风井井筒壁后注浆施工方案
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温州矿山井巷工程有限公司南李庄铁矿项目部
风井井筒壁后注浆施工方案
金源矿业南李庄铁矿风井井筒净Φ3.5m，井口标高＋238m，最低水平-60m，井筒全深298m，井壁支护型式为C25素混凝土支护，支护厚度300mm。

矿山建成后，该井筒将作为矿山回风竖井及安全出口使用，安装梯子间，同时作为矿山充填管路的入口。

风井井筒下部处于奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层，漏水情况严重。

目前，全井筒漏水总量为280m3/h左右，漏水范围为+30～-60m段。

为减少排水费用，改善劳动条件，确保井筒安全、正常使用，根据建设单位要求，拟对风井井筒进行壁后注浆处理。

一、施工方案的确定
（一）工作盘制作及安装
壁后注浆用工作盘为双层圆形盘状结构。

主梁及立柱采用I N16，次梁采用［N12；工作盘周围设置扇形活页；工作盘中部为吊桶及吊桶稳绳通过位置，设有向上开启的活动盖门；盘面均用5mm厚度的网纹钢板铺设。

管缆位置均留有孔洞。

工作盘已于前期制作完毕，预置于风井井口。

工作盘采用二台10T稳车悬吊，悬吊方式为双绳双叉悬吊。

两根悬吊钢丝绳分别通过护绳环与两组分叉绳相连接。

每组分叉绳的两端与上层盘的两个吊卡相连接。

两根悬吊钢丝绳的上端绕过原有天轮固定在稳车上。

由于工作盘采用双绳悬吊，安装时，两台稳车必须同步运转，方能保证吊盘起落时盘面不致倾斜。

（二）排水方案
1、利用现有临时排水系统（550m3/h深井潜水电泵一台、200m3/h 深井潜水电泵二台），排干风井井底及-60m水平石门平巷积水，加固挡水墙，彻底封堵挡水墙底部残余漏水。

2、於-60m水平安装二台155m3/h卧泵，兼用井底二台200m3/h 深井潜水电泵，并於井筒内安装一趟排水管路及二趟供电电缆。

3、清理井底水窝及临时水仓，新的排水系统投入运行。

4、拆除临时排水系统一台550m3/h深井潜水电泵，开始风井井筒壁后注浆施工。

（三）壁后注浆施工方案
风井井壁漏水区段位于裂隙含水层，围岩与井壁之间有过水通道，如完全采用自上而下的壁后注浆施工顺序，浆液易沿过水通道向下流失，则达不到堵水目的。

故此次壁后注浆的施工顺序根据含水层的厚度分段进行。

具体为：
1、对漏水范围为+30～-60m段井筒分段壁后注浆,分段高度为4m，采取由上往下逐段进行注浆。

每个分段内先由下往上注浆，再由上往下复注一次。

2、分段注浆开始前，在含水层顶板的层界面位置先行注浆，造成上部隔水层帷幕。

然后在帷幕以下进行注浆，避免驱散地下水。

3、进行井底分段壁后注浆时，除对段底井壁进行拦截注浆外，还应对井底进行封闭注浆。

（四）井架施工方案
风井原有井架，本身承载能力小，局部又出现变形，不能满足提
升能力。

为确保安全，提高生产能力，需要更换井架。

1、制作Ⅱ型亭式钢管井架
①主体井架的角柱和撑柱用无缝钢管制成，构件之间用法兰盘和螺栓连接。

②主体架角柱跨距12*12、天轮平台6*6.
2、掘砌井架角柱基础，混泥土强度C20，预埋地脚螺栓。

3、套装井架，并拆除原井架。

4、试运行，投入使用。

（五）-60平巷注浆施工方案
目前风井-60平巷内掌子面出水量较大，预计大于300m³/h，为矿岩接触带出水.在距离掌子面32m处，已砌筑一道挡水墙，预埋DN159无缝钢管导水管两道（可做注浆管用），并且现已经关闭导水管阀门.除以上出水外，巷道内还有零星出水点.
1、挡水墙出现的漏水点，应加固。

2、布孔方式：在巷道边缘（挡水墙处）200mm扇形布置注浆孔，间距500mm，深度1-1.5m.钻孔直径42mm.
3、注浆浆液采用水泥浆和水玻璃相互配合，水灰比0.5:1.
二、浆液材料的选择
浆液材料以水泥-水玻璃浆液为主，对于集中出水点或需要加固局部井壁时，采用水泥浆液。

注浆材料：选用42.5号普通硅酸盐水泥；选用模数为2.4～3.4、浓度为30～45°Be水玻璃。

三、注浆孔的布置
1、注浆孔布置是根据堵水加固面积、注浆目的和浆液有效扩散半径来确定，以控制漏水区域。

注浆孔按“三花眼”排列。

风井井筒每模砼井壁高度为1m，在每模砼井壁中部均匀布置1排（计8个）注浆孔，排内孔间距为1.34m，注浆孔上、下排距为1m。

注浆孔布置方式
2、注浆孔的位置应与井壁漏水裂缝相交，选择在漏水量大的裂缝中顶水造孔，或在附近造斜孔。

3、对集中漏水处可直接造孔，孔数以将水引出为准；对于片状渗漏水，尤其在含水层顶板处，布孔适当加密，以防驱散地下水。

四、钻孔和注浆机具
风井井筒壁后注浆选用现有的YT-28型凿岩机钻进注浆孔。

为提高钻孔质量和减少夹钎现象，选用Φ38mm“十字”形钻头。

选用现有的2TGZ-60/210型注浆机。

五、注浆工作
（一）壁后注浆设备布置
设备布置方案：注浆点距地面较深，设备布置在井内工作盘上，减少管路长度，操作联系方便，不需设减压装置。

采用现有吊桶下料。

设备布置形式：注浆泵和造浆桶等布置在上层盘，钻孔和注浆工作在下层盘。

布置原则：①、在保持吊盘平衡条件下，注浆泵尽量设在吊盘两侧位置；②、贮浆桶安设在泵缸入口附近，距入口越近越好；
③、输浆管尽量缩短，各接头联接严密，防止漏浆。

④、控制开关靠近注浆泵，以便于操作；⑤、吊盘上设备不宜过多，以便于工作；⑥、各种设备不要占用吊桶位置，以保证正常提升。

井壁注浆施工图
（二）井壁裂缝的处理
风井井筒砼井壁裂缝采用挖槽糊缝和预留浆管的措施防止跑浆。

首先用风镐沿井壁裂缝挖成“V”形或矩形槽，然后，在“V”形槽底铺上半圆形铁皮；矩形槽的出水裂缝处开成半圆形的集水沟，上面铺
铁皮。

在铁皮上开出一定数量的导水口，接上导水管以后，用水泥-水玻璃塑胶泥封槽（V形槽）和浇筑混凝土（矩形槽）。

“V”形槽矩形槽
当注浆压力较高时（＞2.0～2.2MPa），矩形槽应采用C30砼浇筑。

如果裂缝出水量不大，预埋导水管后，沿裂缝用风镐挖成V形槽，用手锤扁钎把石棉线或棉纱塞入出水缝，然后用水泥-水玻璃塑胶泥填入槽中，用力压实硬化。

对于集中出水点，采用直接埋设注浆导水管，并将注浆管与井壁之间的缝隙用水泥-水玻璃塑胶泥填实封牢。

（三）注浆管的埋设
当不需挖补裂缝时，可用凿岩机按布孔要求在井壁上钻孔，然后埋设并固定注浆管。

埋设要求牢固可靠，注浆时不顶出、不跑浆。

注浆管采用Φ38mm×3mm的无缝钢管，长度1000mm，一头为外丝扣，另一头为马牙扣。

埋设注浆管前，在马牙扣上缠麻，外涂铅油，给注浆管戴帽后，用大锤打入注浆孔内，管子外露50mm左右，最后用
水泥-水玻璃塑胶泥将注浆管和井壁之间的空隙糊堵严密，粘结牢固。

（四）糊缝材料
糊缝所使用的水泥-水玻璃塑胶泥，采用42.5号普通硅酸盐新鲜水泥和模数为2.2～2.4，浓度为大于50°Be的水玻璃拌合而成。

调制均匀呈胶泥状，强度高、粘结力强，硬化时间为5～9min。

（五）注浆工艺流程
水泥-水玻璃双液工艺流程如图所示。

双液工艺流程
（六）注浆程序
1、注浆准备
①、管路及混合器安装
注浆管埋设完毕，准备注浆的各孔口，均要安装好阀门，装上混合器，并连接输浆管路系统。

为防止连接出错，应指定专人检查确认。

管路系统连好后，关闭进浆阀门，打开各管路阀门，开启注浆泵，
用清水进行试压。

达到1.5倍注浆终压，持续10～15min无漏水现象时，方可投入使用。

②、静水压力测定
用压力表测定注浆孔出水的压力大小，根据测定的出水压力值确定注浆压力。

③、染色水试验
将配制好的红染料水用注浆泵压入注浆孔，用秒表记下自注入至流出的间隔时间，据此检查糊缝质量，确定浆液类型、泵量、注浆压力和浆液的凝固时间。

2、注浆
水泥-水玻璃双液注浆时，水泥浆液水灰比为1﹕1，水泥-水玻璃浆液两液比例（体积比）应控制在1﹕0.5；水泥浆单液注浆时，水灰比为1﹕1。

注浆前应按比例及用量配制浆液。

水泥-水玻璃双液注浆时，先开水玻璃泵，后开水泥浆液泵；停泵时顺序相反。

注浆过程中应按比例调节进浆量，并设专人经常观察和记录浆液消耗量、注浆时间及注浆压力变化情况；检查管路系统是否堵塞。

一方面，为了防止管路堵塞，一方面，尽量减少浆液损失。

如发现管路堵塞情况，应立即停泵处理。

注浆中产生跑浆现象时，可采用缩短凝固时间，或在跑浆的裂缝中用木楔、棉纱、石棉线等物嵌塞，或配合糊堵水泥-水玻璃塑胶泥。

必要时，可采用间歇式注浆来解决。

注浆孔如不再吸浆，并已达到注浆终压，即可关闭孔口阀门，结
束注浆。

经检查所注范围无漏水现象，即可将阀门卸下，装上压盖。

3、注浆压力
风井井筒为砼井壁，其整体性较好，壁后注浆时注浆压力取偏高值。

采用水泥—水玻璃双液注浆，注浆压力按下列经验公式确定：
P a＝P0＋(0.3～0.5)
P b＝P0＋(0.5～0.8)
P c＝P0＋(0.8～1.3)
式中 P a——开始注浆压力，MPa；
P0——静水压力，MPa；
P b——正常注浆压力，MPa；
P c——注浆终压，MPa。

此处取静水压力P0＝2.5 MPa，根据以上公式，确定开始注浆压力为2.8～3.0 MPa，正常注浆压力为,3.0～3.3 MPa，注浆终压3.3～3.8 MPa。

实际注浆施工时的压力应根据静水压力实测值按公式调整。

风井井壁强度校验：
P＝R3～7/K
式中 P——C25砼井壁允许抗压强度，MPa；
R3～7——井壁C25砼7天极限抗压强度，R3～7＝17.5MPa；
K——安全系数，取K＝3。

P＝17.5/3＝5.8 MPa＞P c＝3.8 MPa，故井壁是安全的。

4、浆液的凝固时间
浆液的凝固时间，主要根据注浆孔涌水量、井壁裂缝的大小，壁后的空隙及连通情况来确定。

施工时，通过前述染色水试验来选择相宜的凝固时间。

注浆孔涌水量大，壁后含水层渗透性强，水力联系好，浆液的凝固时间要长些，以便多注浆液来保证扩散范围内充填密实。

反之，若注浆孔涌水量小，所确定的凝固时间应适当缩短。

当染色水试验不明显时，可按下表所列的经验数据来确定浆液的凝固时间。

水泥—水玻璃浆液凝固时间的选择
井壁结构注浆钻孔涌水量
(m3/h)
浆液的凝固时间
(min)
混凝土0.4～3.0 1～3 3.0～6.0 3～5
5、注浆量
注浆量根据堵水的加固体积、孔隙率、凝固时间、壁后的空隙和连通情况来确定。

注浆过程中，在不冒浆的情况下，应尽可能使壁后的空隙充足填满，以提高注浆效果。

注浆量按下式计算：
Q＝αV n
式中 V——需要固结或充填的体积，m3；
n——孔隙率，%；
α——浆液损失系数，一般取α＝1.1～1.5。

此处取孔隙率n＝15%，浆液损失系数α＝1.2，则壁后注浆总量为：Q＝1.2×π×(3.72-2.052)×90×15%＝483(m3)
平均水灰比按1﹕1的比值，则壁后注浆水泥总量为：
483×15×50/1000＝362（吨）
水泥浆液与水玻璃浆液的比例（体积比）取1﹕0.5，则水玻璃总体积为：483×1/2＝241(m3)。

选用的水玻璃模数为2.4～3.4，浓度为30～45°Be，比重为1.3吨/m3, 水玻璃总重量为：241×1.3＝313(吨)。

六、劳动组织
风井井筒壁后注浆采用“三八”制劳动工作制度，壁后注浆作业的工种分类及人员配备情况详见《壁后注浆工程施工人员配备表》。

壁后注浆工程施工人员配备表
序号工种小班人数
（个）
园班人数
（个）
备注
1 值班队长 1 3
2 安全员 1 3
3 凿岩工 1 3
4 配料工 2 6
5 注浆工 2 6
6 注浆泵工 1 3
7 维修工 1 3
8 水泵工 1 3 合计10 30
七、工期安排
（一）壁后注浆准备时间
风井壁后注浆准备时间计27天，其中：
1、二台155m3/h卧泵安装：5天；
2、工作盘安装：5天；
3、排水管及电缆安装：5天；
4、挡水墙加固：2天；
5、一台550m2/h深井潜水电泵拆除：5天；
6、井口锁口及井盖门制作安装：5天。

（二）壁后注浆时间
风井井筒壁后注浆时间为60天。

八、安全技术措施
1、壁后注浆施工时，应采取防止物件下坠的措施。

井口应设置临时封口盘，封口盘上设井盖门。

井盖门两端应安装栅栏。

封口盘和井盖门的结构应坚固严密。

不允许向井下漏碴、漏水。

井内作业人员携带的工具、材料，应拴绑牢固或置于工具袋内。

不应向(或在)井筒内投掷物料或工具。

2、工作盘双层盘面上各孔、洞均应用厚实木板封闭严密，且将木板固牢，防止人员踏空及机具、材料等坠落井底。

3、移动工作盘之前，应严格检查稳车、悬吊钢丝绳及信号装置，同时将工作盘面的活页翻转叠置在盘面上，将钻孔注浆机具、储料桶、工具、管线等固定拴牢。

移动工作盘应有专人指挥，移动完毕应加以固定，将工作盘与井壁间的空隙盖严，并经检查确认可靠，方准作业。

4、乘坐吊桶人员及工作盘上作业人员应佩带安全带，安全带的一端应正确拴在牢固的构件上。

吊桶升、降到位且停稳后，吊桶内人员应先摘下安全带，方可离开吊桶；工作盘上作业人员乘坐吊桶前，应先摘下拴在工作盘构件上的安全带，方可进入吊桶。

5、施工中要确保信号畅通，在未接到井下作业人员的通知信号时，工作盘、吊桶均不得随意上下移动。

井上相关人员应听从井下信号工指挥。

6、注浆机具及管路在注浆前应仔细检查，各连接部位应连接紧密，确保不漏水、不泄压，经试运转及耐压试验无异常声响，各装置、仪表等工作正常。

7、注浆作业时，作业人员应佩带胶手套和防护眼镜。

注浆过程中应避开正对孔口管位置，防止浆液喷入眼睛。

8、应加强对注浆浆液的过滤，以减小对注浆泵的磨损和防止堵管，采用二道筛网过滤的方法，清除注浆浆液中的铁屑等杂物。

9、注浆作业时，作业人员应避开注浆机及注浆管路压力伤害范围，防止高压部位爆裂、溅射伤人。

10、为使注浆孔周围浆液有效扩散半径相交，在注浆时可以将相邻的注浆孔口阀门打开，当有浆液流出时应及时关闭。

注浆时，必须做到使裂隙及空隙完全充实，并使之不再漏水。

由初压逐步过度到终压时，不能突然增压。

11、注浆作业时，应有专人观测注浆泵压力情况和井壁情况，并作好记录，发现异常应及时进行处理。

12、注浆工作结束后，应立即关闭闸阀，拆下注浆系统各部位连接管路，并用清水反复进行冲洗。

以上方案中未尽事项均应严格按照《金属非金属矿山安全规程》（GB16423—2006）及《矿山井巷工程施工及验收规范》（GBJ213—
90）等有关规定执行，以确保壁后注浆效果及安全。

壁后注浆机具及材料表
序号名称规格单位数量
1 钻机YT-28 台 1
2 钻杆D22mm 根50
3 钻头D38mm 只100
4 注浆泵2TGZ—60/210 台 1
5 浆液搅拌机立式圆形台 1
6 高压软管10m/根根 4
7 钢管D38mm×3mm m 20
8 压力表0～4MPa 只20
9 高压球阀D38mm 只100
10 三通D38mm 只20
11 弯头D38mm 只20
12 活接头D38mm 只40
13 短接D38mm 只40
14 储浆桶只 3
15 注浆管D38mm×3mm钢管加工根750
16 混合器个10
17 麻kg 100
18 棉纱kg 50
19 钢刷把20
20 红染料kg 10
21 木楔若干
22 水泥P·O 42.5 吨362
23 水玻璃模数2.4～3.4，30～45°Be 吨313
24 塑胶泥kg 300
25 防护眼镜透光副10
26 胶手套副50。