副立井注浆设计方案20131226

中峪矿井副立井井筒注浆堵水

设计方案

一、工程概况

中峪矿井副立井井筒中心坐标为X=4037245.000，Y=19609896.000，井筒设计永久锁口标高+1033.500m，井底标高+190.000m，井深874.5 m（含井底水窝31m），净直径8.5m。0～81m 为表土段及基岩风化带，采用双层钢筋混凝土井壁结构，井壁厚度为750mm，81m～601m基岩段采用单层钢筋混凝土井壁结构，井壁厚度750mm；

目前井筒施工成井159.7m，揭露涌水达到30.57m³/h，致使工作面停工，为确保工程质量及施工安全，遵照有水必治原则，特编制此注浆注浆堵水设计方案。

二、工作面基本情况

1、副井井筒12月3日探孔钻探至井深180m处未见涌水，现工作面在井深159.7m位置，爆破作业打开水源通道出现涌水，实测涌水量30.57m³/h，静水位为+1022.85m、静水压力为0.98Mpa。

2、按照揭露的实际水文地质情况，在井深129～159m之间有三处集中漏水点，其它未见井壁明显漏水情况。

三、注浆设计

根据钻孔探放水和实际揭露地质水文情况，采用壁后注浆+工作面预注浆法对井筒涌水进行综合治理：对井筒129～159m处集中漏水点进行包围式壁后注浆；对井筒159.7m处进行工作面预注浆，预注

浆遵循能注尽注原则，努力一次性将涌水堵在帷幕之外。

一）壁后注浆

井筒129～159m井壁有三个集中漏水点，其它未见明显漏水，壁后注浆主要围绕三个集中漏水点进行，采用包围式注浆法封堵。封堵后，如再有其它漏水点，则采用同样方法予以封堵。

二）工作面工作面预注浆

1）

1、施工顺序：注浆准备→注浆止浆垫浇筑→壁后注浆准备→壁后注浆→壁后注浆后井壁的处理→工作面清理→工作面预注浆准备→工作面预注浆→止浆垫→井筒正常掘进

2、壁后注浆采用自下而上、自上而下的往复、包围式注浆法。

3、工作面预注浆,由上往下分段注浆，对工作面前方水文地质条件进行控制。

五、注浆参数

一）壁后注浆

1、止浆垫设计

1）矿山安全规程规定,工作面预注浆前,在注浆的含水岩层上方,必须按设计要求设置止浆岩帽或混凝土止浆垫。

2）工作面预注浆设置止浆垫的主要目的,一是为了注浆工作面本身的安全,预防突水特别是高承压水的突出而造成的安全事故；二是防止注浆浆液串至工作面降低注浆效果。

3）止浆垫采用平底形混凝土止浆垫，砼强度等级C30，其厚度计算采用以下公式进行计算（采矿设计手册）：

Bd= P0r/[δ]+0.3r

公式中：Bd-----------止浆垫厚度；

P0-----------注浆终压，MPa；

r-----------井筒掘进半径，m；

[δ]---------混凝土的允许抗压强度，MPa。

止浆垫材料（C30混凝土）允许抗压强度：[δ]=f3-7/γk

f3-7——混凝土3～7天的极限抗压强度，MPa。一般取28d强度的2/3；

γk——荷载系数，一般取2～3，本次计算取2；

则[δ]=f3-7/γk=30×2/3÷2=9.9MPa

因此Bd=P0r/[δ] +0.3r=8×5/9.9+0.3r=3.51 m

取4m。

4）止浆垫滤水层的厚度：为防止止浆垫施工期间工作面涌水进入混凝土内，需施工滤水层，采用砖或大石子，厚度按500mm。

5）止浆垫总厚度=4.0+0.5=4.5m。

2、注浆孔

1）预注浆采用径向斜孔布孔方式，共布置32个注浆孔和4个检查孔，视注浆效果决定是否补注。注浆孔上口外圈圈径为7.9m，沿井筒周边均匀布置，各孔穿过砂岩层底板时在水平方向上超出设计井筒净直径4.05m，即外圈终孔直径16.6m（8.5+4.05×2）。

第一圈注浆孔数按下式计算：

N=π（D-2A）/L=π（8.5-2*0.3）/1.55=16

式中：D---井筒净直径8.5m

A---注浆孔与井壁间距，取0.3m

L---注浆孔间距取1.55m

计算得N=16

第二圈注浆孔数按下式计算：

N=π（D-2A）/L=π（8.5-2*1.3）/1.16=16

式中：D---井筒净直径8.5m

A---注浆孔与井壁间距，取1.3m

L---注浆孔间距取1.16m

计算得N=16

第三圈注浆孔数（兼做注浆效果检查孔）按下式计算：

N=π（D-2A）/L=π*（8.5-2*2.25）/3=4

式中：D---井筒净直径8.5m

A---注浆孔与井壁间距，取2.25m

L---注浆孔间距取3m

计算得N=9

径向偏角按下式计算：

α=tg-1(S+A)/H= tg-1（4.05+0.3）/40=6°12′24″

式中：α---钻孔在径向上与竖直轴线的夹角

S---终孔位置在径向上超出净直径的距离，取4.05m（终孔位置在径向上超出下部掘进净径4.05m）

A---注浆孔与井壁间距，取0.3m

H---穿过底板砂岩层时段高，根据《煤矿安全规程》第三十一条规定：注浆段长度必须大于注浆的含水岩层的厚度，并深入不透水岩层或硬岩层5～10m。根据地质条件，本次对井筒159m位置往下进行注浆，段高取40m。

2）孔口管预埋采用φ108×8mm无缝钢管，上端焊接高压法兰盘，做超前探测及打钻注浆孔口管，上端高出止浆垫0.2m，下端深入岩石0.2m，止浆垫厚度4.5m，孔口管长度为：

（4.5+0.2+0.2）/cos4°8′48″=4.93，取5.0 m。

3）注浆孔径，取φ89㎜。

3、注浆压力：经研究并根据经验值，此次工作面注浆终压确定为6～10Mpa。

4、注浆量

为确保注浆质量,减少裂液损失量,保证治水效果,弹孔浆液有效扩散半径控制在7m以上。注浆过程中，在不跑漏浆的情况下，应尽可能使井壁外形成帷幕，把空间充填饱满，以提高治水效果。

按下列公式计算注浆量：

Q=λπR²Hηβ/m

式中：λ—浆液损失系数，1.2～1.5，取1.3；

R—以井筒中心为基点的浆液有效扩散半径，外圈注浆孔半径=（7.9+16.6）/2/2=6.125m，浆液扩散半径,6～8m，取7m，