礦山止水帷幕施工方案一、工程概況1.1項目背景本工程為礦山井下巷道止水帷幕施工項目，礦區(qū)位于奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙水文地質(zhì)區(qū)，礦床主要賦存于上馬家溝組二段灰?guī)r地層中，埋藏標(biāo)高8.58米以下，地下水位標(biāo)高114～122米，礦床常年埋于潛水面以下106～114米，屬頂?shù)装逯苯舆M(jìn)水的水文地質(zhì)條件復(fù)雜礦床。為確保礦山井下開挖作業(yè)在無水狀態(tài)下安全進(jìn)行，需采用止水帷幕技術(shù)阻斷地下水進(jìn)入開挖范圍。1.2水文地質(zhì)特征1.2.1含水層特征中奧陶統(tǒng)石灰?guī)r含水層為礦區(qū)主要含水層，總厚584m，以溶隙為主，溶孔次之，含豐富裂隙巖溶潛水。根據(jù)勘察數(shù)據(jù)，礦床部位含水層富水性按垂向分為：+122～+45米：巖溶裂隙中等發(fā)育，弱富水段，鉆孔巖溶率5～10%+45～-50米：巖溶裂隙極發(fā)育，強(qiáng)富水段，鉆孔巖溶率10～20%-50～-150米：巖溶裂隙發(fā)育，富水段，鉆孔巖溶率5～10%-150～-320米：巖溶裂隙弱發(fā)育，弱富水段，鉆孔巖溶率小于3%1.2.2隔水層特征礦區(qū)內(nèi)存在三層相對隔水層：下寒武統(tǒng)饅頭組紫色頁巖中石炭統(tǒng)本溪組底部頁巖中奧陶統(tǒng)三組灰?guī)r第一段白云質(zhì)角礫巖1.3工程技術(shù)特點(diǎn)本工程采用礦山法施工，作業(yè)空間有限，傳統(tǒng)高大施工機(jī)械無法使用。根據(jù)設(shè)計要求，止水帷幕需進(jìn)入隔水地層一定深度，形成全封閉止水結(jié)構(gòu)，阻止地下水進(jìn)入開挖區(qū)域。施工區(qū)域存在斷層構(gòu)造，部分區(qū)段礫砂及圓礫層超厚，地質(zhì)條件復(fù)雜，施工難度較大。二、施工總體部署2.1施工作業(yè)區(qū)劃分根據(jù)礦山井下巷道布置，將止水帷幕施工劃分為三個作業(yè)區(qū)：A區(qū)：主巷道區(qū)段，采用"旋挖樁+樁間止水"形式B區(qū)：輔巷道區(qū)段，采用單排旋噴樁連續(xù)咬合止水形式C區(qū)：交叉巷道區(qū)段，采用注漿加固與旋噴樁結(jié)合形式2.2施工順序上層洞室開挖與支護(hù)兩側(cè)墻式止水帷幕施工橫向墻式止水帷幕施工帷幕閉合與效果檢查下部洞室開挖2.3施工準(zhǔn)備2.3.1技術(shù)準(zhǔn)備組織技術(shù)人員熟悉地質(zhì)勘察報告、設(shè)計圖紙及相關(guān)規(guī)范編制詳細(xì)施工技術(shù)交底文件，進(jìn)行全員技術(shù)培訓(xùn)進(jìn)行現(xiàn)場放線測量，確定帷幕施工軸線和孔位進(jìn)行工藝試驗，優(yōu)化施工參數(shù)2.3.2設(shè)備準(zhǔn)備設(shè)備名稱規(guī)格型號數(shù)量用途地質(zhì)鉆機(jī)XY-24臺鉆孔施工高壓旋噴臺車XP-303臺旋噴樁施工注漿泵BW-2504臺漿液注入空壓機(jī)VY-9/72臺氣動作業(yè)泥漿泵NB-1503臺泥漿循環(huán)攪拌機(jī)JS-5002臺漿液制備經(jīng)緯儀J22臺測量放線水準(zhǔn)儀DS31臺高程控制2.3.3材料準(zhǔn)備水泥：P.O42.5級普通硅酸鹽水泥，進(jìn)場需提供合格證并進(jìn)行復(fù)檢膨潤土：蒙脫石含量≥85%，用于調(diào)整漿液性能水玻璃：模數(shù)2.4～3.0，作為速凝劑砂：中砂，含泥量≤3%水：符合混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)，pH值≥6.5三、主要施工方法3.1施工工藝流程測量放線→孔位布置→引孔施工→旋噴注漿→帷幕閉合→效果檢查3.2上層洞室開挖與支護(hù)3.2.1開挖施工采用臺階法開挖上層1號、2號洞室，開挖斷面尺寸為4m×5m（寬×高），循環(huán)進(jìn)尺1.5m。開挖采用風(fēng)鎬人工開挖，必要時進(jìn)行弱爆破，爆破參數(shù)為：周邊眼間距40cm，抵抗線50cm，裝藥量0.15kg/m。3.2.2初期支護(hù)洞室開挖后立即進(jìn)行初期支護(hù)，支護(hù)形式為：噴射混凝土：C20混凝土，厚度10cm錨桿：Φ22螺紋鋼，長度2.5m，間距1.0m×1.0m鋼筋網(wǎng)：Φ6.5鋼筋，網(wǎng)格間距20cm×20cm鋼拱架：I18工字鋼，間距1.0m3.3兩側(cè)墻式止水帷幕施工3.3.1鉆孔施工從上層洞室兩外側(cè)底角向下鉆孔，孔徑110mm，孔距1.2m，鉆孔垂直度偏差≤1.5%。采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆進(jìn)，穿過含水層進(jìn)入下部隔水層2.0m。鉆孔過程中詳細(xì)記錄巖性變化、巖溶發(fā)育情況及涌水情況。3.3.2注漿施工采用分段注漿法，自下而上分段進(jìn)行，每段長度2.0m。注漿材料為水泥-水玻璃雙液漿，水灰比1:1，水泥漿與水玻璃體積比1:0.5。注漿壓力根據(jù)地層情況控制在1.5～3.0MPa，注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為：注漿壓力達(dá)到設(shè)計值，吸漿量≤5L/min，穩(wěn)定30min。3.4橫向墻式止水帷幕施工3.4.1孔位布置在距離掌子面前方5m處，垂直于開挖方向布置旋噴樁孔，孔距0.8m，形成橫向止水帷幕。樁徑600mm，樁間咬合20cm，確保形成連續(xù)止水結(jié)構(gòu)。3.4.2高壓旋噴施工引孔：采用地質(zhì)鉆機(jī)引孔至設(shè)計深度，孔徑130mm。插管：將旋噴管插入孔底，插管過程中持續(xù)射水，水壓≤1MPa。旋噴作業(yè)：啟動高壓泵、空壓機(jī)和注漿泵，待各項參數(shù)穩(wěn)定后開始提升旋噴管。施工參數(shù)如下：高壓水壓強(qiáng)：30～35MPa空壓機(jī)壓強(qiáng)：0.7～0.8MPa水泥漿液壓強(qiáng)：20～25MPa水泥漿比重：1.5～1.6旋轉(zhuǎn)速度：15～20r/min提升速度：15～20cm/min漿液制備：水泥漿采用P.O42.5級水泥，水灰比1:1，每立方米漿液添加3%膨潤土，攪拌時間≥3min，漿液需經(jīng)過濾網(wǎng)過濾后使用。3.5帷幕閉合施工兩側(cè)墻式止水帷幕與橫向墻式止水帷幕交匯處采用加強(qiáng)處理，增加3個注漿孔，形成三角加固區(qū)。注漿采用超細(xì)水泥-水玻璃雙液漿，超細(xì)水泥粒徑≤5μm，確保帷幕完全閉合。3.6地下水抽排在止水帷幕范圍內(nèi)設(shè)置集水井和排水系統(tǒng)，抽排帷幕內(nèi)殘留地下水。集水井間距50m，深度2m，采用Φ500mm鋼管作為井管，井壁設(shè)置濾水孔，外包濾網(wǎng)。排水系統(tǒng)采用Φ150mm排水管，坡度3‰，將水排至礦區(qū)排水系統(tǒng)。四、關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)4.1旋噴樁施工參數(shù)參數(shù)名稱數(shù)值備注樁徑600mm孔距800mm咬合200mm鉆孔深度進(jìn)入隔水層≥2m根據(jù)地質(zhì)條件調(diào)整高壓水壓強(qiáng)30～35MPa水泥漿液壓強(qiáng)20～25MPa空壓機(jī)壓強(qiáng)0.7～0.8MPa旋轉(zhuǎn)速度15～20r/min提升速度15～20cm/min水灰比1:1水泥漿比重1.5～1.64.2注漿施工參數(shù)參數(shù)名稱數(shù)值備注注漿孔直徑110mm注漿孔間距1200mm注漿段長2000mm自上而下分段注漿注漿壓力1.5～3.0MPa視地層情況調(diào)整漿液配比水泥:水=1:1水玻璃摻量30%水泥重量比初凝時間30～60min終凝時間2～4h注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)壓力達(dá)設(shè)計值，吸漿量≤5L/min，穩(wěn)定30min4.3質(zhì)量控制參數(shù)參數(shù)名稱允許偏差檢查方法樁位偏差≤50mm全站儀測量鉆孔垂直度≤1.5%測斜儀檢測樁體直徑≥設(shè)計值開挖檢查樁身強(qiáng)度≥2MPa取芯試驗滲透系數(shù)≤1×10-5cm/s壓水試驗帷幕搭接寬度≥200mm鉆孔檢查五、質(zhì)量保證措施5.1原材料質(zhì)量控制水泥進(jìn)場必須有出廠合格證和檢驗報告，每200t為一批進(jìn)行復(fù)檢，主要檢驗強(qiáng)度、凝結(jié)時間、安定性等指標(biāo)膨潤土、水玻璃等外加劑進(jìn)場需提供產(chǎn)品合格證，并進(jìn)行性能試驗砂應(yīng)進(jìn)行篩分試驗、含泥量檢測，確保符合要求施工用水需進(jìn)行水質(zhì)分析，確保不影響水泥凝結(jié)硬化5.2施工過程質(zhì)量控制5.2.1測量放線控制建立施工測量控制網(wǎng)，定期進(jìn)行復(fù)核孔位放樣采用全站儀進(jìn)行，每5個孔位進(jìn)行一次復(fù)核鉆孔前對孔位進(jìn)行復(fù)測，偏差超過50mm時重新放樣5.2.2鉆孔質(zhì)量控制鉆孔前檢查鉆機(jī)垂直度，調(diào)整鉆桿保持垂直每鉆進(jìn)10m檢查一次鉆孔垂直度，發(fā)現(xiàn)偏差及時糾正鉆孔深度必須達(dá)到設(shè)計要求，進(jìn)入隔水層不少于2m鉆孔過程中詳細(xì)記錄巖芯情況、涌水情況及特殊地質(zhì)現(xiàn)象5.2.3注漿質(zhì)量控制注漿前進(jìn)行壓水試驗，檢查鉆孔滲透性嚴(yán)格控制漿液配比，每班至少檢測3次漿液比重注漿過程中詳細(xì)記錄注漿壓力、注漿量、注漿時間等參數(shù)注漿結(jié)束后采用壓力注漿封孔，封孔長度≥2m5.2.4旋噴樁質(zhì)量控制旋噴前檢查高壓設(shè)備及管路系統(tǒng)，確保無泄漏噴射過程中保持壓力穩(wěn)定，提升速度均勻漿液必須連續(xù)供應(yīng)，因故中斷時間不得超過30min復(fù)噴處理：中斷后需重新下管至停噴點(diǎn)以下500mm處復(fù)噴樁頂應(yīng)超噴300～500mm，確保樁頂質(zhì)量5.3質(zhì)量檢查5.3.1施工過程檢查孔位、孔深、孔徑檢查：每孔必檢垂直度檢查：每10孔檢查1孔漿液配比檢查：每臺班至少3次壓力、流量檢查：連續(xù)監(jiān)測并記錄5.3.2成樁質(zhì)量檢查樁體強(qiáng)度：施工結(jié)束28天后，采用鉆孔取芯法檢查，取芯數(shù)量為總樁數(shù)的2%～5%，芯樣抗壓強(qiáng)度≥2MPa滲透系數(shù)：采用壓水試驗，試驗孔數(shù)量為總孔數(shù)的1%～2%，滲透系數(shù)≤1×10-5cm/s連續(xù)性檢查：采用地質(zhì)雷達(dá)對帷幕進(jìn)行連續(xù)掃描，確保無間斷完整性檢查：采用聲波透射法，檢測樁身完整性六、安全保證措施6.1施工現(xiàn)場安全管理建立健全安全生產(chǎn)責(zé)任制，明確各崗位安全職責(zé)施工前進(jìn)行全員安全教育培訓(xùn)，特種作業(yè)人員必須持證上崗設(shè)置明顯的安全警示標(biāo)志，劃分危險區(qū)域施工現(xiàn)場保持通風(fēng)良好，風(fēng)量≥3m3/min·人照明亮度符合要求，作業(yè)面照度≥50lux6.2施工機(jī)械安全機(jī)械設(shè)備進(jìn)場前進(jìn)行檢查驗收，合格后方可使用定期對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，做好記錄鉆機(jī)操作前檢查鉆桿、鉆頭及連接部位，確保牢固可靠高壓管路系統(tǒng)必須定期檢查，發(fā)現(xiàn)老化、破損立即更換設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時，嚴(yán)禁進(jìn)行維修保養(yǎng)作業(yè)6.3用電安全施工現(xiàn)場臨時用電嚴(yán)格按照"三級配電、兩級保護(hù)"設(shè)置配電箱必須有防雨措施，安裝漏電保護(hù)器，漏電動作電流≤30mA電纜線路采用穿管埋地敷設(shè)，嚴(yán)禁拖地、浸泡水中電氣設(shè)備金屬外殼必須可靠接地，接地電阻≤4Ω電工必須持證上崗，定期檢查電氣設(shè)備及線路6.4高處作業(yè)安全高度超過2m的作業(yè)必須設(shè)置腳手架或作業(yè)平臺腳手架搭設(shè)必須牢固，經(jīng)檢查驗收后方可使用作業(yè)人員必須佩戴安全帶，安全帶應(yīng)高掛低用作業(yè)平臺嚴(yán)禁超載，堆放材料重量≤2kN/m2交叉作業(yè)設(shè)置隔離設(shè)施，嚴(yán)禁上下垂直作業(yè)6.5有限空間作業(yè)安全井下作業(yè)前進(jìn)行有毒有害氣體檢測，氧氣含量≥19.5%設(shè)置專人監(jiān)護(hù)，保持通訊暢通作業(yè)人員配備自救器，每人1臺制定應(yīng)急預(yù)案，定期進(jìn)行應(yīng)急演練井下作業(yè)時間不得超過4小時，輪換作業(yè)七、特殊情況處理7.1鉆孔過程中遇涌水當(dāng)涌水量＜5m3/h時，繼續(xù)鉆進(jìn)至設(shè)計深度后進(jìn)行注漿處理當(dāng)涌水量5～10m3/h時，立即停止鉆進(jìn)，下入注漿管進(jìn)行注漿止水當(dāng)涌水量＞10m3/h時，立即停止作業(yè)，采取孔口封閉措施，匯報技術(shù)部門制定專項處理方案7.2注漿壓力異常壓力驟降：檢查管路是否破裂，孔內(nèi)是否發(fā)生塌孔或涌水，采取相應(yīng)措施后繼續(xù)注漿壓力不升：降低注漿速度，調(diào)整漿液配比，添加速凝劑，必要時采用間歇注漿壓力驟升：停止注漿，檢查管路是否堵塞，必要時提管檢查，清除堵塞物7.3旋噴樁施工異常冒漿量過大（超過20%）：降低提升速度，提高噴射壓力，調(diào)整漿液配比不冒漿：檢查噴嘴是否堵塞，提高注漿壓力，降低提升速度樁體偏斜：停止施工，重新調(diào)整鉆機(jī)垂直度，必要時回填后重新鉆孔斷樁：查明原因后，在斷樁位置增加旋噴樁，確保帷幕連續(xù)性7.4地下障礙物處理遇地下管線：立即停止施工，上報相關(guān)部門，制定保護(hù)措施后再施工遇大塊石：采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆進(jìn)，必要時采用沖擊鉆進(jìn)，穿過障礙物后正常施工遇空洞：先采用低壓力注漿填充空洞，再進(jìn)行正常施工八、施工監(jiān)測8.1監(jiān)測內(nèi)容地下水位監(jiān)測：在帷幕內(nèi)外設(shè)置水位觀測孔，每天觀測1次帷幕變形監(jiān)測：設(shè)置測斜孔，每3天監(jiān)測1次涌水量監(jiān)測：在排水系統(tǒng)設(shè)置流量計，實時監(jiān)測地面沉降監(jiān)測：在施工區(qū)域周邊設(shè)置沉降觀測點(diǎn)，每周監(jiān)測1次8.2監(jiān)測點(diǎn)布置水位觀測孔：帷幕內(nèi)外各布置3個，深度為帷幕深度的1.5倍測斜孔：在帷幕轉(zhuǎn)折處布置，深度為帷幕深度+2m沉降觀測點(diǎn)：沿帷幕軸線每50m設(shè)置1個，形成監(jiān)測網(wǎng)8.3監(jiān)測預(yù)警值地下水位差：＞1m帷幕變形：＞5mm/d涌水量：＞1m3/h地面沉降：＞10mm/月當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)警值時，立即停止施工，分析原因，采取相應(yīng)措施后方可繼續(xù)施工。九、應(yīng)急預(yù)案9.1突水事故應(yīng)急處理立即啟動應(yīng)急預(yù)案，通知相關(guān)人員切斷受影響區(qū)域電源，組織人員撤離采取孔口封堵措施，控制涌水量啟動備用排水系統(tǒng)，降低水位制定專項處理方案，進(jìn)行堵水作業(yè)9.2坍塌事故應(yīng)急處理立即停止作業(yè)，組織人員撤離至安全區(qū)域觀察坍塌情況，設(shè)置警戒區(qū)域?qū)μ鷧^(qū)域進(jìn)行臨時支護(hù)，防止二次坍塌制定加固方案，采用注漿等方法進(jìn)行加固處理確認(rèn)安全后，清理坍塌物，恢復(fù)施工9.3觸電事故應(yīng)急處理立即切斷電源或使用絕緣工具使傷者脫離電源將傷者轉(zhuǎn)移至安全區(qū)域，檢查意識和呼吸如無呼吸心跳，立即進(jìn)行心肺復(fù)蘇撥打急救電話，送醫(yī)院救治查明觸電原因，采取防范措施9.4機(jī)械傷害應(yīng)急處理立即停止機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)，切斷電源對傷者進(jìn)行初步救治，控制出血如有骨折，進(jìn)行固定處理撥打急救電話，送醫(yī)院救治檢查機(jī)械安全裝置，修復(fù)后方可使用十、施工組織10.1組織機(jī)構(gòu)項目經(jīng)理：1人，全面負(fù)責(zé)項目管理技術(shù)負(fù)責(zé)人：1人，負(fù)責(zé)技術(shù)管理工作施工員：3人，負(fù)責(zé)現(xiàn)場施工管理質(zhì)量員：2人，負(fù)責(zé)質(zhì)量管理工作安全員：2人，負(fù)責(zé)安全管理工作材料員：1人，負(fù)責(zé)材料管理工作資料員：1人，負(fù)責(zé)技術(shù)資料管理10.2勞動力計劃工種人數(shù)職責(zé)鉆工12人鉆孔施工注漿工10人注漿作業(yè)旋噴操作工9人旋噴樁施工測量工3人測量放線電工2人電氣設(shè)備管理機(jī)修工2人機(jī)械設(shè)備維修普工6人輔助工作合計44人10.3施工進(jìn)度計劃施工準(zhǔn)備：7天上層洞室開挖與支護(hù)：30天兩側(cè)墻式止水帷幕：45天橫向墻式止水帷幕：30天帷幕閉合與效果檢查：15天下部洞室開挖：60天總工期：187天10.4質(zhì)量安全保證體系建立以項目經(jīng)理為首的質(zhì)量安全管理體系實行"三檢制"（自檢、互檢、交接檢）每周召開質(zhì)量安全例會，分析問題，制定措施開展定期質(zhì)量安全檢查，消除質(zhì)量安全隱患實行質(zhì)量安全獎懲制度，確保質(zhì)量安全目標(biāo)實現(xiàn)十一、環(huán)境保護(hù)措施11.1廢水處理設(shè)置沉淀池，對施工廢水進(jìn)行處理，沉淀池采用三級沉淀處理后的水用于場地灑水降塵或設(shè)備清洗嚴(yán)禁將未經(jīng)處理的廢水直接排放11.2廢漿處理旋噴樁施工產(chǎn)生的廢漿導(dǎo)入專用沉淀池沉淀