主井地面預(yù)注漿施工方案一、工程概況本工程為主井井筒地面預(yù)注漿工程，旨在通過地面鉆孔注漿方式，對井筒穿越的含水層進(jìn)行超前堵水，確保井筒掘砌施工安全。主井井口設(shè)計(jì)標(biāo)高+1305.000m，井底標(biāo)高+1045.000m，井筒凈直徑4.5m，井深260m。井頸段20m采用雙層鋼筋混凝土支護(hù)，強(qiáng)度等級C25；井筒段240m采用單層鋼筋混凝土支護(hù)，強(qiáng)度等級C25，井壁厚度300mm。目前井筒已施工至井深89m位置，因揭露含水層導(dǎo)致涌水量達(dá)40m3/h，需通過地面預(yù)注漿治理后恢復(fù)施工。二、地質(zhì)與水文地質(zhì)概況（一）地層巖性特征第四系覆蓋層：厚度約20m，主要由松散砂土及黏土層組成，透水性較強(qiáng)，需重點(diǎn)控制注漿邊界。風(fēng)化巖層段：厚度約60m，以灰黃色砂巖為主，節(jié)理裂隙發(fā)育，局部存在風(fēng)化夾層，可能形成導(dǎo)水通道。含水層段：井深89m以下進(jìn)入灰色頁巖含水層，巖石完整性差，構(gòu)造裂隙密集發(fā)育，部分裂隙被泥質(zhì)充填，屬中等至強(qiáng)富水性地層。（二）水文地質(zhì)條件涌水特征：當(dāng)前井筒涌水主要分布于三個(gè)區(qū)域：井深68m水平水倉頂部涌水9m3/h；井深80m西側(cè)壁涌水11m3/h；工作面東偏北方向集中涌水20m3/h，總涌水量40m3/h。水壓估算：根據(jù)含水層埋深計(jì)算，工作面位置靜水壓力約1.4MPa，注漿段最大靜水壓力達(dá)4.2MPa。地下水類型：以基巖裂隙水為主，受區(qū)域地下水補(bǔ)給影響，具有一定承壓性。三、注漿方案設(shè)計(jì)（一）總體治理思路采用"地面預(yù)注漿+工作面補(bǔ)充注漿"聯(lián)合治水方案，地面預(yù)注漿控制井深89m至140m段含水層（段高51m），對已成井段40m井壁涌水采用壁后注漿封堵。注漿施工遵循"深孔鉆進(jìn)、分段注漿、先堵大后封小、壓力遞增"的原則，確保形成有效止水帷幕。（二）注漿方式選擇地面預(yù)注漿：采用全段高下行壓入式注漿，鉆孔深度60m，終孔位置超出井筒荒徑2m，形成環(huán)形注漿帷幕。壁后注漿：對井深89m以上井壁采用"頂水對點(diǎn)"布孔，重點(diǎn)治理已知出水點(diǎn)，采用三花眼或五花眼布孔結(jié)構(gòu)。（三）注漿材料選擇主要注漿材料：P.O42.5普通硅酸鹽水泥：用于單液漿及雙液漿基料，要求細(xì)度80μm篩余≤10%，初凝時(shí)間≥45min。水玻璃：模數(shù)2.4-3.0，濃度36-40Be'，作為雙液漿速凝劑。雙組份固砂封堵溶膠A/B液：用于微細(xì)裂隙封堵，凝膠時(shí)間可調(diào)控（30s-5min）。外加劑：食鹽：摻量為水泥重量的0.5%，起早強(qiáng)作用。三乙醇胺：摻量0.05%，加速水泥水化反應(yīng)。四、施工關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)（一）注漿孔布置孔數(shù)計(jì)算：N=π(D-2A)/L，其中D=4.5m（井筒凈徑），A=0.5m（孔距井壁距離），L=0.61m（孔間距），計(jì)算得18個(gè)注漿孔+1個(gè)中心檢查孔。孔位分布：沿井筒中心呈放射狀布置，1#孔位于正北方向，按順時(shí)針編號，相鄰孔夾角20°。檢查孔位于井筒中心，用于驗(yàn)證注漿效果。鉆孔參數(shù)：開孔直徑150mm，終孔直徑110mm徑向傾角α=3°11′31″（計(jì)算式：α=tg-1(S+A)/H，S=2.4m超挖距離，H=51m段高）孔深60m（地面至注漿段底界）（二）注漿壓力設(shè)計(jì)初始壓力：1.5倍靜水壓力（2.1MPa），用于填充大裂隙終注壓力：3-3.5倍靜水壓力（4.2-4.9MPa），分階段遞增穩(wěn)壓時(shí)間：達(dá)到終壓后保持30min，壓力下降不超過0.5MPa為合格（三）漿液配比設(shè)計(jì)漿液類型配比參數(shù)適用范圍凝膠時(shí)間單液水泥漿水灰比1:1~0.8:1初次注漿填充45-90min水泥-水玻璃雙液漿C:S=1:0.6~1:1涌水點(diǎn)快速封堵30-120s化學(xué)漿液A/B液體積比1:1微細(xì)裂隙處理30s-5min（四）注漿量計(jì)算水泥漿用量：V=AHπR2nB/m，其中A=1.5（消耗系數(shù)），H=51m（段高），R=8m（擴(kuò)散半徑），n=2%（裂隙率），B=0.85（充填系數(shù)），m=0.85（結(jié)石率），計(jì)算得365m3?；瘜W(xué)漿液用量：按水泥漿用量的15%備用，約55m3。五、施工工藝流程（一）施工準(zhǔn)備場地布置：注漿站設(shè)置：地面布置20m×15m作業(yè)平臺，配備水泥倉（儲量500t）、水玻璃儲罐（20m3）、化學(xué)漿液桶（5m3×2）及攪拌系統(tǒng)。鉆孔平臺：采用鋼結(jié)構(gòu)鉆井平臺，高度3m，承載能力≥10t，設(shè)置防滑欄桿及安全網(wǎng)。設(shè)備安裝：鉆進(jìn)設(shè)備：MKQJ120-40型潛孔鉆機(jī)，配套Φ110mm金剛石鉆頭注漿設(shè)備：ZTGZ-60/210型高壓注漿泵（最大壓力21MPa），QZB-50/60型氣動注漿泵（輔助注漿）監(jiān)測設(shè)備：量程0-10MPa壓力表（精度0.4級）、流量計(jì)（0-50m3/h）、密度計(jì)（1.2-2.0g/cm3）（二）止?jié){墊施工混凝土澆筑：在工作面澆筑C30混凝土止?jié){墊，厚度1.5m，內(nèi)置單層Φ16mm鋼筋網(wǎng)（網(wǎng)格間距200mm×200mm）。養(yǎng)護(hù)要求：采用灑水養(yǎng)護(hù)7天，確保抗壓強(qiáng)度達(dá)到20MPa以上方可進(jìn)行注漿。（三）孔口管埋設(shè)鉆孔施工：使用Φ130mm鉆頭施工孔口管孔，深度5m，垂直度偏差≤0.5°。安裝工藝：孔口管采用Φ108mm×8mm無縫鋼管，底端加工成45°坡口管外壁焊接環(huán)形止水環(huán)（3道，間距500mm）采用水泥-水玻璃雙液漿固管，注漿壓力2.0MPa，穩(wěn)壓10min（四）注漿孔施工鉆進(jìn)工藝：采用風(fēng)動潛孔錘鉆進(jìn)，壓縮空氣排量12m3/min，工作壓力0.7MPa每鉆進(jìn)5m進(jìn)行測斜，孔斜偏差控制在1°/100m以內(nèi)終孔后進(jìn)行孔徑、孔深驗(yàn)收，合格后進(jìn)行洗孔分組施工：第一組：1#、3#、5#、7#、9#、11#、13#、15#、17#（先施工外圈孔）第二組：2#、4#、6#、8#、10#、12#、14#、16#、18#（后施工內(nèi)圈孔）（五）注漿作業(yè)注漿程序：壓水試驗(yàn)：壓力0.8倍設(shè)計(jì)終壓，持續(xù)30min，測定吸水率漿液制備：單液漿采用機(jī)械攪拌（轉(zhuǎn)速≥150r/min），攪拌時(shí)間≥3min；雙液漿采用動態(tài)混合器現(xiàn)場配制注漿作業(yè)：按"先稀后濃、先慢后快"原則，初始注漿速率30-50L/min，逐步調(diào)整至80-100L/min特殊情況處理：跑漿處理：降低注漿壓力，改用雙液漿或間歇注漿，必要時(shí)采用棉紗、木楔封堵壓力驟升：立即停泵，檢查管路是否堵塞，采用清水沖洗后重新注漿流量異常：當(dāng)吸漿量突然增大時(shí)，判斷為揭露大裂隙，立即切換雙液漿控制（六）效果檢查鉆檢查孔：施工中心檢查孔，全孔段取芯觀察注漿結(jié)石體分布壓水試驗(yàn)：在檢查孔內(nèi)分段進(jìn)行壓水試驗(yàn)，單位吸水量≤0.5L/(min·m·m)為合格涌水量監(jiān)測：注漿后井筒涌水量需控制在5m3/h以下六、井壁注漿施工（一）施工工藝布孔設(shè)計(jì)：對已知出水點(diǎn)采用"三花眼"布置，孔距1.5m，孔深0.8-1.2m接茬部位采用"五花眼"布置，孔深1.5m，確保穿透井壁進(jìn)入圍巖鉆孔施工：使用風(fēng)動鑿巖機(jī)鉆孔，Φ42mm鉆頭，孔斜15°（指向涌水點(diǎn)）孔口安裝Φ25mm×3mm注漿短管，長度300mm，采用快硬水泥固定注漿參數(shù)：注漿壓力1.5-2.0MPa單孔注漿量50-100L采用水泥-水玻璃雙液漿（C:S=1:0.8）（二）質(zhì)量控制注漿順序由下而上分段進(jìn)行，每段高度3-5m對涌水量＞5m3/h的點(diǎn)，先采用導(dǎo)水管引流，再分層注漿注漿結(jié)束后24h進(jìn)行復(fù)探，對仍有滲水點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)注七、設(shè)備與材料配置（一）主要施工設(shè)備設(shè)備名稱型號規(guī)格數(shù)量主要參數(shù)潛孔鉆機(jī)MKQJ120-402臺鉆孔直徑110mm，最大孔深60m高壓注漿泵ZTGZ-60/2101臺流量60m3/h，壓力21MPa氣動注漿泵QZB-50/602臺流量50m3/h，壓力6MPa水泥攪拌機(jī)JW-3502臺攪拌容量350L，功率5.5kW泥漿泵BW-2501臺流量150m3/h，壓力3MPa（二）材料計(jì)劃材料名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注普通硅酸鹽水泥P.O42.5t450含備用量10%水玻璃36-40Be'm330模數(shù)2.8化學(xué)漿液A/B液-t60雙組份無縫鋼管Φ108×8mmm120孔口管壓力表0-10MPa塊6含備用2塊八、安全技術(shù)措施（一）施工安全高空作業(yè)：鉆井平臺設(shè)置1.2m高防護(hù)欄桿，滿掛安全網(wǎng)作業(yè)人員必須佩戴雙鉤安全帶，生根于牢固構(gòu)件工具采用防墜繩系掛，嚴(yán)禁拋擲物品高壓作業(yè)：注漿管路系統(tǒng)安裝前進(jìn)行1.5倍設(shè)計(jì)壓力試壓壓力表定期校驗(yàn)（有效期內(nèi)使用），設(shè)置壓力超限報(bào)警裝置拆卸管路前必須釋放管內(nèi)壓力，嚴(yán)禁帶壓操作（二）設(shè)備安全電氣設(shè)備設(shè)置防雨、防漏電保護(hù)，接地電阻≤4Ω鉆機(jī)操作實(shí)行"一人操作、一人監(jiān)護(hù)"制度，嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程注漿泵安全閥定期校驗(yàn)，確保起跳壓力準(zhǔn)確（設(shè)定值為設(shè)計(jì)壓力1.1倍）（三）材料安全化學(xué)漿液儲存于專用庫房，設(shè)置明顯警示標(biāo)識，與火源保持5m以上距離水泥倉搭設(shè)防雨棚，底部架空防潮，防止水泥受潮結(jié)塊材料運(yùn)輸過程中輕裝輕卸，避免包裝破損導(dǎo)致泄漏（四）應(yīng)急措施涌水突增：立即啟動備用排水系統(tǒng)（2臺150m3/h水泵），同時(shí)采用雙液漿快速封堵管路爆裂：迅速關(guān)閉注漿泵電源，打開泄壓閥，更換損壞管路人員受傷：現(xiàn)場配備急救箱，發(fā)生外傷時(shí)立即進(jìn)行初步處理并送醫(yī)九、質(zhì)量保證措施原材料控制：水泥、水玻璃等主要材料進(jìn)場時(shí)提供出廠合格證，按批次進(jìn)行抽樣送檢化學(xué)漿液使用前進(jìn)行配比試驗(yàn)，測定凝膠時(shí)間及結(jié)石體強(qiáng)度施工過程控制：建立"三檢制"（自檢、互檢、專檢），每道工序驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下道工序注漿過程中詳細(xì)記錄壓力、流量、漿液配比等參數(shù)，每小時(shí)填寫注漿記錄表監(jiān)測監(jiān)控：注漿期間對地面沉降進(jìn)行監(jiān)測，控制點(diǎn)間距5m，日沉降量不得超過5mm井壁位移監(jiān)測采用測斜儀，控制位移量≤10mm十、施工組織（一）人員配置工種人數(shù)職責(zé)項(xiàng)目經(jīng)理1全面負(fù)責(zé)施工管理技術(shù)負(fù)責(zé)人1注漿技術(shù)方案實(shí)施安全員2現(xiàn)場安全監(jiān)督檢查鉆機(jī)操作工6鉆孔施工注漿工4漿液制備與注漿作業(yè)材料員1材料收發(fā)與管理記錄員1施工數(shù)據(jù)記錄整理（二）工期計(jì)劃施工準(zhǔn)備：7天（含設(shè)備安裝、場地平整）止?jié){墊施工：5天（含養(yǎng)護(hù)）注漿孔施工：18天（1孔/天）注漿作業(yè)：12天（含檢查孔施工）井壁注漿：5天驗(yàn)收與整改：3天總工期：50天十一、環(huán)保措施施工廢水經(jīng)三級沉淀池處理后回用，不外排水泥、粉煤灰等易揚(yáng)塵材料采用密閉倉儲，運(yùn)輸車輛加蓋篷布鉆渣集中堆放，及時(shí)清運(yùn)至指定棄渣場，防止水土流失噪聲控制：選用低噪聲設(shè)備，夜間22:00至次日6:00停止高噪聲作業(yè)十二、驗(yàn)收標(biāo)