一水平造孔后,先对出水较大的预埋孔口管作为受注孔进行注浆,其它孔窜浆应及时关闭窜浆孔阀门,并达到设计注浆压力作为该孔注浆结束的标准。未窜浆孔单独注浆,直达到设计注浆压力。
(3)注浆前先压水,将裂隙压通,便于注浆;然后将吸浆管和吸水玻璃管拧紧上牢,并分别放在水泥浆及水玻璃和储浆桶内,按照设计好的浆液配比,利用供液阀门调整好流量,可进行注液工作。注浆过程中视压力情况随时调整水泥的浓度,如井壁跑浆量大,改变初凝时间,可采用间歇式注浆,但间歇的时间不宜过长,当注浆终压达到时候上面观察孔漏浆时,用双液浆进行封孔,注浆结束后,必须用清水冲洗净注浆管路,吸水管和水玻璃管做好标记,以防混用。
注浆施工工艺如图所示。
注浆泵水泥、水玻璃、水吸浆管路压力泵控制阀浆液拌浆桶贮浆桶吸浆笼头止浆塞锚杆进浆管阀门进浆管阀门阀门进浆管活注浆锚杆锚杆托盘及螺母接头及螺母软管高压管与软管接头
(二)工作面预注浆: 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;
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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C35,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(C35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;Bd= P0r/[δ]+0.3r
γk-----------荷载系数,一般取2~3,本次计算取2; 则[δ]=f3-7/γk=35×2/3÷2=11.7MPa
因此Bd=P0r/[δ] +0.3r=6×4.05/11.7+0.3r=3.29m 取3.5米。
(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。止浆垫总厚度4m。
2、预埋注浆孔:
(1)预注浆采用径向斜孔布孔方式,共布置23个注浆孔口管及井筒中部布置四个检查孔,注浆孔上口外圈圈径为5.9m,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半径4.05m,各注浆孔径向倾角:
第一圈注浆孔数按下式计算:
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N=π(D-2A)/L=π(6.5-2*0.3)/1.55=12 式中:D---井筒净直径6.5m
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=12
第二圈注浆孔数按下式计算:
N=π(D-2A)/L=π(6.5-2*1.3)/1.11=11 式中:D---井筒净直径6.5m
A---注浆孔与井壁间距,取1.3m L---注浆孔间距取1.11m 计算得N=11
外圈孔径向偏角按下式计算:
α=tg-1(S+A)/H= tg-1(4.05+0.3)/40=6° 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4.05(终孔位置在径向上超出下部井筒净半径4.05)
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25米位置往下砂岩进行注浆。终孔深入下部坚硬岩石7米。段高取H=33+7=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4m,孔口管长度为(4+0.2+0.2)/cos6°=4.42,取4.5 m,管壁外用20#热压带肋钢筋焊牢以固定在止浆垫中。
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(3)止浆垫施工
1)平整工作面,清除虚碴。
2)利用管缝式锚杆固定孔口管,第一圈孔口管俯角84度,第二圈孔口管俯角83度,每个孔口管上用两根锚杆固定。共计92根锚杆,规格¢40×1800mm。
3)用粒度20~40mm的碎石铺设滤水层,平整后再铺一层砖,然后铺上两层聚乙稀塑料板,并保证滤水层的高度为设计高度,即500mm。
4)浇注混凝土层至设计高度。
5)在止浆垫的混凝土固化后,停止从滤水层排水,将泵的吸水笼头从滤水桶内取出,再用加工的滤水桶的上法兰盘关闭管路。
6)混凝土层凝固7天后,通过3~4个孔把浆液灌入到滤水层。如果止浆垫有漏水现象,则要对浆垫进行注浆。
7)混凝土层凝固7天后,进行工作面预注浆施工。 (4)注浆孔布置
此次注浆共布置23个注浆孔,外圈孔俯角84度,如图所示,注浆顺序1→7→4→10→2→8→5→11→3→9→6→12→13→19→16→22→14→20→17→23→15→21→18,在井筒外围形成帷幕,将水堵截在帷幕圈以外。注浆孔距井壁300mm,控制井筒净径轮廓线外4.05m。检查孔距井筒中心0.8m,布置4个,俯角90度。
(5)超前预注浆
1)造孔:在工作面周边位置按设计安装23个孔口管,孔口管上端安装4寸阀门,打开阀门,在孔口管内进行造孔。边造孔边注浆,造孔采用分段交替进行。
造孔时钻机向孔口管内打孔,根据设计打注浆孔23,检查孔4
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个,合计27个。孔深按设计为40米,可视打孔岩石情况和注浆堵水情况延深至50米。
2)球阀及注浆管路安设:先安装球阀,再连接高压进浆管、高压注浆管及注浆泵出浆阀等。
3)进行压水试验。
4)注浆:先注稀浆,后注浓浆,增大单孔吸浆量。封堵注浆采用双浆液浆,水玻璃浓度为30 Be′~35Be′;水泥浆液与水玻璃浆液的体积比为1:0.5~0.7,当达到堵水效果后换孔注浆。
注浆时要根据压力表表压适当调整注浆流量。注浆结束后当注浆压力达到2.0~2.5倍静水压力,并稳定15分钟后,方可停止注浆。如此反复,直至达到设计要求。
为保证注浆质量,准确控制凝胶时间及浆液扩散范围,提高裂隙
结石率及堵水效果,局部如果漏浆,可进行补孔探水,直到找到较大出水裂隙,直接采用水泥浆与水玻璃双液浆堵水。
在注浆过程中,如在施工缝或出水点处漏浆,应采取间歇性注浆或者调整水泥浆与水玻璃浆液的配合比,以控制凝结时间。也可根据现场情况采用麻或棉纱配合木楔堵缝。
注浆过程要对注浆压力、注入量、浆液浓度及配比做好详细记录,以指导注浆工作和检查注浆效果,每次注浆结束后或中间停机超过5分钟,必须进行注浆机清水循环15分钟,并向管路内压入清水冲洗管路直至返回清水。
如果该管必须继续注浆,则在停机时注意3~5分钟内进行反水试验,保护注浆孔畅通。
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