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井筒固沙施工方案（建议稿）所用材料：德国巴斯夫生产的MP320T注浆方式：巷道超前深浅孔注浆注浆设备：注浆泵（加搅拌机）编制日期：2009年8月17日第一部分技术部分一、现场条件主井、副井、风井三条井筒均为斜井开拓，且三条井筒的倾角均为23°，三条井筒井口标高在同一水平面上，三条井筒平行开布置，三条井筒在向下掘至70m左右时均遇到流沙层，目前流沙层厚度估计为5m，现场取样分析沙层为极细石英砂，质地松散，且砂层中含有饱和状态的水，涌水估计为2~3m3/h。本方案设计时依据的流沙层地质条件为：1、认为流沙层是近水平的；2、流沙层的厚度（5m）为矿方估计的数据，且认为流沙层的厚度是均匀的；3、流沙层中的含水认为是饱和状态，且无含水层及其他补充水源。二、用户要求对流沙层进行固化，保证井筒能顺利掘进通过。三、技术可行性分析1、注浆固化工艺原理在松散的沙岩体中打超前钻孔,打入小导管并压注流动性强、且具有胶凝性质的浆液,浆液在注浆压力的作用下呈脉状快速渗入沙层缝隙中,并将其中的空气、水分排出,使松散沙层体胶结、胶化,形成具有一定强度和抗渗阻水能力的以浆胶为骨架的固结体,从而提高围岩的整体性、抗渗性和稳定性;使超前小管棚与固结体形成一个具有一定强度的壳体,在壳体的保护下进行开挖支护施工。2、材料选择本次注浆固结法施工选择的注浆材料为德国巴斯夫公司生产的MEYCO®MP320T，该材料为一种“单组份”的纳米硅胶类产品；该材料在使用时加入适量的速凝剂即可，该材料的性能参数如下表所示：表1MP320T混合前后材料主要性能参数MP320TA组份MP320T速凝剂MP320T混合料颜色无色颜色无色颜色无色粘度（20℃，AP-014）≈10mPa.s粘度（20℃，AP-014）≈1mPa.s粘度（20℃，AP-014）≈5mPa.s密度（20℃，AP-005）1.2kg/l密度（20℃，AP-005）1.07kg/m3密度（20℃，AP-005）1.15kg/m3PH值（20℃，AP-009）9.5～10.5PH值（20℃，AP-009）7PH值（20℃，AP-009）≈9.8（取决于混合比）SiO2含量30±1%主要成份NaCl主要成份无机硅酸盐包装规格210升/桶1000升/箱包装规格210升/桶1000升/箱使用方法现场搅拌该注浆材料的特点主要表现为：超低的粘度（流动性与水相当），高渗透性（可渗透到0.02微米的缝隙），反应时间可调（可配制10分钟到几个小时不等的混合比例），配制方便（两组分配比3:1～5:1），环保，阻燃，材料的强度随时间的延长逐渐增大。3、施工工艺1)注浆孔布置由于三个井筒的开拓方式及遇到流沙层的位置基本一致，因此本方案中注浆孔的布置以副井井筒为例，其余两个井筒的布置方式与本方案相同。井筒剖面图及断面图如下图所示：图1井筒剖面图42003505003503504900800600井筒中心线轨道中心线2201540R21001500370040502100800水沟200×200250150图2井筒断面图考虑到流沙层的厚度只有5m，三条井筒的开挖高度均在5m左右，因此除了井筒底板揭露流层和井筒穿过流沙层时会遇到井筒底（或顶）有流沙外，其余部分主要是对井筒两帮的流沙进行固结。其井筒注浆孔布置如下图所示（图3为全断面注浆孔布置图，图4为井筒注浆孔布置平面图，图5为井筒注浆孔布置剖面图）。整个固化区域分为三段。第一段5米，整段上部为泥岩，下部为流沙层。注浆管采用深浅结合及里外结合的方式，使材料扩散均匀、固化更充分。深浅注浆管能使固化区在纵向上得到保证，里外注浆管能使固化区在横向上得到保证。图3井筒注浆孔布置断面图图4井筒注浆孔布置平面示意图图5井筒注浆孔布置剖面示意图根据现场取样分析结合巴斯夫公司的美固MP320T的性能特点，本方案认为用该材料对流沙层进行固化流沙层进行固结技术上可行。4、施工步骤1)实地查看充填施工点情况，配合矿方做好相应准备工作。2)把泵及附件、材料运至施工地点，并保证有水源，以保证洗泵需要；3)检查准备工作就绪后，接好泵的管路及混合枪，接压风管，启动泵，试验泵的管路畅通及出料比例；4)待施工技术人员核实泵能正常运转后，把A、B两组份按比例混合搅拌均匀后，将泵的吸料管插入混合好的料桶中进行注浆施工；5)在往充填孔注浆过程中，必须注意观察泵及顶板、两帮，当顶板、两帮有返浆出现，或每孔注浆量达到规定数值时，可停止在该孔注浆，并转移至下一孔；如此循环，直至施工结束。6)配合矿方做好工程验收及产品性能的鉴定。四、施工进度由于注浆施工工艺简单，一般情况下打孔加注浆一个班次可完成一个循环的施工。五、施工安全措施：1、施工时人员要站在有效支护下面，防止松散的围岩掉落伤人。2、施工工艺严格按照产品性能要求及施工的技术要求进行施工，保证工程质量。3、施工时，必须做好施工人员的自身安全；带防护眼镜，乳胶手套，分工明确，按步骤进行操作，如果遇到紧急情况，立即采取相应措施。4、其它未尽事项按煤矿安全规程有关规定和要求执行。第二部分技术经济分析一、设备投入分析本方案中涉及的设备及备件如下表所示：表2设备一览表序号设备名称型号规格单位数量单价（元）金额（元）备注1风动单液注浆泵台210000左右20000.00一用一备2搅拌器套2用于混合物料3中空钻杆2.5m长根若干4风管Ø19mm米10供风用管5钻机台1打孔6劳保用品套5劳动保护7其他工具及配件合计二、材料投入分析井筒固化范围示意图如下图所示：固化范围固化范围固化范围固化范围固化范围图6井筒注浆固沙范围示意图综合考虑材料成本及注浆施工工艺难易程度，从经济投入从高到低设计以下三个方案进行比较：项目方案一方案二方案三井筒两帮加固厚度2m1m0．5m流沙层加固高度5m5m5m加固范围断面面积20m210m25m2每掘进1m固沙需要的材料消耗量4吨2吨1吨材料成本万元万元万元技术特点固化范围大，固化效果好，注浆孔好布置，注浆孔间距可大一些，钻孔工程量较小，注浆渗透范围能够控制设计范围内固化范围小，注浆孔较难布置，注浆孔间距较小，钻孔量较大，注浆渗透范围较难控制在设计范围内固化范围太小，注浆孔很难布置，孔间距很小，接近于管棚施工，注浆渗透范围极难控制在设计范围内计算说明：1、由于目前流沙层中细间的缝隙认为全部被饱和水所充填，注浆量按固沙体积的20%。即按每立方米沙中渗透200kgMP320T材料计算；2、材料每吨售价按万元（含运输费用）计算；3、注浆固化厚度（井筒轮廓线外的注浆厚度）可通过现场施工时实际实验获得最佳厚度。