废石井主含水层第二段工作面预注浆施工方案及安全技术措施

中鼎国际工程有限责任公司创业无奇，一言九鼎-1-安徽马钢罗河铁矿废石井主含水层第二段-304.374m～-339.374m工作面预注浆施工方案及安全技术措施报审表工程名称：安徽马钢罗河矿业有限责任公司废石井工程编号：2011-C-007致：中咨工程建设监理公司罗河铁矿监理部：我方已根据施工合同的有关规定完成了《安徽马钢罗河铁矿废石井主含水层第二段-304.374m～-339.374m工作面预注浆施工方案及安全技术措施》的编制工作，并经我单位上级技术负责人审核，请予以审查批复。承包方（章）：项目经理：日期：监理审核意见：总/专业监理工程师：日期：中鼎国际工程有限责任公司创业无奇，一言九鼎-2-安徽马钢罗河铁矿废石井主含水层第二段-304.374m～-339.374m工作面预注浆施工方案及安全技术措施批准人：审核人：编制人：中鼎国际工程有限责任公司罗河铁矿废石井项目部2011年12月18日中鼎国际工程有限责任公司创业无奇，一言九鼎-3-安徽马钢罗河铁矿废石井主含水层第二段-304.374m～-339.374m工作面预注浆施工方案及安全技术措施会审意见会审意见：公司总工程师公司安全质量部公司工程技术部项目技术负责项目经理中鼎国际工程有限责任公司创业无奇，一言九鼎-4-业主单位审批意见栏业主单位审批意见：中鼎国际工程有限责任公司创业无奇，一言九鼎-5-目录一、工程概况································6二、井筒含水层段水文地质概况················7三、编制说明································9四、主含水层第二段注浆方案措施··············9五、具体施工方案及浆液类型选择··············10六、施工设备配置与工艺······················13七、注浆效果分析与检查······················16八、辅助系统································16九、工期安排································18十、劳动组织································19十一、主要工程量明细························21十二、安全技术措施··························23十三、工期保障措施··························24十四、质量保证措施··························25中鼎国际工程有限责任公司创业无奇，一言九鼎-6-一、工程概况罗河矿业有限责任公司废石井工程井筒设计净直径5.5m，井筒全深828.45m（含临时锁口3m段），井筒段为C30素混凝土及C30双层筋混凝土混合型支护,支护厚度为400mm。井口设计标高为+43m,井口实际标高为+46m。目前该井筒已施工至337.72m深度(标高为-291.72m)，即将结束次生石英岩主含水层第一段掘砌工作，依据《废石井工程地质勘察报告》得知，下段仍处于深度为322.18m～391.23m(标高为-279.18m～-348.23m,厚度69.05m)段的主含水层之中，为保证注浆工作的正常接替，我单位经研究决定井筒施工至353.474m(－307.474m)处时停止下掘，进行第二段止浆垫浇筑工作，形成井筒围岩封闭面。(止浆垫厚3.1m,C30砼连续振捣浇筑，上部设0.2m泄压层)，待止浆垫达到养护期限后，搭设工作台（工作台布置见附图），进行第二段工作面预注浆工作。依据废石井次生石英岩主含水层第一段注浆经验及教训（注浆段高设置过高（50m），在废石井次生石英岩主含水层内极其复杂的地质条件下施工，段高过高会出现反复扫孔复孔现象、造成工期延长、注浆材料浪费、注浆效果差等诸多问题，会造成徒劳无功、得不偿失的现象），故我单位决定将-303.97m～-348.23m含水层分为两段注浆，即：第二段注浆段高设置35m（-304.374m～-339.374m），掘进段高设置为26m（-304.174m～-330.174m）;第三段注浆段高设置为26m(-327.174m～-353.174m),掘进段高设置为26.5m（-326.674m～-353.174m）；结合副井注浆情况，为防止两含水层之间裂隙相互贯通，我单位决定第三段注浆结束后，进行超前探水工作，详见第三段注浆方案。中鼎国际工程有限责任公司创业无奇，一言九鼎-7-二、井筒含水层段水文地质概况叙述依据：《废石井工程地质勘察报告》（一）井筒围岩的地层岩性特征(1)次生石英岩（325.18～394.23m）深灰～灰白色，致密块状，矿物成分主要为石英，岩石软硬不均，裂隙、孔隙发育。孔深325.88～328.68m、335.26～340.27m、349.97～352.97m、355.71～357.93m、361.20～390.27m处，裂隙发育，沿裂隙见孔洞（洞径0.5～2cm）岩芯破碎，多呈碎块状。层厚69.05m。(2)含角砾粗安岩(394.23～407.20m)黄褐色，灰白色，斑状结构，块状构造，角砾状构造。斑晶主要为钾长石，斜长石，少量黑云母、辉石。长石斑晶大小1×2～2×4mm，约占40%，黑云母、辉石斑晶少量。角砾呈次圆状，大小1～3cm不等，为粗安岩，含量约占45%，基质隐晶质。岩石具较强高岑石化、硅化、黄铁矿化、绿泥石化、绿帘石化，高岑石化自上而下逐渐变弱，硅化主要见于394.23～398.07m。岩石裂隙局部发育，无规则。孔深394.23～401.10m处，岩芯较为破碎，其它部分岩芯较完整。多以短柱状为主。层厚12.97m。(3)粗安岩（407.20～435.57m）灰褐色，黄褐色，斑状结构，块状构造。斑晶主要为斜长石、钾长石及少量黑云母、辉石等。长石斑晶1×2～2×4mm，约占60%，基质隐晶质。岩石较新鲜，蚀变较弱，岩石裂隙不发育，岩芯完整,多呈长柱状。局部地段(孔深431.16～435.57m处)岩芯破碎呈块状.层厚28.67m。(4)高岑石化凝灰质粗安岩（435.57～467.81m）中鼎国际工程有限责任公司创业无奇，一言九鼎-8-岩石呈黄褐色，黄绿色，斑状结构，块状构造，斑晶主要为斜长石，钾长石及少量辉石。斑晶大小1×2～2×3mm，含量约35%。此外岩石还含一些凝灰质成分，基质隐晶质。裂隙不发育，岩心较完整，多呈短柱状，局部地段（孔深453.08～457.00m、464.21～466.50m处），岩石具较强高岑石化，岩芯较破碎。层厚26.19m。(5)次生石英岩（467.81～479.27m）灰白色，青灰色，致密结构，矿物成分主要为石英，局部可见原岩的残留成分与组构(原岩为粗安岩)。岩石软硬不均，破碎，裂隙、孔隙发育。岩芯较完整，多呈短柱状。孔深475.87～479.27m段岩心破碎呈碎粒状和粉状。层厚11.46m。(二)、废石井含水层（段）特性及赋水特征根据本次废石井钻探施工岩性编录、简易水文观测、现场简易水文地质试验等工作，结合收集的区域及矿区“详勘地质报告”成果资料综合分析，废石井含水层（段）特征及赋水性如下：次生石英岩含水层位置：325.18m～394.23m，层厚69.05m；467.81m～479.27m，层厚11.46m。该含水层分为两段，累计厚度80.51m。各含水段裂隙、孔洞发育，岩芯破碎，多呈碎块状。钻进时漏水，孔内水位上升、下降起伏大，冲洗液消耗量大。水力性质属承压水。粗安岩含水层位置：101.76m～234.28m，厚度132.52m；264.12m～269.54m，厚度5.42m；279.69m～289.00m，厚度9.31m。该含水层分为三段，累计厚度147.25m。各含水层段裂隙较发育，裂隙中充填有白色碳酸盐脉及绿黄铁质泥质。钻进过程中，孔内水位上升、下降起伏较大、冲洗液中鼎国际工程有限责任公司创业无奇，一言九鼎-9-消耗量变化较大。水力性质属承压水。该井筒次生石英岩含水层中孔洞裂隙水因水量较大，是井筒施工充水的主要来源。综上所述，废石井井筒主含水层岩石主要为次生石英岩（69.05m），而次生石英岩层，基质主要为钙质、凝灰质物质，胶结不紧密。围岩裂隙发育、岩石极易破碎，稳固性差，主要为破碎带含水。此段水文地质条件较复杂，且伴随着井筒深度逐渐加深，水压逐渐增大，导致本段注浆工作更加困难。三、编制说明安徽马钢罗河矿业有限责任公司废石井工程由我单位负责承建施工。截止2011年12月24日该井筒已施工350.174m。主含水层第一段掘砌工作已接近尾声，即将进入主含水层-304.374m～-339.374m段工作面预注浆工作。依据《废石井工程地质勘察报告》查看得知，该段含水层矿物成分主要为石英，岩石软硬不均，裂隙、孔隙发育，且孔隙、裂隙水含水量较大，是井筒充水的主要来源。依据废石井主含水层第一段井筒注浆治水施工经验可知，该段含水层水文地质条件复杂，注浆治水工作比较困难，为确保安全有效的进行注浆治水工作，特制定第二段工作面预注浆施工组织设计。四、主含水层第二段注浆方案结合《废石井工程地质勘察报告》及以往我单位在施工副井、废石井第一段工作面注浆时所累积的注浆经验分析，经项目部研究，该含水层第二段工作面预注浆方案确定为：中鼎国际工程有限责任公司创业无奇，一言九鼎-10-井底工作面设3.1m浇筑止浆垫（见附图），止浆垫上设泄压层，搭设工作平台（附图2），潜孔钻钻孔埋设Φ108mm孔口管并安装高压阀门。拟采用以化学浆为主液，水泥单液浆或水泥加水玻璃双液浆为辅液,采用“高压力，反复注浆、反复扫孔复注”的方法对称施工注浆孔进行工作面探水注浆工作。先探后注，注浆结束后施工检查孔，检查达到设计要求后，在超前探水的前提下，进行废石井含水层第二段井筒掘进工作。五、具体施工方案及浆液类型选择5.1、止浆垫参数5.1.1止浆垫结构形式与厚度计算鉴于该段复杂的水文地质情况，为确保止浆垫在注浆时能承受较大的注浆压力，止浆垫设置为平底倒楔形结构，上部直径Φ6300mm，下部直径Φ7500mm（止浆垫施工见附图）参照《建井手册》第四卷有关部分要求，止浆垫厚度采用下式计算：Bn=（P0×r/[δ]}）+0.3r式中Bn—止浆垫厚度，mP0—注浆终压，Mpa取目前采用的16Mpa。r—井筒掘进平均断面半径，m，止浆垫段井筒掘进平均半径为3.45m。[δ]—混凝土3～7d的极限抗压强度（取28d标准强度的70%），Mpa;设计混凝土强度等级为C30，即：32Mpa。[δ]=32×50%=22.4Mpa。计算得，Bn=16×3.45/22.4+0.3×3.45=3.5m。结合现场实际情况，本次设计止浆垫厚度取Bn=3.1m中鼎国际工程有限责任公司创业无奇，一言九鼎-11-5.1.2、浇筑止浆垫考虑现场施工条件及注浆终压，结合相关施工经验，止浆垫选用强度等级C30砼，振捣连续浇筑，浇砼高度3.1，砼量115.92m3。5.2、接缝注浆（加固止浆垫）止浆垫养护7天后实施止浆垫接缝注浆，注浆材料选用纯水泥浆-水玻璃双液浆，浆液量按实际发生计量。5.3、钻孔注浆参数5.3.1、钻孔布置依据业主单位提供的《废石井工程地质勘察报告》，结合实际施工情况及以往注浆治水工作经验，为防止井筒围岩存在纵向裂隙或微小裂隙时浆液有效扩散半径偏小，井筒下掘时出现局部涌水量较大的情况，因此，本次设计决定采用单圈多量布孔方式，预计布孔48个｛初步暂布24个孔作为探水注浆孔（钻孔布置见附图），可根据钻孔过程中揭露的岩石情况及涌水量来有针对性的增加探孔，效果不明显就将探孔增加至50个或更多｝。5.3.2、布孔圈参数为使探水、注浆孔尽可能多揭露裂隙，采用径向斜孔。钻孔中心距井壁荒径700mm（井筒荒径6300mm），暂布孔24个（从小模板开始顺时针旋转均匀分布），开孔直径为4.9m,孔间距0.64m，钻孔终孔位置在井筒荒半径以外1.75m处，终孔直径9.8m，终孔间距1.28m，钻孔顶角为4°。若