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11前言潘三矿二水平延深及安全改建工程由煤炭合肥设计院设计，确定在潘三矿工广内施工一深部进风井。根据集团公司安排确定由我处施工井筒地面预注浆工程。深部进风井与工广内现有井筒平面距离为：矸石井，259m；主井，358m；副井，430m。本施工组织设计根据井筒检查孔地质报告及所提供资料，遵照有关规范、标准，并结合以往施工经验编制。设计编制依据主要有：（1）《淮南矿业集团潘三矿深部进风井井筒检查孔地质报告》；（2）《矿山井巷工程施工及验收规范》（GB50213-2010）；（3）《煤矿井巷工程质量检验评定标准》（MT50511-2010）；（4）《煤矿防治水规定》（5）其它与本工程施工相关的规程、标准、手册，以及技术要求和施工经验等。深部进风井井筒地面预注浆总体施工方案设计如下：采取内圈直孔+外圈“Y”型钻孔的施工方案。注浆段高划分为13段（包括岩帽段），总段高为758m（其中岩帽段20m）。内圈布置（注浆及布孔圈径φ13.8m）8个注浆直孔，注浆深度为334~555m，划分4个段高（包括岩帽段），段高总长221m，分两轮施工。外圈采用“Y”型钻孔，地面布孔4个，注浆深度为545~1092m，划分为9个段高，段高总长547m，分两轮施工。第一轮施工Z9、Z11、Z13、Z15四孔，待2该四孔钻探注浆到孔底（1092m）后封到孔深435m后进行定向钻进，分叉为Z10、Z12、Z14、Z16四孔，再钻探注浆到孔底（1092m）。Y孔的注浆深度与内圈直孔注浆深度重合10m。Y孔造孔与内圈直孔在孔深545m处对接。通过注浆后的单孔压水试验预计井筒剩余涌水量。内圈8个直孔全部钻注结束后，透开其中一孔对334~555m注浆段进行压水试验，预计井筒334~555m段的剩余涌水量；外圈8个“Y”孔全部钻注结束后，透开其中一孔对555~1092m注浆段进行压水试验，预计井筒555~1092m段的剩余涌水量。全井筒剩余涌水量为两段剩余涌水量之和。总工程量：造孔11436m，注浆量29707m3（其中单液浆1169m3）。其中内圈造孔4440m，注浆量10127m3（其中单液浆1169m3），外圈造孔6996m，注浆量19580m3。固管：总计4412m，其中，内圈孔2672m，外圈孔1740m左右。注浆质量标准，井筒基岩注浆段注后剩余涌水量不大于6m3/h。2井筒技术特征(见表2-1)井筒技术特征表表2-1井筒中心坐标X3633762.808井筒净径（m）8.6Y39476085.793井筒深度（m）标高23.2第四系深度（m）267.40井底车场标高（m）风化带深度（m）330.70马头门标高（m）硐室标高（m）3井筒地质及水文地质特征3.1井筒地质3井筒区域总体地层走向N20～60°W，呈扇形展布，倾向南及南西，为平缓的单斜构造，地层倾角3～5°。3.1.1新生界第四系地层第四系地层厚267.40～291.35m；（1）砂层、砂砾层层数多、厚度大，单层厚度大于5m的有16层，最大单层厚度达13.40m，砂、砂砾层总厚175.85m，占新地层总厚的68.7%，显示沉积颗粒大的特点；（2）底部以砂砾层为主，夹粘土层，分选性差，一般砾径6-8cm，最大达20cm。3.1.2煤系地层主检孔揭露基岩厚度781.46m，层位为上石盒子组,上起18煤顶板，下至1煤下砂泥岩互层,含0.5m以上煤层13层,属潘集矿区第一～第六含煤段。3.1.3构造与不良地质现象3.1.3.1构造主要断层有F47，另有Fa、Fb两条小断层。F47断层为正断层，走向N78～87°W，近东西走向，倾向南，倾角25～35°，平均30°，落差15～20m；F47断层上盘煤层走向N43～62°W，倾向南西，倾角4～5°,断层下盘煤层走向N20～40°W，倾向南西，倾角3°。F47断层可能是一个断层带，由多条断层组合而成，断层面复杂，破碎带较宽，附生次级小断层发育。Fa断层为正断层，走向N35°W，倾向北西，倾角60°，落差6～8m，断层可靠较差。Fb断层为正断层，走向N37°W，倾向北西，倾角65°，落差3～5m，断层的可靠性差。43.1.3.2不良地质现象主检孔均见有多处破碎带，主检孔自8煤顶板砂岩层至4-1煤底板，出现三处破碎带，其中6煤以上破碎带垂厚达10m。整个破碎带垂厚达75m，简易水文观测漏水现象明显；探构造孔8煤至5煤，出现二处破碎带，岩性破碎带垂厚60m，简易水文观测漏水现象明显。3.1.4风化带结构特征潘三深部进风井主检孔风化带深度为267.40～330.70m，厚度63.30m，其中强风化带厚度54.60m；风化带内砂岩溶蚀较发育，竖向裂隙发育，岩芯破碎。3.2井筒区基岩水文地质特征主检孔划分出8个含水层。含水层的岩性主要为中砂岩、细砂岩及断层破碎带，含水层厚度4.80～26.35m不等。含水层划分情况见表3-1。深部进风井主检孔基岩含水层划分表表3-1含水层编号含水层起止深度(m)主要岩性含水层厚度(m)分层涌水量(m3/h)备注1353.40~360.30细、中砂岩6.90111.217Ⅰ类2439.60~456.50中、细砂岩16.9029.862Ⅰ类3502.60~507.40细砂岩4.8013.990Ⅱ类4596.30~615.50细、中砂岩19.2017.9949Ⅰ类5741.80~757.00中砂岩15.205.138Ⅱ类6869.00~895.35细砂岩、破碎带26.3525.9683Ⅰ类7908.75~918.25细砂岩9.504.289Ⅱ类81012.60~1018.25中砂岩5.652.329Ⅱ类含水层总厚度(m)104.503.3井筒涌水量预计（见表3-2）5潘三矿深部进风井井筒涌水量预计成果表表3-2含水层编号含水层起止深度（m）主要岩性涌水量预计（m3/h）建议水量（m3/h）方法一方法二方法四1353.40~360.30细、中砂岩2.209910.4175111.217111.2172439.60~456.50中、细砂岩2.862513.199329.86229.8623502.60~507.40细砂岩13.99013.9904596.30~615.50细、中砂岩3.781017.99499.65817.99495741.80~757.00中砂岩5.1385.1386869.00~895.35细砂岩、破碎带5.317425.96834.47525.96837908.75~918.25细砂岩4.2894.28981012.60~1018.25中砂岩2.3292.329合计210.78824注浆技术方案及主要施工参数4.1注浆孔数及布置本工程拟采用直孔—Y孔井筒地面预注浆方案。考虑既要保证注浆堵水质量，又要缩短井口占用工期等因素，确定注浆钻孔孔数及布置如下：4.1.1注浆钻孔布置共布置16个注浆钻孔（钻孔孔口坐标见表4-1），分2圈布孔。内圈布置8个钻孔，布孔圈径13.8m，钻孔深度555ｍ。内圈钻孔中最后施工的一孔兼做注浆质量检查孔。外圈孔地面布置4个钻孔，按Y形钻孔设计施工，每孔套管段以下经定向钻进分为两个孔,形成8个注浆钻孔,布孔位置距井心15～25ｍ，具体孔位可视地面施工条件及冻结措施工程布置而定，在条件许可的情况下，钻孔位置尽量靠近井筒，钻孔深度1092m。外圈钻孔中最后施工的一孔兼做注浆质量检查孔。钻孔布6置详见“深部进风井井筒地面预注浆钻孔平面布置图”7马鞭山副井井筒地面预注浆钻孔平面布置图北Z2Z4Z6Z6Z8Z3Z5布孔圈径13.0m小S孔Z1Z76m井筒净径设计钻孔落点圈经9m设计钻孔落点位置84.1.2钻孔施工顺序内、外圈各按两组孔施工。内圈第一组孔为Z1、Z3、Z5、Z7号孔，第二组孔为Z2、Z4、Z6、Z8号孔，内圈施工完毕，即让出井口位置，可以安排井口措施工程施工；外圈第一组孔为Z9、Z11、Z13、Z15号孔，各孔达注浆结束标准后,套管段以下进行全封闭,采取定向钻进的方式施工下一个注浆孔,第二组孔为Z10、Z12、Z14、Z16号孔，外圈孔与最外圈冻结孔水平距离不小于3m。4.2注浆深度本次注浆上限放在风化带底板以下，考虑到套管需座落在坚硬岩石上，注浆上限设计为334m，注浆下限定于进入三灰2m，暂定为1092m。井筒注浆深度见表4-2。井筒分孔注浆深度见表4-3。注浆钻孔孔口坐标表4-1孔号ρ（m）θ（°）孔号ρ（m）θ（°）9Z16.90Z915～2522.5Z26.945Z1015～2522.5Z36.990Z1115～25112.5Z46.9135Z1215～25112.5Z56.9180Z1315～25202.5Z66.9225Z1415～25202.5Z76.9270Z1515～25292.5Z86.9315Z1615～25292.5备注1、孔口坐标为相对井筒中心的极坐标；2、Y形孔（Z9～Z16号孔）的坐标为理想值，施工时视现场实际情况而定。井筒注浆深度一览表表4-2井别注浆上限(m)注浆下限(m)注浆段长度(m)进风井33410927584.3注浆段高注浆段高即一次注浆的钻孔长度。分段注浆是保证注浆质量的重要技术措施之一。段高的大小依据含水层赋存状况、裂隙发育程度及连通性、富水性、地层受注能力及注浆能力等确定。段高的划分原则是：首先突出重点含水层，明确重点注浆段，重点注浆段的段高较小，非重点注浆段的段高可适当加大；含水层位于受注段的中上部；水文地质特征相近的岩层放在同一段高内；注浆段顶部设置岩帽注浆段。10依据上述段高划分原则，将深部进风井井筒基岩注浆段划分为13个段高，1段高（段长20m）为岩帽注浆段，注入单液水泥浆；其下为粘土水泥浆注浆段，划分为12个段高（即2～13段高），段高长度37～70ｍ。段高的划分详见表4-4。鉴于井筒水文地质条件的复杂性，必须确保岩帽段注浆封堵效果，防止下部注浆浆液沿竖向裂隙大量串入上覆岩层。将岩帽段划分为3个亚段（段长分别为5m、7m、8m），分段次进行岩帽注浆，具体做法是：固管并养护后，钻进5m，进行第一次岩帽注浆，单液水泥浆水灰比为0.8:1～0.6:1，注浆量20～30m3；养护后扫孔钻进7m，进行第二次岩帽注浆，水灰比为0.8:1～0.7:1，注浆量25～30m3；养护后扫孔钻进8m，进行第三次岩帽注浆，然后视实际注浆情况分次复注达到设计注浆结束标准。4.4注浆压力注浆压力是驱使浆液克服各种流动阻力，在岩层裂隙中扩散、充填的动力。它与浆液类型及其浓度、裂隙开度及连通性等因素密切相关。注浆压力的大小对注浆效果有着直接影响，故确定适宜的注浆压力对注浆工程是至关重要的。根据井筒地质及水文地质条件，结合本地区注浆施工经验，确定岩帽注浆段注浆终压为静水压力的1.5～2.0倍；粘土水泥浆注浆段直孔段注浆终压为静水压力的2.0～2.5倍，Y孔段注浆终压为静水压力的2.0～2.2倍；达到设计注浆量时，注浆终压取下限值，达不到设计注浆量时，注浆终压取上限值。由于-650水平巷道距离井筒中心不足50m,其对应注浆段注浆时要适当降低注浆压力,控制在静水压力的1.5～2.0倍，灰岩注浆要适当提高终压，为静水压力的2.0～2.5倍。井筒分孔注浆深度一览表表4-3井（孔）别注浆段固管段起止深度(m)段长（m）起止深度(m)段长（m）11进风井内圈孔334～5552210～334334外圈孔545～10925370～435435备注1、外圈孔注浆起始深度与内圈孔注浆终止深度交叉10m。2、外圈孔固管深度与注浆起始深度之间的孔段为Y形孔的造斜孔段，在计算工程量时，该段按注浆段造孔工程量计算，但不予以注浆。注浆段高的划分、注浆量及终压表表4-4段序起止深度（ｍ）段长（ｍ）注浆量（ｍ3）每孔注浆量（ｍ3）终压（MPa）1334～3542011691465.3～7.12354～4206629413688.4～10.53420～4856528973629.7～12.14485～55570312039011.1～13.95555～62267244330512.4～13.76622～68