柳林縣陽塔煤礦運輸隧道頂板塌落區充填注漿施工方案中 國 礦 業 大 學徐州井巷注漿新技術有限公司2011年5月目 錄一、工程概況2二、注漿治理控制措施21、技術要點22、技術難點2三、注漿方案設計31、注漿孔部孔基本參數32、施工工藝43、孔口管6四、注漿材料及配制6五、施工組織設計71、鉆注設備及施工材料72、井下注漿系統73、施工人員配備9六、工期及經費預算101、工期102、費用預算10七、注漿施工安全措施10一、 工程概況柳林縣陽塔煤礦一運輸隧道寬約5m，高4m，主要用于地面與井下的運輸銜接。2010年出現頂板塌落，塌落總長度約50m，礦方進行了初步的修復治理，主要采取用料石砌圈，然后又在塌空區間內嵌入道木的治理措施（圖1）。為防止頂板來壓而發生再次塌落現象，礦方決定對原塌落空洞區間進行注漿充填。圖1 隧道破壞及初步修復示意圖二、 注漿治理控制措施注漿的主要目的是充填塌落區間的空洞區，并且同時可以加固隧道頂板圍巖。1、 技術要點技術要點包括注漿孔的孔深、孔距及布孔方式設計，注漿工藝及注漿壓力等。注漿孔的技術參數與漿液的流動及絮凝特性參數密切相關，注漿工藝及注漿壓力控制等決定著注漿充填的質量。注漿工程是一個系統工程，保證各相關設計及施工工藝的協調是保證施工質量的重要方面。2、 技術難點（1） 控制注漿工藝，防止漿液從頂板初步修復用的料石砌圈的縫隙中漏漿。（2） 控制注漿壓力，一者防止發生頂板被注漿壓力壓垮的事故，二者要適當增加注漿壓力使漿液不僅充填空洞區，還能滲入圍巖裂隙，使注漿充填體與圍巖“熔為”一體。（3） 控制注漿孔設計參數，使得漿液充分流動，保證空洞區不出現充填盲區。三、 注漿方案設計1、 注漿孔布孔基本參數注漿孔布孔擬采用深孔、淺孔協調布設的方式，初步設定深孔孔距為6m，淺孔孔距為2m。深孔沿隧道中心線延伸方向布孔，淺孔總體呈“Z”字行布設。淺孔下注漿孔口管 0.4-0.6m，深孔孔口管延伸至空洞頂面（長約2m），各孔需安裝孔口閥。布孔方案見圖2。共計布設淺孔25-28個，深孔8-9個。在現場布孔參數及數量可根據施工的實際情況進行適當調整。（a）斷面圖（b）仰視圖（c）側視圖圖2 注漿孔布設示意圖2、 注漿工藝總體注漿工藝措施為：施工淺孔注漿（在料石頂面形成漿液固層）施工深孔注漿（充填空頂區）。具體施工步驟及說明見下面的描述。 施工淺孔。淺孔可采用錨桿鉆機進行，鉆孔適當外撇（10-20），鉆孔成型后下孔口套管，套管要穿越料石0.3m左右，套管要安裝有孔口閥。 對淺孔進行注漿。采用水泥-水玻璃雙液漿，注漿的配比可根據漏漿情況進行調整，如頂面漏漿嚴重，要增加漿液的濃度，對于部分漏漿的縫隙可采用木楔、麻布等進行封堵。本次注漿的目的就是在料石砌圈頂面形成一層厚30cm左右的漿液固層，一者對料石砌圈進行加固。二者保證在下部注漿施工中不再出現漏漿現象。 施工深孔。深孔孔可采用錨桿鉆機進行，巖隧道頂面中心線布設，垂直于隧道頂面，鉆孔成型后下孔口套管，套管底部要達到塌落區頂面，套管要安裝有孔口閥。在本次施工中可能會遇到鉆孔施工時鉆到道木的情況，這時要對注漿孔位進行適當調整。 對深孔進行注漿。采用純水泥漿或濃度較低水泥-水玻璃雙液漿，本次注漿的目的就是保證漿液充填原塌落形成的空洞區，所以要盡可能的多注漿液。適當增加注漿壓力，使漿液滲入圍巖裂隙，保證空洞充填的漿液凝固體與圍巖固成一體。在本階段施工時要嚴格控制注漿壓力，注漿壓力過大漿液擴散范圍遠，但將對頂板產生壓力，可能造成頂板再次塌落；注漿壓力太小，則漿液擴散及充填效果有限。根據以往施工經驗階段注漿壓力設定為1-1.5MPa，注漿時要密切觀察頂板。3、 孔口管孔口管采用42mm4mm無縫鋼管加工，孔口管結構如圖3所示，外段設置1520mm長的絲扣，內段加工成魚鱗扣并纏繞麻絲以增加注漿管與井壁及壁后圍巖間的摩阻力。為充分保證漿液對空隙的充填效果，在孔口管外端范圍周邊打設花孔以利竄漿。圖3 孔口管結構示意圖四、注漿材料及配制注漿材料選擇普通硅酸鹽水泥（建議采用325水泥），水玻璃模數2.83.4，濃度38-40Be。漿液類型為單液水泥漿和雙液漿，根據施工時的需要選擇單液漿及雙液漿（表1表2）。表1 單液水泥漿配制表水灰比水泥用量(kg/袋)水(升)漿液體積(m3)0.6:11100/226601.0260.75:1950/197121.0291:1750/157501.0001.25:1650/138121.0291.5:1550/118251.0082:1450/99001.050表2 雙液漿配制表水灰比水泥用量(kg/袋)水(升)40波美度的水玻璃(升)漿液體積(m3)0.6:11100/22630301.0260.75:1950/19682301.0291:1750/1572722.51.0001.25:1650/1379022.51.0291.5:1550/11810151.0082:1450/9885151.050五、施工組織設計施工前必須充分地做好注漿施工的準備和組織工作。1、鉆注設備及施工材料（1）鉆機選用錨桿鉆機（風鉆）進行鉆孔，備足鋼釬及易損備件。（2）注漿泵選用QB50/18型氣動雙液注漿泵或2TG2-60/200型雙液電動注漿泵，均為雙液無極變比可調。（3）攪拌機選用JS-1000型攪拌機，攪拌筒容量不低于0.5m3。此外，配置一容量不低于1.0m3的攪拌箱配合輸漿。（4）為使注漿施工順利進行，要求備足鉆孔、注漿所用主要器材及耗材（表3）。2、井下注漿系統井下注漿系統見圖4。由于本次注漿是隨著注漿的進行，注漿井下注漿系統先前逐步推進的，所以在注完一定距離后，注漿系統要整體前移。注漿泵攪拌機輸液管混合器隧道頂板攪拌箱臨時料場塌落空洞區高壓輸液管已充填區 圖4 井下注漿系統設置示意圖表3 鉆孔注漿主要材料一打 鉆序號設備名稱規格型號單位數量備注1鉆機錨桿鉆機臺2備足易損件2孔口閥個10可循環利用3套管256mm0.5m根504手拉葫蘆3T個25大錘5kg把2二注 漿1注漿泵QB50/18或2TG2-60/200臺22抗震壓力表0-30MPa塊53抗震壓力表0-10 MPa塊54注漿三通4180kg/cm2個3高壓，與108孔口管法蘭盤及注漿軟管聯接5拌漿筒只26麻皮kg507鐵絲8#kg508篩網0.80.8mmm2209注漿管無縫加厚38mm魚鱗扣根3010三通盤塊20一端與孔口管法蘭盤，靠螺桿連接11高壓球閥1寸個20三輔助設施1壓風路13通風路14照明路15提升路16排水路1用以安裝好的4寸管當排水7通訊路1通訊電話四主要材料1水泥PO32.5RT1500-20002水玻璃40BeT500五勞動保護1防護眼鏡付302防塵口罩付303乳膠手套付304棉紗Kg505黃油Kg若干（1）場地防護為確保安全施工，鉆孔、注漿施工前，要在近攪拌場地選擇干燥場地作為井下臨時料場；須清除鉆機、注漿泵位置雜物。（2）水、電管路施工用水、電從巷道最近的接頭接至施工現場。（3）井口料場建立井口注漿材料專用料場，主要用于貯存水泥、水玻璃等材料，料場要求無淋水、無積水，無其他雜物堆積，且盡量臨近井口，以便于向井下輸送。3、施工人員配備施工共配備人員14人，其中項目經理1名，技術負責1名，注漿施工人員按三班制配備，每班人員配備見（表4）。施工人員要明確責任，注漿前要進行崗前安全培訓和操作指導，使施工人員熟悉施工流程和施工要求。表4 注漿施工人員配備組織表工種人 數/每小班備 注注漿工1可兼職鉆進工，司泵工1可兼職攪拌工、運料工1可兼職安檢員，信號員1可兼職合 計4六、工期及經費預算1、工期因本工程是頂板塌落空洞區的充填注漿，注漿進度是影響工期的主要環節。按預計工程量，如單班（8小時）注漿量15T，全部完成本工程的工期大約在4555天左右（不包括施工前期準備）。2、費用預算 本次施工擬采用甲方包料（注漿材料：水泥、水玻璃），施工方包工（注漿施工）的方式進行。我方僅預算施工費用，本次施工注漿是最重要的環節，按單價1000-1200元/T計價，注漿量按2000-2500T（水泥+水玻璃）計算，完成整個施工總費用為200300萬元。七、注漿施工安全措施（1）對所有注漿操作人員應進行措施學習和操作訓練；（2）注漿管路系統，從注漿泵開始逐漸降低，不得有抬高現象，以防漿液沉淀堵塞；（3）注漿前應有專職維修人員，對注漿系統進行檢查，并對注漿泵和輸送管路系統進行耐壓試驗，試驗壓力為注漿終壓的1.5倍，時間應持續1530分鐘，無異常情況時，方可使用；（4）要經常檢查管路聯接處，發現問題及時處理，防止撥脫傷人；（5）每次注漿前，應對所有注漿機具、管路系統、壓力表等進行檢查，發現問題及時處理；（6）建立健全各種崗位責任制，嚴格執行井下現場交接班制，保證注漿工作的連續性；（7）注漿工作人員必須佩戴好勞動保護用品后方準進入現場；（8）拌漿人員應嚴格掌握漿液濃度，水泥漿必須過篩，防止雜物混進漿液，結塊過期水泥嚴禁使用；（9）池內漿液要淹沒籠頭，防止籠頭懸空，吸入空氣，應有專人放漿和過濾，注漿結束時應對攪拌池及籠頭窩進行清洗；（10）注漿時，泵壓劇減或不進漿，可能是籠頭被堵，吸漿籠頭應經常清洗，泵壓突然下降并不回升，吸漿量增大，說明巖縫漏漿，可采取降壓，調整漿液濃度的辦法處理；（11）注漿時壓力劇增，而工作面壓力上升很慢或不上升，應立即檢查管路，并將籠頭移入清水池中；（12）注漿過程中應有專人觀察壓力表，觀察工作面情況，發現異常，應及時查出原因并采取措施處理后再行注漿；（13）注漿時不得隨意停水、停電，必要時必須事先通知，待停止注漿沖洗管路和注漿泵后方可停水、停電，正常注漿結束后必須立即清洗注漿泵和管路；（14）注漿記錄人員應認真記錄壓力、流量、時間等原始數據，注漿結束后要對壓力、流量（吸漿量）隨時間變化情況進行匯總分析上報；（15）井下施工場地應保持干凈，雜物一律上井。施工機具堆放整齊，位置合適，方便使用。注漿時井下人員必須佩戴防護眼鏡、乳膠手套和口罩，以免竄漿燒傷眼睛，漿液攪拌站應有防塵措施；（16）當班施工負責人應檢查記錄人員的工作情況，確保原始資料的完整和準確，對注漿工程中所發生的問題，要認真分析及時處理。 （17）每次注漿結束后必須壓清水沖洗管路，沖洗時間以注漿管出清水為準；（18）每次注漿結束后，應先關閉孔口管閥門，然后再打開泄漿閥把管路中的余漿放掉，再將兩個吸漿籠頭放入清水桶中，開泵高速運轉10分鐘，待注漿泵及其管路全部沖洗干凈；（19）注漿結束后，關上高壓閥后待注