青云煤業主井井筒工作面打鉆注漿施工安全技術措施
一、工程概況
主立井井筒設計凈直徑Φ5.5m，井筒工程量為695.8m，基巖段為素砼支護，支護厚度為400mm，砼強度C30;
主立井井筒現成井133m。2012年2月12日6點10分傘鉆打眼，共打三個鉆孔，在鉆孔4m左右都出水，根據經驗感覺涌水量大，項目部派技術人員下井觀察實際情況，6點30向青云煤業項目部、監理部匯報有關情況。然后將傘鉆提到井口，7點30分施工、建設、監理三方共同下井實測涌水量，經實測涌水量為每小時40.144m³。現共有三個鉆孔出水，出水工作面標高+855.5m。
二、方案的確定
首先對現出水的3個鉆孔進行注漿，然后利用潛孔鉆機打鉆檢驗水漿效果，如出水繼續進行注漿，打鉆深度46m。
三、設備選型
1、鉆機
DZ100型潛孔鉆機2臺，鉆注工具一套，倒鏈一套。
2、注漿泵
YSB-250/120一臺，KBY-50/120一臺，攪拌機一臺，儲漿池兩個，清水罐一個，水玻璃罐一個。
四、探水工作
探水工作使用DZ100型潛孔鉆機鉆孔，首先要搭設工作平臺，將潛孔鉆機用扒鋸固定在工作平臺上，然后按下列參數進行探水工作。
1、工作平臺
木結構， 150×150mm×3m方木。搭設工作平臺時，應先對探孔編號，以合理布置平臺，布置原則以不影響施工探孔。
2、探水參數
①探眼個數
4個(1#、3#、5#、7#)，1#孔布置在巖石傾斜上方，其他孔按順時針方向布置。
②探眼深度
46m
③布眼方式
同心圓徑向斜孔，角度α=3o
④開口圓徑和間距
D=5m，L=3.92m
⑤在4個探孔鉆探深度到預定深度的過程中，若單孔涌水量小于5m3/h,可繼續鉆探，等探到預定深度后，再進行工作面預注漿;如果單孔涌水量超過5m3/h，應立即停鉆，采用工作面預注漿封水。
五、工作面預注漿
本次工作面預注漿采取預留巖帽作為止漿墊，要固定好鉆孔孔口管，鉆孔注漿前首先加固止漿墊。工作面預注漿采用單、雙液結合方式，即：先注單液水泥漿，當注漿量過大時，如仍不顯示壓力，即改用水泥—水玻璃漿液。可將注漿站設在地面井口附近。
1、布孔參數
①注漿段高
46m
②孔數
8個
③布孔方式
同心圓徑向斜孔，角度α=3o
④開口圈徑向斜孔
D=5 m，L=1.96 m
⑤在工作面預注漿時，由于角度α與開口圓徑與探水時相符，所以可利用探水時的探孔，根據間距，正好在1#、3#孔間布2#孔;3#、5#孔間布4#孔;在5#、7#孔間布6#孔，于7#、1#孔間布8#孔。
2、止漿巖帽
①止漿巖帽厚度
B=Po·D/4[τ]
式中：
B—止漿巖帽厚度，(5.5m)。
Po—注漿終壓，取靜水壓的3倍;取2.4Mpa
D—井筒凈直徑，5.5m。
[τ]—巖石抗剪強度，層狀砂巖，取1.2Mpa。
②止漿巖帽的強度要求
搭好工作平臺后，打開口鉆采用φ130mm鉆頭鉆進2.0m，然后采用φ108mm無縫鋼管作為孔口管，孔口管外壁焊接幾圈φ6㎜盤條，孔口管帶高壓閥門，采用雙液固定;待凝固后鉆眼至2.5m—7.5m，然后注單液水泥漿加固止漿巖帽，打一個孔注一個孔，全部注完后并養護至少24小時，止漿巖帽即可以承受注漿壓力。
3.注漿參數
①設計終壓
Po=3Hr/10
式中：
Po—注漿終壓，2.4Mpa。
H—注漿工作面至靜止水位的水柱高度80m。
R—水的比重，取1。
②注入量(以10米為單位，視實際注漿段高乘以一定系數而定)
Q=π(r+H/2tgα+R)2×H×N×λ×η/M
式中：
Q—預注水泥漿用量。
r—井筒荒徑，取3.2m。
H—注漿段高，10m。
α—傾斜角度，α=3°。
R—漿液擴散半徑，6m。
N—巖石裂隙率，取3%。
λ—漿液損失系數，取1.3。
η—裂隙充填率，取95%。
M—漿液結石率，取0.9。
③注漿分段高
原則上一次鉆注全深，但當鉆孔有裂隙卡鉆或者巖蕊破碎塌孔時，或者鉆孔單孔出水量達到5m3/h，應立即注漿，注漿后掃孔繼續鉆進。
④鉆注順序
單孔段交替鉆注。分單號組與雙號組，先施工單號孔組，再施工雙號孔組，利用后施工鉆孔檢查前期施工鉆孔的鉆注效果，最后一個孔全孔掃孔，并加深2米作為全注段的檢查孔。
⑤漿液材料及濃度配合比
a、注漿材料
P.O.42.5R普通硅酸鹽水泥。
水玻璃，模數為2.4—3.4，濃度為45Be以上。
b、注漿配合比
單液注漿時，水灰比為：2:1、1.5:1、1.25:1、1:1、0.75:1、0.6:1六種，以水泥漿為主。
雙液漿時，水泥漿液與水玻璃體積比為：1:0.3~1:0.5
濃度配合比視注水試驗來確定起始注漿濃度：
先稀—逐漸加濃—最后又變稀(接近終壓時)。
⑥鉆進方式及鉆孔規格
采用無芯鉆進法，鉆孔規格為φ90mm。
六、加固止漿巖帽
1、施工準備工作
導向管的制作與驗收：
導向管為3.0米，采用φ108㎜無縫鋼管制作。
技術要求：
A、焊前，法蘭盤必須與閘門壓蓋試配。
B、管的材質、規格符合設計要求。
C、法蘭盤要與管身軸線垂直。
D、安高壓容器要求焊接，不許有砂眼。
E、管身要直，自上而下3.0m不許有凹坑。采用舊管時不得有影響強度的損傷、銹斑或銹坑。
驗收：
A、按技術要求逐項驗收。
B、抽樣打壓試驗，試驗壓力為2.4MPa。
2、下導向管
A、鉆機在預開口位置固定，調整機頭，根據技術要求調整鉆桿方向，保證按照技術方案施工。
B、開口要低壓慢速，防止跑鉆。
C、導向管孔深度為2.0m，技術要求誤差±100mm，角度誤差±0.5o。
D、導向管孔全部施工完畢后，下好導向管，用CS雙液灌注，進行認真養護24小時。
3、止漿巖帽注漿
分單號孔間距打鉆，打到止漿巖帽表面以下5m，打一個注一個，開始注漿，先單液水泥漿，濃度先稀后濃，壓力達到2.4MPa時注CS雙液漿封孔;單號孔全部注完后，再打雙號孔，雙號孔作為檢查上一步的檢查孔，最后一個雙號孔作為總檢查孔，檢查止漿巖帽的水量。
七、全段注漿結束標準
1、漿液耗量超過或接近設計量。
2、先后施工的鉆孔有規律的水量減少。
3、先后施工的鉆孔吸漿量有規律的減少。
4、最后檢查孔全孔掃孔涌水量小于0.5m3/h。
5、各種資料齊全。
八、勞動組織
采用三八作業制，每小班人員安排如下：
1、打鉆
①井下
跟班隊長 1人
班長 1人
機手 5人
信號工 1人
泵工 1人
坐盤 1人
看閥門 1人
合計 11人
① 井上(電修工兼井下)
電工 1人
維修工 1人
把鉤工 1人
信號工 1人
絞車司機 2人
合計 6人
總計每小班17人
1. 注漿
① 井下
跟班隊長 1人
班長 1人
注漿工 3人
井觀測 1人
信號工 1人
坐盤 1人
泵工 2人
看水籠頭 1人
合計 11人
② 井上(電修工兼井下)
攪拌 2人
運搬 2人
電修工 1人
信號工 1人
絞車司機 2人
看籠頭 1人
合計 9人
總計每小班20人
值大班人員：
經理 3人
技術員 3人
隊長 1人
調度 2人
不包括項目部管服人員。
(一)一般規定
1. 實行三八作業制
2. 所有上班人員班前不許喝酒，精力要充沛，勞動保護要搞好，崗位工種要持證上崗。
4. 實行工作面交接班制度和崗位交接班制度，交接班時，要交安全、交進度、交任務、交存在的問題和隱患以及上班時處理的問題。
5. 實行請銷假制度，不得無故曠工、遲到、早退和中途退崗。
6. 對所有參加施工的人員必須認真進行施工措施的嚴格培訓及地面實際操作訓練。
7. 注漿期間，勞動力安排應分工明確，定人、定位、定任務，不得隨意更改，以使熟練掌握操作要領、程序和技術要求。
8. 施工班組在打鉆期間，一定要記清鉆桿根數，準確掌握孔深。
(二)打鉆安全注意事項
1. 閘閥每次使用后，必須認真檢修，保證其各密封部位干凈無傷，閘板活動自如，關閉后不漏水。
2. 為防止閘門呲墊，所用石棉紙必須采用高壓石棉紙。
3. 閘門所用的螺絲規格(直徑、長度、扣長)與之相配套，并全數擰緊，加彈簧墊圈，防止打鉆時震動使之松動，定時檢查松動后全數認真緊固一次。
4. 上閘門前必須認真檢查孔口法蘭盤有無由于碰撞、敲打等原因造成變形、凹坑、劃口、起刺等缺陷，同時檢查是否有泥沙等物品，防止影響上緊;上閘門螺絲時必須按照對角隔孔擰緊，檢查法蘭盤的間隙等寬后，再上其余螺絲。
5. 對鉆頭的要求
使用鉆頭時要定期檢查，定期更換，防止鉆頭磨損嚴重。
6.對鉆桿的要求
彎曲每米不超過3mm，磨損單邊不超過2mm，整個直徑不超過3mm;對絲扣漲大、變形、絲扣嚴重變形、配合過松或僅有幾扣受力，在鉆進時嚴禁使用;鉆桿下井前要認真檢查，使用隨時檢查。
7.防偏措施
打鉆過程中要認真操作，鉆進、鉆速、轉速三量依不同地層、孔深進行調整，尤其壓力指標;換層或過裂隙時，鉆進要注意一定慢速、輕壓;嚴禁使用變形嚴重的鉆桿，磨損超限的鉆頭;鉆機在開口時要做到“三點一線”。
8.防止卡鉆、埋鉆
操作鉆機時要堅守工作崗位，手不離操作手柄，有異常時要及時停機，防止把鉆桿扭傷和扭斷;巖層破碎時，可以采用停鉆轉入注漿工作的措施;停鉆時要把鉆桿提到安全高度，防止埋鉆事故的發生;減少鉆機移動，按時進行掃孔，防止出現鉆孔偏斜;在停鉆和終孔時要把鉆具提上來，防止塌孔造成埋鉆事故，所用工具及螺絲等物品嚴禁放在正在施工的鉆孔上，防止掉入造成卡鉆事故;出現卡鉆、埋鉆、或者出現縮孔現象，馬上停機采取應對措施。
9.打鉆過程中，應有專人觀察水量和撈取巖粉，及時判斷地質情況;認真尺量鉆具，鉆孔深度應符合設計要求，各孔終孔點要落在同一水平面上，誤差嚴格控制在300mm以內。
(三)工作面預注漿作業
1. 注漿前先將注漿泵及儲漿罐等安置好，然后連接管路，并認真檢查管路聯接是否正常，材料準備是否充足，準備工作完成后對注漿泵進行試運轉，一切正常后方可注漿。
2. 井筒內注漿管路用2〞鐵管，兩端用1〞高壓注漿膠管連接。
3. 進行打壓實驗，具體步驟如下：關閉孔口閥，啟動注漿泵，用清水對管路打壓，當壓力達到2.4Mpa時，穩定五分鐘，管路無跑漏現象即為合格。
4. 進行壓水試驗，具體步驟如下：在打壓試驗結束后，打開孔口閥向孔內注清水，觀察壓力及吸水量，壓力時間不得低于10分鐘，以便為注漿提供依據。
5. 根據鉆孔吸水量確定漿液起始濃度，當鉆孔吸水量大于250升/分時，起始濃度為1.5:1;吸水量小于200升/分時，用2:1。
6. 造漿前，對所用水泥進行凝膠時間的測定，初凝時間超過15小時，不準使用。攪拌罐應放過濾篩，以防止雜物及硬塊混入漿液。攪拌罐內的漿液應隨時攪拌，防止漿液沉淀。注漿泵應有專人負責。
7. 注漿時觀察紀錄一次壓力、進漿量、漿液濃度，認真填寫記錄，作為分析該孔注漿效果的依據。
8. 注漿時，應遵循先稀后濃的原則，水灰比分為2:1、1.5:1、1.25:1、1:1、0.75:1、0.6:1六個級別，起始濃度漿液注入時間為30分鐘，然后調換濃一級漿液，如用某級漿液壓力上升很快，吸漿量隨之減小，則需調換稀一級漿液，以保證鉆孔的注入量。
9. 當用最濃漿液時，注入量達到設計量的80%，壓力仍不升，吸漿不減，可能屬超擴散，應采用注、停結合的方法，間歇時間為20分鐘，這時應關閉孔口閥，打開放漿閥使吸漿管吸清水，以防注漿管路凝固或堵塞。
10. 注漿過程中隨注入量的增加，壓力逐步上升為正常，如壓力突增，應考慮管路或孔內堵塞，停用水玻璃并提高壓力然后用單液漿將其沖開，如沖不開，應逐段檢查處理;如壓力突降，應檢查注漿泵是否吸漿，管路及止漿墊有無跑漏，如各項檢查均無問題，即屬超擴散，應及時降低單位注入量，調整水玻璃用量，使其盡快恢復正常壓力。
11. 單孔注漿結束標準
單位注入量﹤20升/分，注漿達到設計終壓時，維持20分鐘方可結束該孔注漿。
12. 鉆注原則上鉆一個孔注一個孔，最后一個孔加深2米，作為總檢查孔。
(四)工作面預注漿安全技術措施
1. 注漿材料：新鮮的P.O.42.5普通硅酸鹽水泥、45Be水玻璃。
2. 加固止漿巖帽時，可采取低壓注漿，若跑漿嚴重，可采用停停注注或CS雙液漿，注漿過程中要有專人觀測井壁和工作面，防止井壁破裂和跑漿嚴重。
3. 注漿過程中，必須有專人看管注漿水籠頭，防止堵管，專人看管注漿泵以及漿液的調配。
4. 注漿前要對注漿泵的易損件進行必要的更換，防止注漿過程中，出現不吸漿造成堵管現象。
5. 工作面派人注意觀察井壁和止漿巖帽，進漿壓力表，防止井壁損壞和保證止漿巖帽的安全，對放漿閥門定時進行放漿，防止漿液堵塞，壓力表定期加油，防止堵塞。
6. 加強對水泥漿的過濾工作，防止漿液堵塞管路。
7. 最短掃孔養護時間為24小時。
8. 注漿時，要設專門信號規定，防止與其他信號混淆，造成事故。
9. 井下工作人員在注漿時，必須佩戴防護眼鏡、乳膠手套，注漿管路要牢固，防止脫出傷人，放漿時，人員要避開放漿閥門，防止漿液濺入眼內，損傷眼睛。
10. 吊桶上下時，工作面、吊盤、井口的信號把鉤工要精力集中，手不離信號，在本職范圍內要目接目送吊桶離開。
未盡事宜，參考《山西介休義棠青云煤業有限公司主井井筒施工組織設計》及有關規范、規定和措施。
