筒正常掘进施工,根据我单位实际揭露洛河组砂岩含水层井筒涌水情况,为保证安全生产,采用“先探后掘”的探放水原则向前施工分别
进行了12次工作面及壁后注浆堵水工作。并阶段性的投入各种不同型
号的排水设备、管路及高压供电系统。
四、主斜井穿越洛河组施工防治水安全技术措施
根据主斜井井检孔的工程地质和水文地质资料结合现场实际揭穿洛河组及进入洛河组施工的涌水情况,预测主斜井进入洛河组涌水量将超过600m3/h。为了保证穿越洛河组砂岩含水层施工安全,预防井下水害事故发生,按照《煤矿防治水规定》及《煤矿安全规程》相关条款的要求,特制定主斜井穿越洛河组砂岩含水层防治水施工安全技术措施。
坚持“有疑必探,先探后掘、探注掘相结合”的原则,穿越洛河组含水层采用工作面超前探水、预注水泥、水玻璃双液浆向前掘进。如水泥浆无法预注改为超细水泥浆预注。
(一)准备工作 1、后巷涌水的处理
为减少井壁淋水和导水管涌水,保证施工质量和提高施工进度,改善井下作业环境,对主斜井井筒2000m以上的集中顶板淋水及底板涌水较大区域采取壁后注浆处理,壁后注浆结束后,后巷涌水控制在100m3/h以下。
2、排水保障
主斜井井筒1217m处接力水仓,储水量400m3,现该水仓安设多级离心泵MD155-67×5型2台,MD85-67×5型3台(1台使用,2台备用),现
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有排水管路Ф108mm无缝钢管一趟;Ф159mm无缝钢管两趟。
主斜井井筒1645m处接力水仓,储水量100m3,现该水仓安设多级离心泵MD155-67×5型2台(1台使用,1台备用),MD120-67×5型1台,现有排水管路Ф108mm无缝钢管一趟;Ф159mm无缝钢管一趟。
工作面准备15kw潜水泵25台(5台使用,20台备用),18.5 kw潜水泵30台(5台使用,25台备用),45 kw潜水泵15台(9台使用,6台备用),风泵30台。现有排水能力达到825m3/h,满足现有井筒最大涌水量的排水能力。
表2 主排水泵技术参数 型 号 MD85-67×5 MD155-67×5 MD120-67×5 流量扬程(m) (m3/h) 85 155 120 315 335 335 转速 (r/min) 2950 2950 2950 功率(KW) 132 132 132 数量 排水能力 (台) (m3/h) 1 4 1 85 620 120 由于主斜井进入洛河组后,岩性以砂岩为主,含沙量较大,为保证正常排水能力,需对水仓每周进行清仓处理一次,每次清仓工程量在240m3/左右。清仓时间在每次工作面探水注浆期间完成。每次预计清仓时间需3天。
3、探放水
根据《核桃峪矿井井筒检查孔水文地质工程地质勘查报告》分析推测预计主斜井穿越洛河组长度3100多米,洛河组岩性主要为紫红、棕红色中粗粒砂岩,上部夹薄层岩,中下部夹砾石,胶结性欠佳,较疏松,含水性较好。为保在洛河组砂岩含水层安全施工,坚持“有疑必探,先探后掘”的探放水原则,掘进施工过程中,要每小班设专人对工作面的水文地质情况进行观测。由于主斜井设计断面大(掘进断面23.6m3),为保
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证工作面探水的准确性,工作探水钻孔共布置5个,段长40m,允许掘进30-35m,具体参数见附图。钻探过程中,做好钻孔水文地质记录,分析判断准确无误后,方可继续掘进施工。在掘进过程中,每小班在掘进前,坚持采用5m钎杆向前探水施工,确保无误后,方可掘进施工,如出现异常情况停止掘进及时向筹建处、监理单位汇报,采取相应措施进行处理。
附《主斜井探水钻孔布置图》 (二)、洛河组砂岩含水层施工
由于主斜井穿越洛河组含水层段长很长(约3100米),为保证安全施工,加快施工速度,主斜井进入洛河组含水层后,坚持“有疑必探,先探后掘”的探放水原则向前施工,严格按照《主斜井探放水钻孔布置图》的要求进行探水施工,如单孔涌水量小于10m3/h,工作面整体涌水小于40m3/h,则不注浆,采取强行通过;如探水过程中如单孔涌水量大于10m3/h,工作面整体涌水大于40m3/h时,进行注浆封堵涌水。由于洛河组涌水为砂岩孔隙涌水,浆液扩散性差,保证工作面注浆封水质量,采取密集布孔,预注水泥水玻璃双液浆。(注:如水泥、水玻璃双液浆无法预注,改注超细水泥浆进行预注)
1、注浆前准备工作 (1)留设止浆岩帽
工作面向前停止掘进时,选择岩性较好、质地较硬的岩层,具备开孔条件,作为止浆岩帽,以减少施工混凝土止浆墙的费用及时间,根据注浆段长、工作面岩性及工作面涌水情况,确定止浆岩帽的厚度,止浆岩帽厚度不得小于5m。
(2)注浆设备
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钻机选用ZDY-620型两台,钻头选用φ65合金不取芯钻头,钻杆选用φ42钻杆。2TGZ-60/210双液注浆泵(排浆量≤90~2L/min)3台。
为简便快捷注浆施工,将注浆预埋孔口管改为人工卯固孔口管,孔口管选用厚壁φ48mm*2000mm无缝钢管作为注浆孔口管。
2、注浆设计 (1)注浆钻孔布置
按照《简明建井工程手册》对于注浆扩散半径一般选择2m,由于洛河组为砂岩孔隙涌水,浆液扩散性差,故浆液扩散半径选择1 m,注浆段长选择长、短段进行施工,长段选择40m,短段选择20m,先施工段长20m的钻孔,后施工段长40m的钻孔。注浆钻孔参数见附图。
附《主斜井注浆钻孔布置图》 (2)注浆压力
根据《简明建井工程手册》工作面注浆压力选择为静水压力2-2.5倍,计算得出注浆压力5MPa,根据以上几段注浆经验总结,注浆终压分段控制,孔深20m注浆终压控制5-6Mpa,孔深40m注浆终压控制6~8MPa。
(3)注浆材料
水泥:42.5R普通硅酸盐水泥;
水玻璃:模数M2.4~3.4,浓度30~45Be′。 (4)浆液配制
水灰比ρ数值范围一般在0.75~1:1之间,水灰比与水泥浆液的比重、粘度成反比关系,实际施工中选1:1。
水泥水玻璃浆体积比(C:S)为1:1。
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