第一篇底板注浆改造工程精细化管理规范.docx
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1、煤矿防治水精细化管理规范河南能源化工集团煤矿地质防治水工程精细化管理规范二一三年十月97第一篇 底板注浆改造工程精细化 管理规范1 工程设计精细化31.1 设计流程31.2 设计内容要点31.3 设计范本(附后)72 作业规程精细化82.1 编制及审批流程82.3 作业规程范本(附后)103 施工工艺精细化113.1 钻孔定位、开孔113.2 钻孔孔口管的埋设、加固、试压113.3 钻进123.4 注浆改造及封孔133.5 常见事故预防163.6 施工原始记录本及各类台账174 现场管理精细化214.1 钻场管理214.2 材料硐室管理214.3 水仓及沉淀池管理224.4 巷道管路、电缆吊挂
2、标准224.5 图版悬挂标准235 工程质量及效果评价精细化295.1 施工过程动态管理295.2 注浆改造效果检查295.3 水害治理效果总体评价及档案管理30附件一 XX矿2324工作面底板注浆改造设计方案34附件二 XX煤矿XX工作面底板注浆改造作业规程441工程设计精细化1.1 设计流程工程施工前地测部门要根据水文地质条件分析情况编制工程方案设计,经煤业公司地测部门审批后实施。底板注浆改造工程设计要严格执行流程化管理,如图111底板注浆改造工程设计流程图。责任人流程顺序公司矿总工程师生产科(地测科)钻探队1234567平面布孔设计、参数计算、方案设计并形成底板注浆改造工程设计根据设计编
3、制作业规程组织物探下发钻孔施工通知单根据公司批复完善设计审 批审 批物探、巷道揭露的地质及水文地质信息综合分析物探解释图111底板注浆改造工程设计流程图1.2 设计内容要点1.2.1 工程基本情况要描述施工地点的准确位置,周边采掘工程、设施的位置关系;工作面的基本情况,包括上下巷长度、坡度,面积,标高范围,煤层厚度、倾角,地质储量等;说明煤层顶底板岩性、地质构造及对施工的影响等。1.2.2 水文地质情况分析主要分析底板含(隔)水层的岩性及厚度,岩溶裂隙发育情况,水文地质参数及底板灰岩的富水性;工作面构造情况,以往地质工作情况以及相邻工作面的水文地质情况等,并预测工作面的涌水量大小。1.2.3
4、施工目的及工程量工作面底板注浆改造目的就是对底板进行加固,增强其整体强度。将底板薄层灰岩含水层,弱含水层变为相对隔水层,对构造带或底板导水裂隙进行充填、闭合,使之不导水,切断下伏含水层的水力联系,切断地下水径流补给方向上的水力联系。说明设计钻场、钻孔数量,钻探工程量,预计注浆量等。1.2.4 钻场布置钻场布置要综合考虑工作面宽度及与相邻工作面的关系,钻机、泥浆泵体积的大小及施工能力,注浆孔可能的最大倾角,工作面内已查明的断层及裂隙或分析认为可能存在的裂隙赋存位置,工作面巷道坡度及打钻时的供、排水问题等。钻场布置优先选用双巷交错布置,钻场间距保持在80120m左右均匀布置,以充分发挥钻机有效性能
5、,提高钻探施工效率。钻场规格要结合钻场内设备摆放及施工需要统一制定。1.2.5 施工设备选型说明施工所选定的钻机、井上下注浆设备,套管材质及管径、钻杆、钻头直径。结合矿井防治水工作需要及工作面水文地质条件,要选用经济适用的专用防治水钻探注浆设备。1.2.6 终孔层位确定施工前要结合水文地质条件的深入分析,确认注浆改造的对象和目的,底板改造选取经济合理的改造目的层,做到有的放矢,防止采面发生突水事故,减少矿井涌水量。根据安全隔水层厚度合理确定工作面底板改造终孔层位,要求经注浆改造后的隔水层厚度必须大于安全隔水层厚度,使工作面突水系数小于0.06MPa/m,注浆改造厚度计算公式如下:式中M隔水岩柱
6、的实际厚度(m);TS突水系数(MPa/m) ;P隔水岩柱底板所承受的水压值(MPa) ;h1 煤层开采时矿压对底板的破坏深度(m)。矿压对底板破坏深度( h1 ) 的选取可采用钻探实测,建立经验公式求得。一般采厚H3m,h1取10m;采厚3mH5m,h1取15m,采厚H5m, h1取20m。突水危险系数的选择,在正常岩层地段,突水系数选0.1MPa/m,在断层附近及构造破碎地段,突水系数选0.06MPa/m。1.2.7 钻孔布置原则钻孔布置本着“安全、高效、经济”的原则,在平面上应采用放射状展布,以斜孔为主,在剖面上长短结合,使钻孔揭露的含水层段尽量长;钻孔尽量与断层、裂隙垂直或斜交,穿过多
7、个含水层。对于裂隙发育地带、断层及断层的交叉、尖灭地带、工作面初压显现地段(距切眼60m120m段)均作为布孔的重点。特别是经井下物探圈出的富水异常区,要重点加密布孔控制。1.2.8 孔口管长度的确定孔口管长度一般由煤层底板岩石稳定程度和钻孔俯角及水压大小这三大因素确定,孔口管下入底板垂深要按照1 MPa*4米计算(如静水压力为3MPa,孔口管下入巷道底板下垂深为12米),然后根据钻孔倾角计算孔口管长度。若钻场附近有断层或裂隙发育、岩石破碎时,要考虑下二级或三级管,下多级管时里外层套管的接箍要错开。1.2.9 钻探施工技术要求对施工关键环节的技术要求和特殊规定必须详细、准确的说明。特别是开孔方
8、向、倾角的确定,孔口管的埋设、试压,钻孔的防偏斜措施、防喷装置等必须提出明确的技术要求。1.2.10注浆终压确定注浆终压一般按照静水压的23倍为原则进行取值,静水压取值具体可根据附近水文钻孔实测水压值结合工作面标高计算水压值,同时参照临近工作面底板改造期间灰岩实际水压。静水压取值按最大值进行取舍,最后确定工作面注浆终压。一般来说坚固岩层注浆终压可以高一点,松软岩层注浆压力不宜太高,以免发生底板压裂破坏事故。1.2.11注浆材料及配比按工作面水文地质条件、岩石裂隙及硬度、材料成本及供应紧缺程度、注浆规模及环境条件等多种因素确定浆液材料。井下常用注浆材料有普通硅酸盐水泥、粘土、粉煤灰、水玻璃等基本
9、注浆材料,裂隙发育,出水量大时可添加骨料(主要指砂子、石粉、石子、锯末)。浆液配比参数(1)单液水泥浆。425#普通硅酸盐水泥,水灰比通常为采用1:0.71:1。其他几种典型配比浆液基本性能指标见表111:(2)粘土水泥浆。粘土占干料7090%,一般80%左右,水灰比参考单液水泥浆配比。(3)水泥水玻璃双浆液。双液注浆一般采用3040 B的水玻璃,高波美度的水玻璃使用时应加水稀释。水泥、水玻璃双液浆的典型配比浆液的主要性能指标见表112。表111 典型配比浆液基本性能指标水:灰比(质量比)浆液相对密 度初凝时间/h终凝时间/h结石率结石体强度/MPa2:11.317.0048.000.422.
10、81.5:11.3716.0034.000.53.01:11.4915.0025.000.564.00.75:11.6211.0021.000.7511.30.6:11.709.0015.000.8016.90.5:11.868.0013.000.9022.0表112 不同水泥、水玻璃配比双液浆主要性能指标表水:灰=0.75:1水:灰=1:1水:灰=1.5:1水泥:水玻璃胶凝/min初凝/min终凝/min胶凝/min初凝/min终凝/min胶凝/min初凝/min终凝/min1:0.40.383.51540.55.751070.81722901:0.60.563.25180.833.2561
11、1.56123001:0.80.832.61161.23.61362.09.03151:11.052.4017.001.384.3735.002.329.00225.001:1.250.502.3016.001.123.3736.002.0012.00305.001.2.12钻孔施工顺序原则上按照钻孔编号间隔施工,一般先施工正对煤墙的工作面内钻孔,然后再向两边间隔施工。对于倾角大小不同的钻孔,优先施工大角度钻孔,然后施工小角度钻孔。1.3 设计范本(附后)2底板注浆改造作业规程精细化2.1 编制及审批流程底板注浆改造工程作业规程编制与审批,必须遵循国家、集团公司的有关防治水方面的规定、安全技术
12、规范等,在此基础上制定底板注浆改造作业规程,其编制、审批、贯彻和执行流程。如图12-1 底板注浆改造作业规程编制审批流程图。(安全技术措施参照作业规程格式编制)单位总工程师相关科室地测科施工区队12345678图12-1 底板注浆改造作业规程编制审批流程图2.2 编制要点编制底板注浆改造工程作业规程时,可以按照以下要点作为提纲:工程概况、工程设计说明、施工工艺、施工前准备、设备选型及劳动组织、工程质量要求、施工安全技术措施、孔内事故预防的专项技术要求、避灾路线、附件等。具体分述如下:第一部分:工程概况说明该工作面的井下四邻情况、工作面走向及倾向长度、需底板注浆改造解放的煤量以及对该工作面进行底
13、板改造的原因等,对整个工作面的情况作简单介绍。第二部分:工程设计说明该部分主要说明整个工作面的钻场布局,改造厚度,钻孔的终孔层位,钻孔密度,孔口管长度的确定,钻孔的布置原则以及注浆终压的确定,对排水系统能力的要求。第三部分:施工工艺该部分附有底板改造钻孔施工工艺流程图,详细说明底板改造的施工顺序,对钻孔开孔、埋管、试压、浅部加固、注浆及封孔等环节进行详细要求,明确标准。第四部分:施工前准备、设备选型及劳动组织施工前准备主要考虑施工时供排水、供电及注浆管路的敷设问题,为正常钻进注浆做好准备。设备选型主要是根据工作面采掘接替、底板改造人员、设备的配备情况所选用的设备。施工组织主要说明施工人员作业方
14、式及每台钻机需配备人员情况。说明开工日期,预计总工期,劳动制度,出勤人数,人员结构,劳动纪律,管理模式等。第五部分:工程质量要求该部分主要包括对钻探施工质量、地面注浆质量、井下封孔质量及钻机安装质量的细节要求,对钻孔开孔、埋管、试压、浅部加固、注浆、封孔、设备安装及验收等环节的施工要点重点强调,针对不同工作面,对各环节进行明确量化,在开工前向职工进行贯彻学习。第六部分:施工安全技术措施主要有设备装卸、设备运输、人工抬运、机电设备管理、防爆及接电、钻探施工、注浆施工、输浆安全技术措施,对施工过程中各个环节的安全注意事项逐一说明 ,做到提前预防,避免安全事故的发生,保证生产工作正常开展。第七部分:
15、孔内事故预防的专项技术要求主要包括钻具折断、脱扣事故的预防、卡钻埋钻事故的预防、孔口管事故的预防、停电事故应急措施及抢险救援物资。该部分主要是根据以往的经验,对钻孔施工过程中可能发生的钻孔事故进行预防,针对不同原因制定不同的预防专项措施,一旦事故发生及时采取有效的处理措施,有效的避免钻孔事故的发生或让钻孔事故影响降到最低。第八部分:避灾路线说明施工地点的避水灾路线、避火灾、瓦斯路线,一旦发生灾害事故时保证人员按照合理的避灾路线及时撤到安全地点,确保职工的人身安全。第十部分:附件主要包括避灾路线图、设备供电系统图、工程布置图及钻孔参数表等。2.3 作业规程范本(附后)3施工工艺精细化3.1 钻孔
16、定位、开孔3.1.1 钻孔开孔前,由测量人员与钻探队技术人员按钻孔设计方位现场挂线标定,开孔位置要布局合理,尽量在钻场三面煤壁墙角,孔与孔间距大于0.5m,开孔时班长负责按设计调整钻机的方位和钻孔倾角,要严格按设计定位,误差控制在1以内。钻孔设计参数变更必须由地测部门提出申请,总工程师审批后方可按变更参数施工。3.1.2钻孔施工要严格按设计的开孔顺序依次施工。一个钻场无特殊情况严禁连续开孔,相邻钻场平面上交叉的钻孔不得同时施工。3.1.3开孔孔深应比设计套管长度长12m,并把孔内岩粉冲净,开孔后钻孔必须悬挂孔口标志牌。3.2 钻孔孔口管的埋设、加固、试压3.2.1按设计直径及长度下入套管,下管
17、时要用管钳进行固定,防止套管脱落,短节之间丝扣空隙大时要加生料带并拧紧,杜绝出现漏水现象。3.2.2岩石完整的地层应下一级管,岩石破碎构造发育地带应下二级管。3.2.3穿过巷道的钻孔孔口管要下入对帮煤墙内,防止注浆破坏巷道而引发跑浆。3.2.4固定孔口管时,可将孔口管在外部预留0.3m左右,并缠紧麻布,用井下注浆泵从孔口管内注入水泥浆(1:1),使水泥浆液充满其四周间隙,直到从孔口管外壁的上端口溢出部分浆液,并返出稠浆为止,然后用钻机将预留的一段孔口管压入孔内,要求孔口管的外露长度不得超过0.2米,再进行注浆,直至压力达到2-3MPa左右停止注浆,孔口管固定完毕。3.2.5试压时跑浆、不上压可
18、采用水泥浆-水玻璃双液固管,也可以采用内外兼注的方法加固孔口管。3.2.6注浆合格后,凝固24小时后方可透孔,双液加固时可缩短凝固时间到12小时。3.2.7扫孔时,根据施工方位及测定的套管倾角调整钻机,对正孔位后方可扫孔,严禁目测对孔,严禁启动钻机带动钻机对正方位,以防打烂套管或透偏孔。3.2.8扫孔超过孔口管0.51.5m停止钻进,冲净岩粉后,进行清水耐压试验,压力达到设计终压且持续时间不少于30分钟,孔口管四周不漏水,孔口管牢固不动时,则对孔口管的固定合格。否则,重新注浆固管,直到试压合格为止。3.2.9一级孔口管加固试压合格后透孔继续钻进到超过二级孔口管设计长度2m,再下入二级孔口管,同
19、样进行加固和试压。3.3 钻进3.3.1正常钻进前要先安装好排水设备和管路,确保排水能力大于施工期间巷道最大涌水量,并保证设备完好,随时可以运转。3.3.2钻机的各个部件要紧固牢固,不得松动。各种管线连接牢固,并与钻机转动部分预留一定的空间。钻机操作前要对钻机的稳固性和连接的各部件进行检查并进行试运转,有问题及时处理,无异常后方可正常钻进。3.3.3没有进行耐压试验或耐压试验不符合要求及揭露含水层前未安装孔口控制闸阀和防喷装置的钻孔不得进行钻进。3.3.4每次钻进前必须校正钻机方位、倾角,稳固钻机,防止方位偏斜。正常钻进时4根压柱要压实打牢,防倒绳栓牢。3.3.5钻进时先供水,返水正常后再钻进
20、,钻进过程中要保证压力水充足,不准打干钻。3.3.6钻机给压均匀并匀速钻进,在软硬岩石变化段要减小压力钻进。3.3.7钻进中,钻机操作人员要和接拔钻杆人员密切配合,接拔钻杆人员一定要站在钻机的侧面,不能正对钻机的后方。3.3.8一个钻场内不允许两个及以上钻孔同时揭露含水层,要求一孔一注,注浆合格后其它钻孔方可揭露含水层。3.3.9要作好钻进进尺和岩石判层记录并保存好。钻孔出水后必须测定出水深度、出水量、水温、水压等基本参数并做好详细记录,必要时可以采集水样进行化验,以便进行后期分析。3.3.10钻进过程中如果发现煤壁变软、片帮、来压或水压、水量突然增大,钻孔有顶钻等异状时,要立即停钻,但不得拔
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