03 第一篇 底板注浆改造工程精细化管理规范.doc
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1、 03 第一篇 底板注浆改造工程精细化管理规范 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 煤矿防治水精细化管理规范第一篇 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
2、 . 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 . 35附件二 XX煤矿XX工作面底板注浆改造作业规程 . 481第一篇 底板注浆改造工程精细化管理规范 2煤矿防治水精细化管理规范 1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
3、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。1.2 设计内容要点3第一篇 底板注浆改造工程精细化管理规范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 施工目的及工程量工作面底板
4、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,工作面施工设备选型4煤矿防治水精细化管理规范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
5、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:M=P+h1 Ts式中 M隔水岩柱的实际厚度(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3mH
6、5m,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。5第一篇 底板注浆改造工程精细化管理规范1.2.8 孔口管长度的确定孔口管
7、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
8、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:
9、 6煤矿防治水精细化管理规范(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 表112 不同水泥、水玻璃配比双液浆主要性能指标表1.2.12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 设计范本(附后)7第一篇 底板注浆改造工程精细化管理规范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
10、防治水方面的规定、安全技术规范等,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)2.2 编制要点8煤矿防治水精细化管理规范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板改造的原因等,对整个工作面的情况作简单介绍
11、。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式及每台钻机需配备人员情况。说明开工日期,预
12、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、9第一篇 底板注浆改造工程精细化管理规范注浆、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:孔作
13、业规程范本(附后)10煤矿防治水精细化管理规范3施工工艺精细化3.1 钻孔定位、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 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
14、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11第一篇 底板注浆改造工程精细化管理规范露长度不得超过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、不上压可采用水泥浆-水玻璃双液固管,也可以采用 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
15、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12煤矿防治水精细化管理规范位偏斜。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,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
16、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。3.3.8一个钻场注浆改造及封孔3.4.1地面注浆站要对批量水泥抽样质检,质量不合格的水泥严禁使用。3.4.2注浆前首先要查看电话是否完好,通讯是否正常。在通讯不正常或通讯效果不好的情况下,严禁注浆。3.4.3注浆前,井下注浆人员要测定钻孔的出水压力。3.4.4井下注浆人员要做好注浆前的各项准备工作,包括管路的13第一篇 底板注浆改造工程精细化管理规范连接、吊挂,压力表的安设及各种连接物件的检查。注浆管路的连接必须使用标准接头、阀门及U型卡。注浆软管与注浆钢管连接处要进行二次保护性连接,要保证管路畅通,压力表灵敏可
17、靠,截止阀、球阀开闭自如有效,有问题及时进行处理。3.4.5地面注浆人员要听从井下注浆人员的指挥,按照钻场注浆人员的指令进行操作。3.4.6地面注浆站的注浆人员开泵前要对注浆设备和管路进行检查,包括压力表的灵敏程度,注浆泵是否处在空档,吸水管、吸浆管是否畅通,拌浆池是否干净无杂物,水泥罐内水泥是否充足,搅拌机是否有损坏等,有问题及时处理。3.4.7地面注浆之前,首先放水半小时冲洗管路,排出空气,然后连接钻孔压水2个小时(根据注浆管路长短,压水时间可以适当改变),将钻孔出水层位裂隙进一步扩大,以达到更好的底板改造效果。3.4.8地面注浆人员拌浆时,要按照设计的配比进行。注浆过程中,浆液浓度的配比
18、要严格控制,每小时检查一次,配比达不到要求及时调整。在整个注浆过程中浆液的浓度按照稀稠稀的原则进行。3.4.9注浆泵刚开启时,地面注浆站注浆人员要仔细倾听注浆泵的运行声音,有异常及时停泵进行处理。3.4.10注浆时,地面注浆人员要密切观察压力表的变化情况,记录井上下初始注浆压力,并及时和钻场取得联系,同时与钻场的压力相对照,出现异常时,要及时向区队值班室汇报。3.4.11井下注浆人员要时刻观察压力表的变化情况,及时通知地面注浆站注浆人员换档、停泵、压水等操作,根据压力变化幅度来指导地面注浆人员的大致拌浆量。压力值每上升0.5Mpa即必须与地14煤矿防治水精细化管理规范面注浆站的注浆人员取得联系
19、并通知区队值班室。3.4.12注浆过程中,钻场注浆人员要观察钻孔和钻场周围,发现漏浆、顶板来压或底板鼓起等异常时及时通知地面注浆站停泵,并通知区队值班室。3.4.13当孔口注浆压力与设计注浆压力差0.5MPa时,通知地面注浆站用3档压水,此期间如果压力升至注浆终压,应立即打开泄压阀,再关闭进浆阀和4吋闸阀,结束注浆。钻孔达到注浆终压后由值班队干决定是否终止注浆。3.4.14每孔注浆结束后,注浆管路要用泥浆泵5档进行压水冲洗,冲洗时间不小于4小时,地面注浆泵、拌浆池都要进行清洗。3.4.15未终孔而进行注浆的钻孔,水泥的凝固时间不得少于16小时,方准再次施工。钻孔的复注时间距上次注浆的时间间隔不
20、得少于24小时。3.4.16钻孔注浆合格后必须在2日内进行封孔处理。3.4.17封孔用井下注浆泵采用水灰比1:1.5的单液水泥浆进行井下封孔,压力达到设计终压,保证钻孔封孔后无漏水、渗水现象,否则重新封孔。3.4.18注浆结束24小时后,拆除孔口法兰盘和4吋闸阀,并掏洗干净。3.4.19注浆方法分序次注浆。一个工作面、一个块段、一条断层或裂隙上有多个注浆孔要注浆时可采取分序次、先疏后密、中间插补的方法。全孔段注浆。全孔段注浆就是把整个注浆孔作为一个注浆段进行注浆。这种方法是把一个孔打到终孔深度后,从孔口向孔内注浆。注浆期间,可以按注浆情况调整浆液浓度、注浆压力、注浆泵量、注浆15第一篇 底板注
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