MT_T 1058-2008 立井井筒地面预注黏土水泥浆技术规范.pdf

目 次 前 言 Ⅱ 1 范围1 2 规范性引用文件1 3 术语和定义1 4 注浆原材料2 5 设计与施工的技术要求及试验检测3 6 注浆结束标准及效果检查6 Ⅰ MT/T1 0 5 82 0 0 8 前 言 本标准由中国煤炭工业协会科技发展部提出。 本标准由煤炭行业煤矿专用设备标准化技术委员会归口。 本标准由煤炭科学研究总院北京建井研究所负责起草、 北京中煤矿山工程有限公司参加起草。 本标准主要起草人 徐润、 周兴旺、 郑军、 赵宏伟、 高岗荣、 左永江、 宋雪飞、 丁振宇。 Ⅱ MT/T1 0 5 82 0 0 8 立井井筒地面预注黏土水泥浆技术规范 1 范围 本标准规定了立井井筒地面预注黏土水泥浆工程施工的术语和定义、 注浆原材料、 设计与施工的技 术要求及试验检测、 注浆结束标准及效果检查。 本标准适用于采用黏土水泥浆进行立井井筒地面预注浆工程。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件, 其随后所有 的修改单 不包括勘误的内容 或修订版均不适用于本标准, 然而, 鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件, 其最新版本适用于本标准。 G B1 7 5 硅酸盐水泥、 普通硅酸盐水泥 G B/T1 3 4 5 水泥细度检验方法 筛析法 G B/T4 2 0 91 9 9 6 工业硅酸钠n e qJ I SK 1 4 0 81 9 8 5 G B/T5 0 1 2 3 土工试验方法标准 G B J2 1 3 矿山井巷工程施工及验收规范 J G J6 3 混凝土用水标准 3 术语和定义 下列术语和定义适用本标准。 3.1 黏土浆 c l a ys l u r r y 黏土与水混合经粉碎、 除砂后达到一定密度的浆液。 3.2 黏土水泥浆 c l a y - c e m e n t g r o u t 由黏土浆、 水泥、 硅酸钠组成的悬浊浆液。 3.3 地面预注浆 p r e - g r o u t i n gf r o mt h e s u r f a c e 井筒开凿前, 对地下岩层由地面进行的注浆。 3.4 止浆塞 p a c k e r s f o rg r o u t i n g 采用地面预注浆时, 隔离注浆段与非注浆段, 防止浆液流向非注浆段或流出孔口的装置。 3.5 注浆深度 t h ed e p t ho f g r o u t i n gh o l e 根据含水层埋藏条件和井筒深度确定的注浆孔终孔深度。 3.6 注浆段高 s t a g eh e i g h t o f g r o u t i n g 岩层划分为若干段依次注浆时, 每段的注浆长度。 3.7 布孔圈径 d i a m e t e ro fb o r e l o c a t i o n 以井筒中心点为圆心的圆周上布置钻孔的圆圈直径。 1 MT/T1 0 5 82 0 0 8 3.8 浆液有效扩散距离 e f f e c t i v ed i f f u s i o nl e n g t ho f g r o u t 指以钻孔为中心, 浆液径向扩散达到堵水加固目的的距离。 3.9 裂隙率 v o i dv o l u m eo f r o c k 单位体积岩层中裂隙体积所占的百分数。 3.1 0 浆液充填系数 s t o w i n gf a c t o ro f g r o u t 指裂隙被浆液结石体充填的饱满程度。 3.1 1 浆液结石率 t h e r a t eo f g r o u t c o n c r e t i o n 浆液形成结石体的体积与浆液原体积的比值。 3.1 2 注浆终压 f i n a l g r o u t i n gp r e s s u r e 注浆结束时的注浆压力。 3.1 3 注浆终量 f i n a l p u m pv o l u m e 注浆结束时注浆泵的流量。 3.1 4 含砂量 s a n dc o n t e n t 黏土中直径大于0. 0 7 4mm的不溶于水的固体物的质量占黏土的质量百分数。 3.1 5 下行式注浆 d o w n w a r dg r o u t i n g 钻孔钻进与注浆自上而下分层或分段交替进行的注浆。 3.1 6 上行式注浆 u p w a r dg r o u t i n g 钻孔一次钻至设计深度自下而上分层或分段依次进行的注浆。 3.1 7 岩帽 c e m e n t a t i o nc o v e r 注浆起始段上部一段岩层裂隙一般用水泥浆充填并加固, 使其能承受其下一段最大注浆压力, 防止 浆液窜入上部非注浆岩层。 3.1 8 结束标准 e n ds t a n d a r d s 注浆参数达到设计注浆终压、 注浆终量和稳定时间的标准。 3.1 9 注浆压力 g r o u t i n gp r e s s u r e 注浆时, 克服地下水压力和浆液流动阻力并使浆液扩散到一定范围所需的压强。 4 注浆原材料 4.1 水泥 硅酸盐水泥、 普通硅酸盐水泥应符合G B1 7 5的规定。水泥强度等级不应低于3 2. 5, 水泥细度应符 合G B/T1 3 4 5的规定, 通过8 0μm方孔筛的筛余量不宜大于5。不得使用受潮结块的水泥。 4.2 水 水质应符合J G J6 3的要求。 2 MT/T1 0 5 82 0 0 8 4.3 黏土 黏土分析按G B/T5 0 1 2 3的规定进行。黏土塑性指数不宜小于1 0, 黏粒 粒径小于0. 0 0 5mm 含量 不宜低于2 5, 含砂量不宜大于5, 有机物含量不宜大于3。 4.4 硅酸钠 水玻璃 硅酸 钠 应 符 合G B/T 4 2 0 91 9 9 6中 液- 2及 液- 3的 规 定。 模 数2. 63. 4,密 度1. 3 6 8 1 0 3 k g /m 31. 4 6 51 0 3 k g /m 3。 5 设计与施工的技术要求及试验检测 5.1 注浆工程设计基本资料 5.1.1 地质与工程地质资料 5.1.1.1 井筒检查孔综合地质柱状图 地质柱状图应描述井筒穿过的岩层名称、 岩性、 层位及起止深度、 分层厚度和累计深度。宜提供钻 孔水位曲线、 冲洗液消耗曲线、 地球物理测井曲线、 盐化测井及流量测井曲线。 5.1.1.2 工程地质说明书 说明书宜描述井田区域地质构造、 构造断裂及风化裂隙的起止深度、 裂隙宽度、 裂隙面特征、 充填及 充填物情况; 宜提供临近井筒距离、 深度、 井径、 井壁结构及支护特征、 水文地质特征; 临近井巷、 采区、 采 空区概况、 标高、 水位、 疏干降压漏斗发育特征。 5.1.1.3 地质勘查报告 岩层走向、 倾向、 倾角及各岩层硬度。 5.1.1.4 检查孔岩芯实地探查 岩性、 裂隙的产状宽度和充填物的性质, 是否有掉钻、 溶洞等情况并附有岩溶裂隙率统计。 5.1.2 水文地质资料 5.1.2.1 工程水文孔的简易水文资料 宜提供各含水层、 隔水层的起止深度、 厚度, 含水层岩性、 裂隙特征、 水位、 水量及各含水层之间的水 力联系情况。 5.1.2.2 水文地质报告 工程水文孔的冲洗液漏失量, 各含水层的水位标高, 地下水的流向、 流速等。渗透系数, 钻孔含水层 单位涌水量, 井筒的预计涌水量。 5.1.2.3 水质分析资料 地下水的水温、 化学成分及侵蚀性。 5.1.3 井筒技术特征等资料 关于井筒坐标、 井口标高、 设计深度的参数; 关于井筒的净径、 荒径、 井壁结构及相关 硐室技术特 征 凿井方法。工业广场施工总平面图。 5.2 注浆孔参数设计及施工方法 5.2.1 注浆孔孔径 注浆段孔径宜不小于ϕ1 1 0mm。 5.2.2 冲洗液 注浆孔钻进时宜采用清水或泥浆作为冲洗液。 5.2.3 注浆孔偏斜要求 注浆孔偏斜要求如下 a 直孔偏斜率不得大于0.5, 各注浆孔落点分布基本均匀; b 定向孔进入注浆层位后要求各注浆孔落点分布基本均匀, 其直孔部分偏斜率不得大于0.5。 5.2.4 套管深度 套管深度应符合以下规定 3 MT/T1 0 5 82 0 0 8 a 进入完整基岩; b 冻结法施工时, 注浆孔套管深度不应小于冻结深度1 0m。 5.2.5 注浆孔钻孔参数 注浆孔钻孔参数应符合以下要求 a 开孔间距偏差1 0 0mm; b 每个注浆段测斜一次, 每隔2 0m3 0m设一个测点。 5.2.6 注浆孔套管固结 注浆孔钻至套管预计深度后, 提出钻具并立即下入套管。用清水置换套管内泥浆并清洗孔壁, 用水 泥浆固管。 5.3 注浆参数设计及施工方法 5.3.1 注浆孔终孔深度 注浆孔终孔深度要求如下 a 含水层埋藏深度小于井筒设计深度, 注浆孔终孔深度应至少超过所注含水层底板1 0m; b 含水层埋藏深度大于井筒设计深度, 注浆孔终孔深度应至少超过井筒底部1 0m。 5.3.2 注浆段高 注浆段高应符合以下要求 a 破碎岩层不大于3 0m; b 一般地层不大于8 0m; c 稳定地层或重复注浆不大于1 5 0m。 5.3.3 注浆孔数 注浆孔数量应根据井筒大小、 浆液有效扩散距离、 全井筒涌水量及岩石含水性、 裂隙率来确定。注 浆孔数量不宜少于3个。 5.3.4 布孔圈径 圆周布孔宜与井筒同心并使布孔圈径大于井筒荒径3m, 后施工的注浆孔孔位、 角度应根据已钻的 钻孔进行调整, 使各钻孔在相同的注浆深度相对均匀。 根据施工条件, 注浆孔可以其他方式布孔。 5.3.5 浆液扩散距离 黏土水泥浆的有效扩散距离宜为8m1 2m。 5.3.6 注浆压力 注浆压力应符合如下要求 a 岩帽段注浆终压值为静水压力值的1.5倍以上; b 孔深小于4 0 0m的注浆段终压值为静水压力值的2.53.0倍; c 孔深大于等于4 0 0m的注浆段终压值为静水压力值的2.02.5倍。 5.3.7 黏土水泥浆液配比 黏土水泥浆液配比的要求如下 a 黏土浆密度1.1 21 0 3 k g /m 31. 2 41 0 3 k g /m 3; b 水泥加入量1 0 0k g/m 33 0 0k g /m 3; c 硅酸钠加入量1 0L/m 34 0L /m 3。 5.3.8 浆液注入量 浆液注入量按式 1 计算 QAπRr 2H n β /m1 式中 Q 浆液注入量, 单位为立方米m 3 ; 4 MT/T1 0 5 82 0 0 8 A 浆液消耗系数, 取1.21.5; Rr 以井筒中心为基点的浆液有效扩散半径, 单位为米m ; r 注浆孔布孔半径, 单位为米m ; R 浆液有效扩散距离, 单位为米m ; H 注浆段高, 单位为米m ; m 浆液结石率, 取0.50.8 5; β 浆液充填系数, 取0. 90.9 5; n 注浆段岩层平均裂隙率。 5.3.9 注浆方式 采用上行式注浆、 下行式注浆以及上行与下行混合式注浆均可。 5.3.1 0 止浆塞位置 根据注浆段高, 选择在岩石完整、 孔形规则的位置。分段下行式注浆, 一般止浆塞宜下放在欲注浆 段并与已注浆段重合大于5m, 但不许出现漏注段。 5.3.1 1 止浆塞下放 下塞前应进行止浆塞检查, 宜匀速下放, 下放最大速度不得超过2 0m/m i n。 5.3.1 2 注浆泵及管路 注浆泵及管路的要求如下 a 压力表安装在注浆泵上, 使用最高压力宜在压力表最大标值的1/43/4之间。压力表应按规 定进行检定, 不合格的和已损坏的压力表严禁使用。压力表与管路之间应设有隔离装置。 b 注浆泵性能应与浆液黏度、 浓度相适应, 额定压力应大于最大注浆压力值的1.21.5倍, 并应 有足够的流量和稳定的工作能力。 c 注浆管路应保证浆液流动畅通, 管路连接好后应进行压水检验, 压力宜为注浆终压的1.2 1.5倍,试压时间不得少于1 5m i n。 5.3.1 3 注浆前压水试验 压水试验的主要目的是检查止浆塞的止浆效果, 确定钻孔的吸水量和单位吸水率, 以便为确定泵 量、 泵压和浆液配比提供数据。 压水时间为1 0m i n 3 0m i n。 5.3.1 4 岩帽注浆 套管以下1 0m2 0m为岩帽段, 一般采用水泥浆, 特殊条件可以使用其他速凝浆液。 5.3.1 5 黏土水泥浆浆液配制及注入 5.3.1 5.1 黏土水泥浆性能现场试验 黏土水泥浆性能现场试验包含以下内容 a 现场制黏土水泥浆试验; b 测定黏土水泥浆密度; c 测定黏土水泥浆的析水率; d 测定黏土水泥浆的相对黏度; e 测定黏土水泥浆进入塑性状态的时间。 5.3.1 5.2 黏土浆及黏土水泥浆造浆流程 5.3.1 5.2.1 黏土浆造浆 黏土、 水经黏土搅拌机粉碎 或其他制浆机具 制浆后进入原浆池, 经除砂后储存于储浆池中。 5.3.1 5.2.2 黏土水泥浆造浆 在第一级搅拌池中加入所需体积的黏土浆, 然后在搅拌条件下加入定量水泥, 搅拌时间不少于 2m i n。浆液通过筛网过滤清除浆液中的块状物及杂物后, 放入第二级搅拌池, 边搅拌边加入定量硅酸 5 MT/T1 0 5 82 0 0 8 钠, 制成黏土水泥浆。浆液制配后应在3 h内使用, 浆液温度应控制在5℃4 0℃之间。 5.3.1 6 注浆施工 注浆施工要求如下 a 注浆所用浆液应满足设计要求, 浆液搅拌应均匀; b 注浆前应检查输浆管路是否通畅无泄漏, 注浆泵是否完好无异常; c 注浆过程中应根据实际情况及时调整浆液配比及泵量; d 当注浆达到设计的终压终量时应至少维持3 0m i n, 压入定量的清水后方可停止注浆; e 注浆过程中进行系统观测, 每隔5m i n至少记录一次泵压和泵量。 5.3.1 7 止浆塞起塞 注浆结束后3h6h或孔内浆液压力释放后进行止浆塞起塞, 若遇返浆卸压后即可起塞。 5.3.1 8 扫孔与复注 扫孔时间不少于注浆结束后1 0h, 当注浆未达到设计要求时应复注, 复注间隔时间不小于1 2h。 6 注浆结束标准及效果检查 6.1 注浆结束标准 注浆终量小于2 5 0L/m i n、 注浆终压达到设计值时, 稳定时间达2 0m i n3 0m i n后, 可结束该段的 注浆工作。 6.2 注浆效果检查 注浆施工结束的注浆效果检查方法采用压水或抽水试验两种。一般选取最后施工的注浆孔、 段作 为检查孔, 要求井筒注浆段的井筒剩余涌水量不大于1 0m 3/ h。 6 MT/T1 0 5 82 0 0 8