晋煤集团火药库应急抢险注浆施工组织设计晋煤集团火药库应急抢险注浆施工组织设计1 工程概况晋煤集团火药库位于山西晋城市凤凰山矿排矸场西北侧，距大车渠村和东上村的距离分别为 670m 和 700m，外部交通较为便利，火药库占地面积约 2.5 公顷。场区内分布有 7 个仓库，其中西侧 5个，北侧 2 个，场区中间为草坪。火药库围墙内地面标高为 945m，围墙外东、北、西三侧地貌以耕地、水泥道路及覆盖植被为主，地面标高约为 942-964m，南侧地形较高，以浆砌石护坡为主，地面标高约为 944-964m。见图 1-1图 1-1 火药库交通位置图 火药库四周为采空区，开采煤层为 3#、9#和 15#煤层，其中 3#煤层埋深约 280m，开采时间段为 2002-2010 年，9#煤层埋深约340m，开采时间段为 2000-2002 年，15#煤层埋深约 360m，开采方式多为综采。本次应急抢险治理区域呈 U 型带状分布在火药库围墙外侧北、西、东三面，占地面积约 6000。2 工程地质条件及地面变形分析2.1 工程地质特征2.1.1 气象、水文抢险区域属温带大陆性气候，冬长夏短,气候温暖，四季分明,雨热同期。年平均气温 7.9-11.7。年降水量最大 691.6mm，最小526.7mm，平均 650mm，降雨期主要集中在 7、8 月份。风向多为东南风和东北风，平均风速 1.9m/s。2.1.2 地形地貌根据现场踏勘，火药库原为山体北侧人为下切而成，所处地形总体南高北底，火药库围墙内地面标高为 945m，围墙外东、北、西三侧地貌以耕地、水泥道路及覆盖植被为主，地面标高约为 942-964m，南侧地形较高，以浆砌石护坡为主，地面标高约为 944-964m。2.2 地面变形现状及分析2.2.1 地面变形现状根据年后现场踏勘，火药库及其周边出现不同规模的地面裂缝、地表鼓胀等地质灾害现象，主要表现如下：根据踏勘，火药库及其周边出现不同规模的地面裂缝、地表鼓胀等地质灾害现象，主要表现如下：（1）2013 年年初，在火药库的西北角出现两条规模较大的地面裂缝，裂缝宽度约 100mm300mm，该裂缝贯穿火药库西围墙及北部中间防爆隔墩，将火药库场院西北角切断，并向东延伸至围墙外侧的道路，两条裂缝间距约 18m，有明显向北的位移产生。另据了解，此前也多次出现过类似裂缝，春节过后采用砂浆等对地面裂缝修补后，目前又再次被拉裂，且本次变形有逐渐扩大之趋势，严重影响火药库的安全。（2）火药库南侧挖方边坡、浆砌石边坡下面的大门口平房附近，几年来曾多次出现东西向的冬季地面鼓胀现象，秋季消融发生，地面微量位移的裂缝，严重破坏浆砌石边坡和槽钢门梁的形状。火药库曾多次对该变形坡体进行维修加固，效果不佳。（3）火药库场院中部草坪处也出现了多处东西向的次生裂缝，也有明显移动趋势。（4）火药库南部山体同样出现了多处程度不等的东西向地面裂缝，部分规模较大且非常明显，北部沟地内裂缝，农耕时已被部分充填，呈现不连续状。2.2.3 拟采用的抢险措施经上述分析，火药库所处区域因地下采空区及地表水的综合影响，总体呈现不稳定状，需要进行应急处理，目前业主已组织进行相关单位进行勘察。为保证火药库安全度过雨季，经专家会议讨论，按山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司基本建设局会议纪要（第 2 期）的要求，对火药库进行应急注浆治理。3. 编制依据(1) 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司基本建设局会议纪要（第 2 期）2013 年 3 月 26 日(2) 建筑物下、水体下、铁路下及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程 ，煤行管字（2000）第 81 号（文中简称为规程 ） 。(3) 注浆技术规程 （YSJ211-92 和 YBJ44-92） ，1993 年冶金工业部。4. 施工工艺流程及技术要求4.1 施工工艺流程图施工工艺流程图放点、钻机就位 成孔 下入袖阀管，套壳料 注浆封孔这几步主要过程。具体的流程见图 4-14.2、施工技术要求、施工技术要求4.2.1 钻探技术要求（1）放点时孔位要求原则上钻孔位置应与设计位置一致，（2）终孔标准终孔深度低于944m标高，并钻入稳定基岩1m。图 4-1 施工工艺流程图（3）冲洗液要求 所有钻孔在基岩段，均应采用清水钻进； 钻进松散层段或破碎易塌孔段时可采用泥浆护壁，但泥浆必需符合下列要求：泥浆比重：1.08-1.15，PH值：9-10，漏斗粘度：20-35s，胶体率96%，失水量18ml/30min。开孔孔径130mm，终孔孔径91mm（4）孔斜要求孔斜应不大于1，在钻进过程中应进行孔斜度的测量和校正，以保证钻孔垂直度，为正常注浆创造良好工作条件。（5）洗孔技术要求对所有钻孔注浆层段若使用非清水冲洗液钻进，要求在注浆前或终孔后洗孔，以便裂隙通道畅通，保障最佳注浆效果。（6）封孔注浆结束后采用水灰比0.5:1的浓浆或1:1的水泥砂浆封堵所有钻孔。（7）其他要求为确定裂隙通道的空间形状及发育程度，为注浆实施提供依据，要求钻孔过程中记录钻孔冲洗液消耗量，进行部分取芯评价岩芯的RQD值，判断是否钻至完整基岩。4.2.2 注浆技术要求（1） 注浆材料1、注浆材料主要采用水泥、粉煤灰、水、速凝剂（水玻璃）等组成；2、水泥采用P.C.32.5复合硅酸盐水泥，其质量符合硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥 （GB175-92）标准；3、粉煤灰为（热力电厂）电厂初排产品，质量符合用于水泥和混凝土中的粉煤灰 （GB1596-2005）级标准；4、速凝剂（水玻璃）浓度为3545B，模数为2.42.8；（2）注浆压力注浆开始时先进行压水，再逐步变换成静压灌浆，最终注浆压力孔口控制在不小于1.5MPa。（3）注浆配合比参数水固比：为1:11:1.2。固相比（水泥：粉煤灰）： 3:7。速凝剂：最外排注浆孔当注浆量较大时，掺入水泥重量2%的速凝剂。注浆前，应将做注浆原材料在试验室作浆液配合比试验（配合比分别为1:1；1:1.1；1:1.2） 。试验内容应包括单位浆液的干料含量、浆液密度、初终凝时间及结石率。（4）注浆结束标准注浆末期，泵压逐渐升高，当注浆压力在11.2MPa，泵量在15L/min，稳定1015min，该孔注浆结束。注浆过程中若出现地表裂隙大量跑浆，相邻钻孔串浆时，应立即采取间歇式注浆工艺，间歇时间不小于48h，不大于72h，当注浆达到到设计结束标准时，该孔注浆结束。（5） 注浆方法1、注浆采用浆液浓度先稀后稠的方法，注浆开始后，要定时观测泵的吸浆量和泵压，记录注浆过程中发生的各种现象，收集原始数据，并根据实际情况及时调整注浆量和浆液浓度。为便于注浆质量控制，实际注浆时，每孔可选稀、稠两种配比的浆液进行灌浆，稀浆灌注量取单孔注浆量的30%为宜。2、孔深大于40m时，注浆方式采取自上而下分段注浆，原则上分两段，上段采用袖阀管注浆，注浆结束后，72小时候进行扫孔，下段采用孔口封闭式注浆，下入PVC花管，花管射浆口距孔底不大于0.5m。孔深小于40m时，采用全孔下入76mm钢管改装成袖阀管注浆。（6）其它技术要求1、注浆前，需进行压水试验，试水压力最大不超过0.5MPa，压水试验时间不小于10min，压水试验可以了解地层的渗透性和单位注浆量；2、注后压水，每次注浆完毕应向注浆孔内压水，把孔中浆液推至受注层中距孔底一定距离之外，以利于下次再注；3、严格执行浆液配比和加料顺序；4、注浆过程中，当注浆超过预计注浆量不见升压或吸浆量不下降时应变换浆液浓度或添加速凝剂；5、若避免冒浆或大量漏失现象，可采用低压、浓浆、限流、限量、间歇注浆等方法；6、严格按照有关规范进行施工。5. 质量保证措施5.1 钻孔钻孔5.1.1 钻孔结构孔深大于 40m 的钻孔首次开孔孔径为 89mm，二次扫孔孔径为130mm，孔深大于 40m 后变径为 89mm；孔深小于 40m 的钻孔开孔孔径为 89mm 直至终孔。5.1.2 钻孔顺序所有注浆孔均按照由外排向里排次序，每排孔均分两序，、序间隔布置，施工时先施工序孔再施工序孔。在火药库南侧，西侧，北侧各布置 23 个先导孔。5.1.3 钻孔施工技术保证措施（1）孔位要求原则上钻孔位置应与设计位置一致，确因地形影响，钻孔不能放在设计位置时，最大误差不得超过 1.0m。若因特殊情况影响，及时与设计单位沟通。钻孔的施放以火药库围墙东南与西北两个角度为基准。（2）终孔标准终孔深度为钻入稳定基岩 1m；并不得小于 37.0m。（3）冲洗液 所有钻孔在基岩段，均应采用清水钻进； 钻进松散层段或破碎易塌孔段时采用泥浆护壁，泥浆必须符合以下标准：泥浆比重：1.08-1.15，PH值：9-10，漏斗粘度：20-35s，胶体率96%，失水量18ml/30m。（4）孔斜保证钻机安放要平稳牢固，加长粗径钻具。钻杆和粗径钻具的垂直度偏差不应超过 5。在钻进过程中应进行孔斜度的测量和校正，以保证钻孔垂直度。保证孔斜不大于 1，（5）洗孔技术要求对所有钻孔注浆层段若使用非清水冲洗液钻进，注浆前利用注浆管洗孔，或终孔后利用钻杆洗孔，直到孔内返水变清为止。以便裂隙通道畅通，保障最佳注浆效果（6）封孔钻孔注浆结束后，利用注浆管注入 0.5:1 的水泥浆封堵所有钻孔。（7）其他保证措施为确定裂隙通道的空间形状及发育程度，为注浆实施提供依据，要求钻孔过程中记录钻孔冲洗液消耗量，进行部分取芯评价岩芯的RQD 值，判断是否钻至完整基岩。5.25.2 注浆注浆质量保证措施质量保证措施5.2.1 注浆量控制根据踏勘资料，结合以往类似地层注浆经验，注浆量暂按以下标准施工：外排孔注浆量按 1.5m/m，内排孔注浆量按 1.0m/m，总注浆量暂估 12152.5 m。当注浆量较大时，应采用间歇式注浆施工，或在浆液中加入水泥重量 2%的速凝剂（水玻璃） 。5.2.2 注浆方法的技术保证措施（1）注浆采用浆液浓度先稀后稠的方法，注浆开始后，要定时观测泵的吸浆量和泵压，记录注浆过程中发生的各种现象，收集原始数据，并根据实际情况及时调整注浆量和浆液浓度。为便于注浆质量控制，实际注浆时，每孔可选稀、稠两种配比的浆液进行灌浆，稀浆灌注量取单孔注浆量的 30%为宜。（2）孔深大于 40m 时，注浆方式采取自上而下分段注浆，原则上分两段，上段采用袖阀管注浆，注浆结束后，72 小时候进行扫孔，下段采用孔口封闭式注浆，下入 PVC 花管，花管射浆口距孔底不大于 0.5m。孔深小于 40m 时，采用全孔下入 76mm 钢管改装成袖阀管注浆。5.2.3 注浆材料（1）注浆材料主要采用水泥、粉煤灰、水、速凝剂（水玻璃）等组成；（2）水泥采用 P.C.32.5 复合硅酸盐水泥，其质量符合硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥 （GB175-92）标准；进场的水泥必须有合格证及化验单。每一批次必须复检一次，并不得大于 200T。（3）粉煤灰为（热力电厂）电厂初排产品，质量符合用于水泥和混凝土中的粉煤灰（GB1596-2005）级标准：细度不超过25%， 需水量比不超过 105，烧失量不超过 8%，含水率不超过 1%。（4）速凝剂（水玻璃）浓度为 3545B，模数为 2.42.8； 5.2.4 注浆压力注浆开始时先进行压水，再逐步变换成静压灌浆，最终注浆压力孔口控制在不大于 1.5Mpa。5.2.5 注浆配合比参数水固比：为 1:1-1:1.2。固相比（水泥：粉煤灰）： 3:7。速凝剂：最外排注浆孔当注浆量较大时，掺入水泥重量 2%的速凝剂。注浆前，应将做注浆原材料在试验室作浆液配合比试验（配合比分别为 1:1；1:1.1；1:1.2） 。试验内容应包括单位浆液的干料含量、浆液密度、初终凝时间及结石率。5.2.6 注浆系统的组成及配置注浆系统由：料场、一级搅拌池（机） 、二级搅拌池（机） 、供水系统、注浆泵、注浆管道、封孔装置、孔口装置等组成。 料场：堆放材料的材料场场地要平整，运料车辆正常通行，且紧邻搅拌机，