根据建设单位提供的含水层水文地质情况及井检孔资料，基岩段共有5层粗砂岩、2层中砂岩、2层细砂岩、2层粉砂岩、2层石灰岩（见1.1含水层深度表），其含水性及透水性均未作说明，需进行探水。当涌水量影响正常施工时，必须对工作面进行探水注浆。
含水层深度表
表1.1
序号
岩性
起止深度
（m）
厚度（m）
涌水量
（m3/h）
1
粗粒砂岩
1109.655～1099.355
10.3
2
中粒砂岩
1087.585～1083.725
3.86
3
细粒砂岩
1075.755～1071.855
3.9
4
石灰岩
1065.185～1064.755
0.44
5
粉砂岩
1063.355～1060.725
2.63
6
1059.855～1059.555
0.4
7
1059.555～1045.355
14.2
8
1045.355～1042.755
2.6
9
1042.755～1043.155
8.6
10
1034.155～1033.265
0.89
11
1021.355～1018.985
2.73
二：探水、井筒预注浆方案
1：确定探水超前距离、探水段高
初定在工作面井深100.7米处打钻探水，检测井筒含水层位、水压和水量情况，然后决定是否进行注浆。
2：钻孔布置
根据建设单位提供的地质资料，及以往经验数据，浆液扩散半径取4米。
N=π×(D-2A)/L=3.14×(5.5-2×0.4)/1.8≈8孔
其中：D为井筒净直径，A为钻孔离井壁距离，取300，L为注浆空间距，在注浆孔直径大于65mm时，大裂隙取2～3m，中小裂隙取1.5～2.0m，根据钻机钻进孔径，孔间距取值一般1.8m。
孔号
方位
顶角切线角
孔口管
m
钻进进尺
备注
1°34″
85
钻注孔
0
检查孔
合计
36
765
说明
1、1—8号孔为注浆堵水孔。
2、9号为检查孔，主要检查本次堵水情况及下部水位情况。
3.注浆时根据现场实际情况本方案可作适当调整。
3.注浆参数
Po=4HR/10＝3×80×1/10＝3.2MPa
式中：
Po—注浆终压
H—注浆工作面预计静止水位水压为0.8MPa。
R—水的比重，取1。
②径向倾角
α＝tg-1(S+A)/H
式中：α—钻孔在径向上与竖直轴线的夹角
S—终孔位置在径向上超出净径的距离，取2.0m
A—注浆孔与井壁距离，为0.3m
H—注浆段高，85m
计算得，α＝1°34″
③注入量(以10米为单位，视实际注浆段高乘以一定系数而定)
Q=π(r+H/2tgα+R)2×H×N×λ×η/M
Q—预注水泥浆用量。
r—井筒荒径，取6.3m。
H—注浆段高，85m。
α—倾斜角度，α=3°。
R—浆液扩散半径，4m。
N—岩石裂隙率，取0.5～3%。
λ—浆液损失系数，取1.3。
η—裂隙充填率，一般为80～90%，取85%。
M—浆液结石率，取0.85。
③注浆分段高
原则上一次钻注全深，但当钻孔有裂隙卡钻或者岩蕊破碎塌孔时，或者钻孔单孔出水量达到10m3/h，应立即注浆，注浆后扫孔继续钻进。
④钻注顺序
单孔段交替钻注。分单号组与双号组，先施工单号孔组，再施工双号孔组，利用后施工钻孔检查前期施工钻孔的钻注效果，最后一个孔全孔扫孔，并加深2米作为全注段的检查孔。
⑤浆液材料及浓度配合比
a、注浆材料
P.O.42.5R普通硅酸盐水泥。
水玻璃，模数为2.4—3.4，浓度为45Be以上。
b、注浆配合比
单液注浆时，水灰比为：2:1、1.5:1、1.25:1、1:1、0.75:1、0.6:1六种，以水泥浆为主。
双液浆时，水泥浆液与水玻璃体积比为：1:0.3～1:0.6
浓度配合比视注水试验来确定起始注浆浓度：
先稀—逐渐加浓—最后又变稀(接近终压时)。
⑥钻进方式及钻孔规格
采用无芯钻进法，钻孔规格为φ75mm。
三：施工方案
1、钻前准备
1.1构筑止浆垫
目前井筒掘进至井深100.7米，停止井筒掘砌施工。清出岩层硬底。施工止浆垫。
混凝土止浆垫厚度计算
止浆垫厚度计算如下：
B=P0×r/δ+0.3r
B――平底型止浆垫厚度
P0――注浆终压，3.2MPa
r－－井筒荒半径，3.13m
δ――混凝土允许抗压强度（MPa）
δ＝R3～7/K
R3～7――混凝土3～7d的极限抗压强度，一般取28d强度的三分之二，32.6×2/3=21.7MPa
δ＝21.7÷2＝10.85
B＝3.2×3.13/10.85+0.3×3.13＝0.92+0.94＝1.86m
取2.0m。
混凝土止浆垫呈单级平底型，标号C30，配合比为水泥：砂子：石子：水：外加剂＝1：1.88：2.85：0.43：0.05。采用P.O42.5普通硅水泥配制混凝土,为了防止渗漏,外加剂采用井筒现用的混凝土外加剂BR-3型。
构筑止浆垫时，为确保止浆垫质量，必须要地震捣回好，特别是各孔口管周围及井壁接茬处，以防止注浆时返浆，止浆垫养护3天。
1.2孔口管的埋设
根据目前井筒施工部位及砌壁段高，井筒砌筑深度100.7m，由此卧底、找平、清底，埋设孔口管，钻孔使用潜孔钻机，钻头Ф130，钻4.0m深，将潜孔钻机按设计的方位、孔径、倾角用锚杆固定后开钻，吹干孔风岩粉，在钻孔内灌满1：1水泥砂浆（黄砂必须过筛），再下孔口管(规格：Ф108×5mm无缝钢管，预先焊好法兰，每根4米)，并用木楔将孔口管找正，在底板上打锚杆将孔口管按设计方位、倾角加固，预埋钻注孔口管进入预留岩帽3.5米（含止浆垫）。孔口管应在法兰端起0.5—3.5米位置均匀焊5圈φ12钢筋，以增大摩擦力。施工后用钻机扫掉管内的水泥浆，扫孔深度以进入原岩0.5m为宜。
环形布孔以井筒中心为圆心，距井壁0.3米均匀布孔(注1—注8)8个注浆孔。为增加下部含水层受注几率，钻注孔均以1°23″切线角布孔，钻注孔终孔落底位置距井壁内径2.0m。
1.3钻机工作平台的搭设
在井筒内施工作业，需在距止浆垫上方2.0米位置搭设钻机平台。平台搭设架梁选用槽钢、工字钢、方木、木板锚杆等制作，平台高2米。工作台要求稳固可靠，梁柱要避开钻孔位置。并将风、水、电接至平台。
1.3注浆站的设置(视情况注浆站布置在井底还是地面)
注浆站布置在地面，尽可能靠近进口，注浆站安置2TGZ-90/140双液注浆泵（最大泵压14MPa，最大输送量44L/min），注浆时布置一趟Ф25mm水管，另安设一趟输浆管路(Ф25mm高压胶管)，浆液在注浆站搅拌均匀后，经注浆泵加压后，通过两趟高压输浆管路，送至工作面，经混合室送至受注孔内。
2、钻注施工
2.1施工流程
施工前准备埋设孔口管建立注浆站
孔口管埋设后，对孔口管进行双液注浆加固，加固注浆压力应大于设计注浆终压1.5倍。透孔后对防突阀门、孔口管及止浆垫帽进行耐压试验，承受压力大于设计注浆终压后，方可进行钻注施工。
为了保证注浆效果，钻注顺序为：先钻注单号孔，注浆以单液浆为主，再钻注双号孔。注浆采用下行注浆，钻进孔内涌水即注。钻进前孔口管必须安装防突水装置，设计选用1台ZLJ650坑道液压钻机，配备Ф42钻杆及Ф75㎜金刚石钻头。在钻进过程中若遇出水较大的情况，应立即停止钻进，进行注浆，注浆养护6～8h，并换下一孔进行钻注施工。直至8个孔都经过反复钻进、注浆达到设计深度85米，并符合设计终压，最后对检查孔实行钻进，检查注浆效果。如井中检查孔涌水量超过规定，应根据各孔进浆量，结合现场情况补打探水孔。
正常情况下，钻孔采用无芯钻进，清水清孔，慢速钻进，以保证钻孔的完整。钻孔偏斜率应控制在0.5%以内，使各水平落点均匀，以形成帷幕，钻进中层位要判断准确，出水的深度要丈量准确，水量、水压要测准，并要填写报表，班长签名。
钻进过程中，若出现水量较大时，需停止钻进，但不要拔出钻杆，立即汇报，情况危急时立即撤人，如钻杆水压过大时，应采取反压和防喷装置方法钻进。
井下探水孔在揭开含水层后，要立即开始测量钻孔的涌水量，钻进中发现水量增减或揭开新的含水层，都要及时测量出水量。每个孔注浆前都要测量涌水量，测量方法：容积法、淹井法。
2.2注浆操作程序：首先在井底采用C30混凝土浇筑2米厚止浆垫。然后用YT28风钻5米钻杆对岩冒进行反复钻进加固、预注浆。(程序和钻机注浆相同)。待达到注浆条件时进行钻机开孔、钻进、注浆。
本次注浆采用地面制浆，通过管路输送至井下工作面，注浆泵及搅拌站均安放在地面（附注浆流程图）
2.3当钻孔钻进到终孔或出现涌水后，先进行压水试验，然后进行注浆施工作业。
压水试验：注浆前进行压水试验，用清水冲洗岩石裂隙中的充填物，提高浆液结石体与岩石裂隙面的粘结强度及抗渗透能力，并根据泵压及注水量，进行钻孔吸浆量的测定，钻孔吸水量的计算公式为：
q=Q/H
q――单位钻孔吸水量，L/min
Q——压水最大压力时报流量，L/min
H——试验段的高度
2.4注浆压力的调整
2.5浆液的调配
注浆配合比
单液注浆时，水灰比为：2:1、1.5:1、1.25:1、1:1、0.75:1、0.6:1六种，以水泥浆为主。每次注浆的初始浓度根据压水试验测定的单位钻孔吸水量进行选择。如果出现大裂隙则使用水泥浆液，注双液浆时，水泥浆与水玻璃体积比为1：0.3～1：0.6。如注浆效果不理想时加入氯化钙做速凝早强剂，其配比见下表：
水泥浆（0.5%氯化钙）现场配制表
出水量（L/min）
水灰比
水泥（袋）
水（升）
制成浆量（m3）
＞200
1:1
15
731
1.000
150～200
1.25:1
13
796
1.029
80～150
1.5:1
811
1.003
60～80
2:1
889
1.050
每个钻孔注浆时，初注用浓浆，复注时逐渐降低浆液浓度，但每次注浆时，一般先稀后浓。当浆液在裂隙中沉析、充填阶段，若压力不升且进浆量也不减时，应逐渐加大浆液浓度；反之，若压力上升快进浆量减量也快，应依次降低浆液浓度；每换一次浆液浓度，一般持续20min。
2.6注浆结束
2.7扫孔和复注
注浆结束后，原则上在注浆段位置能托住钻孔就可扫孔，一般需4～6h；扫孔后进行压水试验，当耗水量小于20L/min，可不再注浆，进行下一个钻孔的钻进，否则应复注。
8个孔全部注完后，若个别孔不正常可以复注，一般根据最后一个孔的涌水量来决定是否结束。
2.9注浆效果
注浆后井筒掘进段最大涌水量一般应小于5m3/h。
四：设备与材料
1：机具选择
埋设孔口管使用MZ120-Ⅱ型风动潜孔钻机，钻杆直径φ50mm，1m/节，钻头φ130mm；钻进探水孔使用ZLJ-650型坑道液压探水钻机，钻杆直径φ42mm，1.5m/节，钻头φ75mm，φ130mm；2TGZ-90/140型双液注浆泵。
主要设备表
设备名称
规格型号
单位
数量
潜孔钻机
MZ120-Ⅱ
台
坑道液压钻机
ZLJ-650
注浆泵
2TGZ-90/140
水泥搅拌机
JS1500
自制1台
潜水泵
40m3/h
一台备用
排水泵
D25-30×7
2：注浆量计算(预计)
每个孔注入量Q=λ｛（πR2H1?η）/m｝
λ－浆液缺失系数，取1.2～1.5
R--浆液扩散半径，取4米
H1注浆断高，85米
η—岩层裂(孔)隙率η=0.5～3%
m=结石率，一般取85%
?=浆液在裂隙内的有效充填系数，可取80～90%
总注入量Q0=NQ
N=注浆孔数目，个
由于井检孔及矿井水文地质资料内容提供不完整，且施工过程中钻孔需要反复钻进、重复注浆，根据以住施工经验计算得浆液量：1700m3（由于注浆堵水工程是一项隐蔽工程，且地下地质情况较复杂，故在实际施工中，计算出的浆液注入量可能与实际用量有一定的差别，实际结算时，应以实际注入量为准）。
3、打钻注浆主要材料
打钻注浆主要材料表
名称
钻杆
φ42mm
200
三翼钻头
φ130mm
个
金刚石钻头
φ75mm
水泥
P.O425普通硅酸盐
T
1400
预计用量
氯化钙
14
水玻璃
250
高压胶管
φ25mm（32MPa）
700
高压球阀
φ25mm
20
160kg/cm2
φ108mm
φ108mm无缝钢管
焊接法兰盘
黄砂
45
止浆垫用
12
石子
82
外加剂
BR-3
0.85
法兰
与高压球阀配套
4、浆液运送
浆液在地面注浆站拌制好后，通过在井筒内布置的两路专用高压软管输送到井下，输浆管路与注浆泵及孔口管之间采用1吋高压阀连接。
5、注浆压力选择
注浆是浆液在裂隙中流动、扩散充塞、压实的能量，是控制浆液扩散距离的重要因素之一，选用注浆终压取静水压力的2～4倍。
6、孔口管及止浆垫加固工艺
用钻机钻进孔口管下端3m位置，然后用注浆泵压入水泥浆，根据压力及跑浆量采取低压力、高浓度、间歇式的注浆办法，使之达到设计压力。
7、注浆作业
注浆站布置在井口附近，安装一台2TGZ-90/140型双液注浆泵（最大泵压14MPa，最大流量44L/min），并设置清水池一个，水泥浆池二个，井筒内安装2路φ25mm高压软管。输浆管路与注浆泵及孔口管之间采用1吋高压阀连接。
注浆设备及管路安装完毕后，必须进行试运转，注浆系统要满足最大注浆压力和流量要求，经试运转或耐压试验，设备应无异常响声，具体操作程序如下：
⑴全面检查注浆、搅拌系统及管路连接处等；
⑵注浆进行无负荷试运转；
⑶全系统联合试运转；
⑷处理存在问题，并再次进行试运转，直到符合要求。
当注浆孔钻到既定深度或含水层后，先用清水冲孔（破碎带不冲孔），直到流清水后再进行注浆，浆液经搅拌系统搅拌后，经注浆泵、输浆管和注浆孔口管进入受注岩层。注浆作业程序如下：接通输浆管路→压水试验→注浆→定量压清水→冲洗输浆管路→拆洗注浆泵→扫孔或钻进。
五：注浆结束标准与注浆过程中的质量检查
1、注浆结束标准
1）各注浆孔的注浆压力达到设计终压值，进浆量小于40L/min，稳定20min以上；
2）注浆结束时，浆液的水灰比不低于1：1（或更大）；
3）浆液的注入量基本达到设计要求。
2、注浆过程中的质量检查
六：劳动组织与工期
1、劳动组织
采用三八作业制，每小班人员安排如下：
工种
打钻班
注浆班
跟班队长
班长
机手
信号工
水泵工
机电工
把钩工
注浆工
井观工
搅拌工
搬运工
绞车司机
19
不包括项目部管服人员。
2：工期
预计工期53天
钻前准备及搭设钻机平台1天
钻进(含复钻)27天
注浆段85米24天
撤离1天
七：打钻注浆技术要求及注意事项
（一）打钻注意事项
1、开钻前要认真检查钻机安装的固定性和平衡性、各部件连接的可靠性和操作手柄的灵活性，并进行钻孔的试运转，确认无误后方可进行钻进。
2、钻具应拧紧，各工具及其它物品严防掉进孔内；钻杆丝扣连接时，要缠白铅油麻丝；下放和提拔钻具时，要有人指挥，确保安全。
3、钻注浆孔前必须在孔口管上安设高压球阀，以便在钻孔出水大时堵住钻孔涌水，等待注浆。
4、钻具使用前必须严格仔细检查钻头、钻杆等，如有丝扣损坏或弯曲变形者严禁使用。
6、钻进速度很慢时，应经常提钻检查钻具，更换钻头，若钻进速度过快时，应控制速度，加强供水，防止埋钻。
7、正常钻孔施工前，必须安装孔口管和高压球阀，孔口管埋设长度符合设计要求，孔口管必须进行耐压试验，压力达到注浆终压的要求，不漏水不松动，方可正常钻进。
8、认真做好钻进记录和钻机维修工作，每班对孔深、钻具全长、余尺、钻孔出水量、水压以及岩石名称认真记录，记录要求准确并向下一班交待清楚。
8、终孔浓度必须达到设计要求，不得任意更改，孔深达到设计浓度后，必须进行冲孔，等岩粉冲洗干净后，方可起钻注浆。
9、找钻、注浆施工前，所有参与者必须进行本措施的学习和安全教育，否则不准上岗。
（二）注浆技术要求
1、注浆前对注浆材料进行检验，材料的质量应符合现行国家标准及技术规范条件；找出在给定下浆液的最佳配比和浓度，注浆用水泥必须过筛，吸浆笼头用筛网包裹好。
2、注浆时必须注意注浆压力和吸浆量的变化情况，及时进行相应的调整，并认真记录，每注1m3或5min记录一次泵压和泵量，发现异常情况及时汇报，以便采取处理措施。
3、各工种操作人员必须坚守岗位，服从统一指挥，发现异常情况及时汇报，以便采取处理措施。
4、水泥浆拌制应先加水后加水泥，并必须保证连续供浆，不得间断。
5、每次注浆结束后，水泥浆搅拌池应冲洗干净，无残浆、灰渣、注浆泵应打开清洗、检修，并试运转，以便下次注浆使用值班技术人员整理好资料，并填写注浆报告单。
（三）注浆管路安装
注浆管路采用两路φ25mm高压软管，使用专用U型卡与3#模板绳固定在一起，从井口下放至工作面，高压软管采用高压直通接头连接，每个接头下端用U型卡与模板绳固定，接头处U型卡下用板卡加固，以防止注浆管下滑。注浆管下放过程中，吊桶乘人走慢钩全程监视，避免与井筒其它吊挂缠绕。
（四）钻孔防突水措施
1、所有钻孔均需安装闸阀、球阀及防喷反压装置后才能正常钻进。
2、钻孔前，孔口管、法兰、螺栓、防喷反压装置，钻机等要认真检查，安装要仔细认真，一丝不苟。
3、工作面要准备管子割刀，当出现钻孔突水，来不及抽出钻杆等意外情况下及时割断钻杆，关闭阀门止水。
4、钻进时应密切注意孔内水量变化，一旦发现顶钻等突水征兆时及时停止钻进，抽出钻杆，关闭阀门进行注浆堵水。
5、井底工作面要设专人看管开关阀门，要准备专用扳手，且要熟练使用。
6、钻进时要保持水泵完好，且有专人看管，井底积水要及时排除。
2、所有参加人员必须对本措施进行认真学习，井上下特殊工种必须持证上岗。
6、入井人员必须戴好安全带，不得人、料同灌。上下设备、运料必须捆绑牢固，有专人接送。
7、井口附近必须清扫干净，以免坠物伤人。风、水、电输浆管路必须固定牢靠(间隔6米安装一副卡子固定)，防止坠落。
8、搭建钻机工作平台需安设牢固，各连接部位必须紧密。风、水、电输浆管路接至钻机工作平台，管路必须摆放、悬挂整齐，确保可靠。
9、吊盘及工作平台上物料应摆放整齐、牢靠，避免滑落。
10、开孔前，钻机司机必须严格按设计定位、定向，明确孔深、方向开钻。孔口管进行双液注浆加固(压力不小于3.2MPa)。钻孔前必须安装防突水装置，保证机构可靠、校对方位、倾角后，方可司钻。
11、施工时，井上下不得同时作业，保证信号畅通。
12、打钻孔人员劳动保护必须佩戴整齐，以防打钻时钻杆缠绕工作服或注浆时浆液伤人。打钻时严禁戴手套。物料应摆放牢靠，打钻施工时人员、设备、物料避免滑落。
13、注浆前必须对设备及输浆管路进行耐压试验并保证畅通、不漏。注浆应按照设计要求进行，必须达到设计注浆终压、终量。
14、钻进中孔内涌水即注，不得强行钻进，以免水量突然增大。备用排水设备、管路等排水能力必须满足最大涌水量的要求。
15、各钻注孔钻注深度，必须达到设计要求，不得有漏打、漏注发生。对已注钻孔进行复钻时，必须确定该孔浆液胶凝情况，打开或拆除阀门不应出水。
16、钻机机械传动部位必须安装牢固可靠的防护装置，机械的各部罩、盖及安全阀等必须齐全、完整、可靠。
17、钻进时司钻人员必须精心打钻，发现问题及时处理，及时汇报。钻进中如果钻孔突然涌水、顶钻等，必须停止钻进，但不得拔除钻杆，现场负责人必须立即向项目部汇报，并派人监视水情;如果情况危急，人员必须立即上井。
18、探钻施工期间，项目部各岗位工种自始至终配备专人，各岗位工种人员不得脱岗、离岗，如发生突水，应积极配合。必须有吊桶在井下守候，以便突水时人员迅速撤离。发生钻孔突水必须及时汇报井上调度，并关闭防突阀门，确认储水排水能力避灾自救，停钻、停电开启大泵清点人员。
突发情况发生时井下人员采取措施及避灾：迎头施工（包括吊盘人员）乘吊桶至地面。
避灾路线：工作面→经软梯上吊盘→吊桶→地面
19、封口注浆前必须对设备及输浆管路进行试验并保证畅通不漏，根据现场压水试验，确定注入量、浆液配比、注浆压力等参数，注浆必须有排气出口，确保浆液饱满。
20、保证设备完好率，极具配件齐全充足，进场的施工材料、施工机械设备等，要符合施工组织设计要求。
21、每班当班记录及钻孔情况有当班班长记录，应记录详实，不得涂改。
22、配备专职技术员，做好开钻孔深、涌水量、水压、注浆前后注浆压力、注浆量、浆液配比变化、压力试验等各项记录。
23、注浆人员都应佩戴乳胶手套，注浆后要立即用清水冲洗注浆泵和输浆管路。