朱承敏

（長沙礦山研究院有限責(zé)任公司，410010）

水泥粘土漿在大型礦山帷幕堵水中的應(yīng)用

朱承敏

（長沙礦山研究院有限責(zé)任公司，410010）

在進(jìn)行礦山開采的過程中，井下涌水量會(huì)大幅度的增加，進(jìn)而造成地面塌陷、防治水費(fèi)用增加的問題，為了有效的解決這些問題，礦山帷幕堵水的開展十分有必要性。堵水需要選擇恰當(dāng)?shù)牟牧希囵ね翝{的使用不僅可以有效的降低井下涌水量，同時(shí)，還具備經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)點(diǎn)，基于此，本文以懷集藤鐵礦滕鐵Ⅱ號(hào)工程為實(shí)例，分析了水泥黏土漿在大型礦山帷幕堵水中的應(yīng)用。

水泥粘土漿；礦山帷幕；堵水；應(yīng)用

前言：隨著礦山開采的加深，可能會(huì)隨時(shí)發(fā)生地面塌陷的危險(xiǎn)，進(jìn)而對(duì)礦山周圍居民的生活及生命安全帶來很大的影響，這也在無形中增加了礦農(nóng)矛盾。為了緩解礦農(nóng)矛盾，并實(shí)現(xiàn)礦山開采的可持續(xù)發(fā)展，就需要在礦山中建造帷幕，通過外堵內(nèi)疏的方法，有效的降低礦山的生產(chǎn)成本以及開產(chǎn)成本，并對(duì)塌陷范圍進(jìn)行有效地控制，同時(shí)，還保護(hù)了礦山的地質(zhì)環(huán)境。

一、懷集藤鐵礦滕鐵Ⅱ號(hào)工程簡(jiǎn)介

懷集藤鐵礦滕鐵Ⅱ礦體隸屬于懷集樂居礦業(yè)有限公司，在礦區(qū)勘探線的9-29線區(qū)域，當(dāng)前，正在進(jìn)行基建，對(duì)于礦區(qū)的地質(zhì)條件以及水文地質(zhì)情況，已經(jīng)有探礦地質(zhì)隊(duì)進(jìn)行，并且形成了相應(yīng)的資料，結(jié)合探礦地質(zhì)隊(duì)的資料以及前期物探資料的基礎(chǔ)上，了解到礦區(qū)的狀況。在礦區(qū)內(nèi)部，包含數(shù)量比較多、規(guī)模比較大的巖溶，其發(fā)育狀況比較好；在水文地質(zhì)方面，溶洞比較多，空洞和半充填溶洞的巖溶率比較高，而且，在這些溶洞的巖溶現(xiàn)象中，低阻低極化巖溶異常的規(guī)模比較大，在開采的過程中，如果排水不科學(xué)，那么地表坍塌以及井下突水事故非常容易發(fā)生，為了避免這兩個(gè)事故的發(fā)生，懷集樂居礦業(yè)有效公司在進(jìn)行開采時(shí)，應(yīng)用了礦區(qū)截流帷幕的防治水措施。

二、水泥粘土漿的材料

通常來說，在大水礦山或者是水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦山中，才會(huì)應(yīng)用帷幕注漿技術(shù)，在進(jìn)行注漿時(shí)，會(huì)消耗大量的注漿材料，由此，在帷幕工程中，影響總投資的一個(gè)重要因素就是注漿材料的選擇。出于經(jīng)濟(jì)性及可靠性的考慮，選擇的注漿材料多為改性粘土漿。根據(jù)安徽新橋帷幕、江西新莊銅鉛鋅帷幕的工程實(shí)際可知，在利用水泥粘土漿進(jìn)行注漿時(shí)，注漿的效果是比較好的，而且性能也比較優(yōu)異，這說明，在帷幕注漿材料中，水泥粘土漿是最佳的選擇。在巖石裂縫中，充填水泥粘土漿并凝結(jié)之后，具備的力學(xué)指標(biāo)是非常好的，能夠抵抗地下水的壓力，堵水能力非常強(qiáng)，同時(shí)，抗剪切的塑性強(qiáng)度也非常好。

可注性、穩(wěn)定性、抗?jié)B性、耐久性以及防蝕性是改性粘土漿所具備的漿液性能，由此可見，其漿液性能非常好。改性粘土漿的材料十分普遍，可以就地取材，具備非常高的塑性強(qiáng)度，同時(shí)，在改性粘土漿結(jié)石中，結(jié)石體骨架結(jié)構(gòu)的空隙中全部都是水化產(chǎn)物，盡管其顆粒非常小，但是其所具備的性能非常好[1]。對(duì)于粘土類的漿液來說，衡量其性能好與壞的一個(gè)重要指標(biāo)就是塑性強(qiáng)度改性粘土漿所具備的塑性強(qiáng)度非常高，在已有的實(shí)際工程實(shí)踐中，注漿 3天之后，就可以形成3.3MPa的穩(wěn)定強(qiáng)度。從當(dāng)前的市場(chǎng)價(jià)格來看，每立方米的改性粘土漿液成本最低75元，最高不超過125元，這說明，改性粘土漿在使用的過程中，成本是比較低的，是帷幕堵水中比較理想的注漿材料。

三、水泥黏土漿在大型礦山帷幕堵水中的應(yīng)用

（一）注漿工藝

滕鐵Ⅱ號(hào)礦山在進(jìn)行帷幕施工時(shí)，所采用的注漿方式為自上而下分段進(jìn)行，這樣一來，注漿段的填充就可以實(shí)現(xiàn)反復(fù)、多次的進(jìn)行，有效的提升堵水的效果。滕鐵Ⅱ號(hào)礦山的帷幕在進(jìn)行注漿時(shí)，具備比較大的厚度變化，同時(shí)，巖溶裂隙所具備的發(fā)育狀態(tài)非常的不均勻，因此，在進(jìn)行注漿段高的確定時(shí)，需要根據(jù)礦山帷幕的實(shí)際情況來進(jìn)行確定，本礦山的注漿段高包含四種：第一，在溶洞發(fā)育區(qū)，沖洗液全部漏失，在進(jìn)行注漿時(shí)，段長應(yīng)該保證在5～10m之間；第二，當(dāng)溶洞的洞高在1m以上時(shí)，就可以開展注漿工作；第三，在溶洞裂隙不發(fā)育段，注漿的段高應(yīng)該控制在30m以下；第四，在一些比較容易出現(xiàn)塌孔的部位，比如接觸破碎帶、斷裂構(gòu)造帶等，為了保證具備比較好的注漿效果，需要采用短打勤注的方式[4]。滕鐵Ⅱ號(hào)礦山注漿時(shí)所選擇的為改性粘土漿，同時(shí)，輔以水泥尾砂漿以及粘土尾砂漿，注漿時(shí)，對(duì)工藝流程進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化，在進(jìn)行制漿時(shí)，粘土以人工推的方式來進(jìn)行，同時(shí)通過高速攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，以便于保證粘土原漿的質(zhì)量。制漿完成之后，需要進(jìn)行注水試驗(yàn)，注水試驗(yàn)需要對(duì)段長進(jìn)行確定，確定時(shí)，以礦區(qū)巖溶的發(fā)育情況為依據(jù)，一般來說，段長最長不能超過30m。注水試驗(yàn)完成之后，需要進(jìn)行注漿壓力，以便于保證漿液能夠有效地實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散，通常來說，注漿壓力包含三個(gè)階段，分別為初始?jí)毫?、過程壓力以及終值壓力。滕鐵Ⅱ號(hào)礦山在進(jìn)行帷幕施工時(shí)，還對(duì)漿液的濃度進(jìn)行變化，在第一序孔以及第二序孔注漿的過程中，對(duì)濃度進(jìn)行科學(xué)的變換，到第三序孔時(shí)，粘土的來源越來越少，這時(shí)，水固比保持原比例值不變，將水泥的量增加。對(duì)于注漿來說，其結(jié)束有著固定的標(biāo)準(zhǔn)，要嚴(yán)格的按照標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行注漿結(jié)束，以便于保證注漿的質(zhì)量。

（二）本工程中的施工難點(diǎn)及技術(shù)要點(diǎn)

施工難點(diǎn)：滕鐵Ⅱ號(hào)工程在進(jìn)行開采的過程中，礦坑突出的問題比較嚴(yán)重，這是因?yàn)樵诘V山的北部，主要的地下水位風(fēng)化帶風(fēng)化裂隙水以及毛莊構(gòu)造列裂隙水，進(jìn)而導(dǎo)致溶洞裂隙比較大。同時(shí)，在進(jìn)行礦坑開采時(shí)，會(huì)存在松散層、斷裂裂隙等，這會(huì)導(dǎo)致巖溶裂隙水進(jìn)入到礦坑的可能性大增，由此導(dǎo)致礦坑突水發(fā)生的可能性比較大。在本工程的北部，分布的大理巖面積比較大，而且基本都是裸露及第四系覆蓋的類型，在大理巖的上方，就是下寨村，礦床的疏干排水很可能會(huì)引起下寨村的房屋開裂，進(jìn)而出現(xiàn)地表坍塌。這些問題的存在導(dǎo)致在進(jìn)行帷幕堵水施工時(shí)，難度非常大。

技術(shù)要點(diǎn)：水泥粘土漿在進(jìn)行注漿時(shí)，材料的配比是十分重要，對(duì)漿液的性能有著直接的影響，此外，注漿過程中注漿材料的選擇、注漿量的多少、注漿凝結(jié)的時(shí)間控制等都是需要十分注意的。

（三）特殊情況處理

在進(jìn)行注漿的過程中，會(huì)出現(xiàn)冒漿情況，為了避免造成漿液的浪費(fèi)，先將注漿暫停，停止半個(gè)小時(shí)之后恢復(fù)，在注漿的過程中，如果地表還存在冒漿的現(xiàn)象，那么就需要將注漿停止，間歇待凝[5]。另外，在帷幕施工的過程中，還出現(xiàn)了串漿的現(xiàn)象，主要集中在38與39號(hào)孔，為了避免串漿，在進(jìn)行38號(hào)孔注漿時(shí)，將39號(hào)孔封閉，達(dá)到注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)之后，在打開39號(hào)孔進(jìn)行注漿。

結(jié)論：在礦山帷幕施工的過程中，通過水泥粘土漿的注漿，有效的實(shí)現(xiàn)了堵水的目的，水泥粘土漿所具備的優(yōu)點(diǎn)是非常多的，而且施工工藝簡(jiǎn)單，在未來的礦山帷幕堵水中，有著比較廣泛的應(yīng)用。

[1]盧萍，侯克鵬.帷幕注漿技術(shù)在礦山治水中的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2010，（03）：21-24.

[2]王立彬，畢明亮，許小東.復(fù)雜砂礫石層壩基帷幕灌漿中特殊地層處理對(duì)策[J].云南水力發(fā)電，2010，（04）：63-66.

[3]韓建坡，白聚波，李金利.礦山帷幕注漿材料的配伍研究[J].知識(shí)經(jīng)濟(jì)，2010，（22）：99-100.

[4]馮毓華，周雙燕，汪軍.粘土改良的尾砂漿液在礦山帷幕注漿中的應(yīng)用[J].采礦技術(shù)，2011，（06）：23-25+68.

[5]黃才啟，孫健.大水礦山截水帷幕注漿工程施工關(guān)鍵技術(shù)[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2011，（12）：74-78.

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1007-6344（2015）09-0118-01

朱承敏，1985年1月3日，男，湖南郴州，長沙礦山研究院有限責(zé)任公司，職務(wù)助理工程師，礦山水害防治與探測(cè)，本科