郝鴻聲，潘寶正，張 清，殷登才

(馬鋼姑山礦業(yè)公司， 安徽當(dāng)涂縣 243181)

淺孔注漿堵水技術(shù)在白象山鐵礦的應(yīng)用

郝鴻聲，潘寶正，張 清，殷登才

(馬鋼姑山礦業(yè)公司， 安徽當(dāng)涂縣 243181)

對(duì)裂隙水，較小的斷層水，常規(guī)治水方法材料消耗大，成本高，工期長(zhǎng)，也影響井巷施工進(jìn)度。本文結(jié)合白象山鐵礦巷道堵水、過斷層的實(shí)踐，總結(jié)了在圍巖較穩(wěn)定裂隙水或斷層水小于40m3/h情況下，通過淺孔注漿堵水技術(shù)合理確定注漿段位、注漿參數(shù)，調(diào)整注漿配比和控制注漿壓力等方法。該方法在白象山鐵礦掘進(jìn)工作面的注漿堵水中，取得了成功。

裂隙水；孔口管；改進(jìn)；淺孔注漿；注漿參數(shù)

1 工程概況

白象山鐵礦位于安徽省當(dāng)涂縣境內(nèi)，該礦床水文地質(zhì)條件復(fù)雜，下部黃馬青組雜色粉細(xì)砂巖富水性強(qiáng)，最大單位涌水量達(dá)8.204 L/s·m，最大滲透系數(shù)為10.89m/d，為礦坑主要充水巖層，該含水層為礦體的間接頂板，與中等富水的含礦層在天然狀態(tài)下為統(tǒng)一的地下水體。區(qū)內(nèi)有F1～F1111條主要斷裂，其中F2等4條斷層為主要影響基建采礦的富水?dāng)鄬?，礦山自2005年開工建設(shè)以來，曾發(fā)生過3次較大的突水事故，從前期基建過程中出水情況來看，礦坑涌水量最大值超過40000m3/d。為了確保采掘工作的安全，施工過程中始終堅(jiān)持“有疑必探，每掘必探”的原則。探水工作的進(jìn)行保證了礦山基本沒有發(fā)生大的突水，但是在掘進(jìn)過程中細(xì)小裂隙水卻經(jīng)常發(fā)生，一般的注漿方法存在耗時(shí)長(zhǎng)、費(fèi)用大等缺點(diǎn)。

2 出水治理分析

白象山鐵礦風(fēng)井西沿脈M3至M12之間164m巷道設(shè)計(jì)方向?yàn)楸逼?1°，巷道底板為3‰的上坡。巷凈斷面寬5m，墻高2.333m，拱高1.667m。巖層為閃長(zhǎng)巖和角巖化鐵質(zhì)泥灰質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖夾粉砂質(zhì)泥巖互層變質(zhì)帶。閃長(zhǎng)巖主要為鈉長(zhǎng)石化，高嶺土化、綠泥石化、碳酸鹽化和金云母化。角巖化巖層原巖為暗紅色含鐵質(zhì)泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖和粉砂質(zhì)泥巖。變質(zhì)后原巖中鈣質(zhì)、泥質(zhì)斑點(diǎn)被石英、碳酸鹽、鈉長(zhǎng)石、鏡鐵礦等交代形成球狀結(jié)核和順層透鏡體。由于受背斜構(gòu)造的影響，巖層裂隙較發(fā)育，尤其是角巖中以及角巖和閃長(zhǎng)巖接觸面，裂隙更為發(fā)育，為導(dǎo)水通道。巷道掘進(jìn)至該段時(shí)，工作面散水水量在8～35m3/h。

一般而言，井巷開拓工程工作面出現(xiàn)涌水或散水，圍巖較好時(shí)首先采用的方法是先施工1.5m厚的止?jié){墻封堵巖面，然后埋設(shè)若干個(gè)孔口管，固管試壓后開始全斷面鉆進(jìn)帷幕注漿?；虿捎眯?dǎo)管全斷面帷幕注漿。這2種方法材料消耗大，成本高工期長(zhǎng)，也影響井巷施工進(jìn)度。為降低成本，加快工程建設(shè)，白象山鐵礦決定在巷道開拓和進(jìn)路采礦中運(yùn)用孔口管淺孔注漿堵水技術(shù)。

3 施工工藝

(1)注漿孔的布置及施工?？卓诠懿捎肅＝32mm管徑的普通無縫鋼管加工制作；造孔用7655型風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)，配中空六角鋼釬，“一”字型合金鉆頭，孔徑C＝42mm，鉆孔角度對(duì)向出水點(diǎn)，孔深4.5m；預(yù)埋孔口管規(guī)格C32mm×300mm×6mm(見圖1)，一端用60mm×60mm×4mm鋼板貼緊焊牢，另一端全部加工成魚鱗扣，距頂端200mm焊一個(gè)同管徑200mm長(zhǎng)帶絲扣的連接管安裝高壓球閥，見圖2；纏以麻絲，并用大錘將注漿孔口管砸入孔口管內(nèi)，外漏不大于300mm，以便于安裝球閥；打壓試驗(yàn)達(dá)到7～8 MPa時(shí)，將注漿用的三通連接到球閥上，即可開始注漿。這種孔口管加工簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，成本低，方便、快捷、高效，安全。

(2)注漿施工準(zhǔn)備。在巷道內(nèi)選擇合適地段為造漿工作點(diǎn)，并設(shè)置攪拌機(jī)、儲(chǔ)漿桶、清水桶和注漿泵。注漿施工前，備好風(fēng)、水、電等管線系統(tǒng)以及各種注漿設(shè)備、注漿材料，并進(jìn)行檢修，保證完好，對(duì)巷道表面采取防跑漏漿處理措施。

圖1 孔口管示意

圖2 孔口管安裝示意

(3)注漿施工。注漿設(shè)備材料工具貯備→造漿→管路連接→注清水→注漿→停止注漿關(guān)閉注漿閥。

(4)注漿參數(shù)。注漿壓力是推動(dòng)漿液克服各種流動(dòng)阻力，使?jié){液在基巖裂隙中擴(kuò)散，宜采用2～2.5倍靜水壓力；注漿過程中，由于漿液的充填作用，裂隙逐漸被充塞，流量則隨注漿壓力的升高而減小，在基巖裂隙中流量以50～60 L/min為宜，注入量與注漿壓力有密切關(guān)系，要有合理的注漿壓力來保證漿液注入量，也可以注漿孔涌水量大小和沖洗液漏失量大小來定；相同條件下，漿液越濃，粘度越大，擴(kuò)散距離越小?；鶐r裂隙水一般應(yīng)以濃漿為主，每個(gè)濃度級(jí)連續(xù)注入40～50min后再提高漿液濃度。

(5)注漿過程。按注漿要求連接好注漿管路，調(diào)節(jié)注漿泵安全閥，經(jīng)試運(yùn)轉(zhuǎn)正常后方可開泵注漿；在攪拌桶中放入適量的水，再按配比放入水泥，使?jié){液的水灰比控制在0.7～0.8的范圍。用風(fēng)動(dòng)攪拌器攪拌漿液，攪拌時(shí)間對(duì)于漿材與水的充分混合有著非常重要的影響，攪拌時(shí)間太短，漿材與水混合不均勻，使?jié){液的流動(dòng)性受到很大的影響，攪拌時(shí)間為5min；開泵注漿，當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓時(shí)停止注漿。注漿順序?yàn)橄壤锖笸庖来芜M(jìn)行。注漿過程中，隨時(shí)觀察并記錄注漿壓力、注漿量等注漿參數(shù)變化情況。此外，隨時(shí)觀察巷道表面跑漏漿現(xiàn)象，一旦發(fā)生跑漏漿，應(yīng)及時(shí)采取措施進(jìn)行糊堵，大量漏漿時(shí)可在水泥漿液中加入適量水玻璃進(jìn)行注漿，封堵后再改換成水泥單液漿。每孔注漿須連續(xù)注入，如因故需暫停注漿，應(yīng)向孔內(nèi)壓注一定量的清水，以保持注漿通道的順暢。注漿過程中須注意觀察壓力表的升壓情況，要設(shè)專人觀察巷幫、巷頂及孔口管是否有異常情況，發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)處理。注漿期間，施工人員應(yīng)注意注漿泵的運(yùn)行狀況及排漿情況，確保注漿泵的完好。

4 注漿效果

白象山鐵礦風(fēng)井－390m中段西沿脈M3至M12共計(jì)164m巷道裂隙水、散水和斷層水出水量8～35m3/h，每5m平均在20m3/h左右。采用孔口管淺孔注漿對(duì)該段位注漿堵水加固后，掘進(jìn)時(shí)可觀測(cè)到裂隙帶內(nèi)被漿液充填得非常密實(shí)，每段實(shí)測(cè)涌水量為0.3～0.4m3/h，封堵率達(dá)到了97%以上，巷道掘進(jìn)較以往增速120%，達(dá)到了預(yù)期目的，巷道施工順利地通過了含水層。

?姜玉松.井巷工作面注漿孔口管的長(zhǎng)度確定與埋設(shè)[J].礦業(yè)

[1]研究與發(fā)展.2006，26(3).

[2]李芳慧.小導(dǎo)管注漿技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用[J].山西建筑，2007(7).

[3]王勇義，宋成標(biāo).工作面淺孔預(yù)注漿技術(shù)應(yīng)用與探討[J].煤炭科技，2004(04).

[4]鄧仁清.高壓富水隧道注漿堵水施工技術(shù)及應(yīng)用[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2006(03).

2015-06-25)