王 勇，謝世平

(1.彝良馳宏礦業(yè)有限公司， 云南 昭通市 657600；2.長沙礦山研究院有限責任公司， 湖南 長沙 410012)

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自制分水閥在井下大水工勘孔注漿中的應(yīng)用

王 勇1，謝世平2

(1.彝良馳宏礦業(yè)有限公司， 云南 昭通市 657600；2.長沙礦山研究院有限責任公司， 湖南 長沙 410012)

其礦山大水工勘深孔注漿施工過程中遇到大涌水量、高水壓、注漿段高等難點。針對這些難點，創(chuàng)新性地在孔口內(nèi)安裝分流減壓閥，然后下放焊接了風扇葉的注漿管，通過注入少量雙液漿形成自制分水閥，對工勘深孔中的各涌水段進行分段注漿，取得較好的注漿效果。實踐表明，該方法運用于大水深孔注漿中是可靠的、有效的，為今后類似大水深孔注漿提供了借鑒。

大水深孔；自制分水閥；分流減壓閥；分段注漿

1 工程概況

1.1 礦山背景

云南某鉛鋅礦是以構(gòu)造裂隙為主的充水礦床，動靜儲量大，含水豐富，且控制水頭高。現(xiàn)已探明礦體礦石儲量600萬t左右，延深至250 m標高，且深部仍有探礦前景。目前礦山正運行的一條豎井只能達到670 m中段，無法滿足深部的提升要求。為了礦山資源持續(xù)接替，滿足礦山深部探、采礦工程的要求，礦山正施工另一條豎井，設(shè)計深度為提升水平以下690.386～220 m標高。但該豎井施工至670 m中段時，遇到幾條較大的構(gòu)造破碎帶，因涌水量大而無法繼續(xù)施工。因此，在670 m中段其他穿脈內(nèi)選定了一個構(gòu)造相對不發(fā)育、工程地質(zhì)條件較好的位置，施工一條混合盲豎井，以達到設(shè)計深度。為避免豎井施工過程中再次遇到導(dǎo)水斷層或破碎帶，影響工程施工，在盲豎井施工前需進行地質(zhì)勘查，查清該處深部的水文地質(zhì)條件。

1.2 工勘孔基本情況

工勘孔設(shè)計孔深730 m，孔徑不小于91 mm。根據(jù)目前工勘孔的施工情況，在孔深353.40～354.10 m處為蝕變帶，巖芯手捏即碎，涌水量為30 m3/h，因無法繼續(xù)施工，采用全孔注漿進行堵水；待注漿完畢后繼續(xù)施工，掃孔至180 m再次出現(xiàn)涌水，擴孔至孔深360 m后下Ф139.7 mm套管進行隔水，隔水后鉆孔剩余涌水17 m3/h；鉆孔鉆進至490 m時，鉆孔涌水緩慢增加至30 m3/h，再次擴孔后用Φ110 mm套管下至孔深490 m處進行隔水，隔水后鉆孔剩余涌水小于10 m3/h；鉆孔施工至孔深723.45 m，孔內(nèi)突發(fā)涌水，水量達110 m3/h，溫度37℃，水壓為2.15 MP。因孔內(nèi)涌水量大，不能繼續(xù)施工，為保證鉆孔后續(xù)工程能繼續(xù)施工，須對鉆孔進行注漿堵水。

2 注漿方式選擇

根據(jù)該工勘孔施工過程中揭露的水文地質(zhì)情況，發(fā)現(xiàn)在該孔內(nèi)不同深度存在多個含水斷裂破碎帶。因此，可采用分段下行式注漿方式，對孔內(nèi)各涌水段分別進行注漿封堵[2]。根據(jù)以往分段注漿施工的經(jīng)驗，由于鉆孔涌水具有出水點深、水量大及水頭壓力高等特點，無法將普通止?jié){塞下至孔內(nèi)各出水點進行分段，因此，本次設(shè)計采用自制分水閥結(jié)合分流減壓閥進行分段處理，確保分段注漿的順利施工。

3 分水閥工作原理

由于工勘孔內(nèi)有3個涌水段，因此需要3根注漿管分別進行注漿封堵，以保證注漿質(zhì)量。根據(jù)本次注漿的3個注漿段，擬在孔內(nèi)形成兩個分水閘閥，如圖1所示。

分水閥由長度約5～10 cm外徑略小于當段鉆孔直徑的套管或者鋼管，通過風扇葉的形式與注漿管焊接在一起(能夠通水、便于注漿管下放，有利于形成分水閥的堆積沉淀)，然后在下部用鋼筋呈圓錐形焊接在注漿管上(能在鉆孔變徑處卡住)。

分水閥安裝的原理：在高壓力、大流量注漿前或注漿中，向孔內(nèi)注入少量雙液漿(水泥漿和水玻璃)，注漿中將鉆孔分為多段注漿，同時阻斷孔內(nèi)涌水對閘閥的承壓力，使大流量注漿施工能正常進行。

分水閥的安裝：1#分水閥位于孔口下10～15 m左右位置，2#分水閥位于孔深490 m位置。先形成2#分水閥，再形成1#分水閥。

圖1 分水閥結(jié)構(gòu)及位置

4 注漿堵水施工

4.1 安裝分流減壓閥

為減小孔口涌水阻力及下放難度，確保注漿管的順利下放，注漿前需在孔口安裝特制的四通分流減壓注漿閥，且在其中一個分水泄壓口安裝一個壓力表，用以檢查分水閥是否形成。如圖2所示，該四通分流減壓注漿閥豎直高度約2 m，主管口徑大于孔口套管口徑，與孔口管對接處為法蘭盤，在每個分水泄壓口均安裝高壓閘閥。

圖2 四通分流減壓注漿閥結(jié)構(gòu)

4.2 形成分水閥

如圖1所示，1#注漿管為大流量注漿管(鋼管，長度660 m)，正常注漿使用。

2#注漿管長度為超過1#分水閥50 m即可，剛開始時向此管注入一定量的雙液漿，用以形成2#分水閥，實現(xiàn)在490 m孔深附近分段，同時作為490 m孔深以上段正常注漿使用。2#分水閥形成后可以打開分水泄壓口閘閥，觀測涌水量，若涌水量明顯減小則已經(jīng)形成。

3#注漿管為PPR塑膠封堵管(長度3 m)，向此管注入雙液漿，形成1#分水閥，阻斷孔內(nèi)涌水對閘閥的承壓力，分水泄壓孔處壓力表用以檢查分水閥效果。在安裝1#分水閥后，打開分水泄壓口閘閥，若無涌水，或者分水泄壓口壓力表無讀數(shù)，則已經(jīng)形成。

4.3 注漿堵水

1#、2#分水閥形成后，在分流減壓口處安裝閘閥，并關(guān)閉閘閥開始注漿。采用水灰比1∶1水泥單液漿進行注漿，初始注漿壓力為2.5 MPa，注漿施工連續(xù)進行，直至結(jié)束，注漿終壓達17 MPa，并穩(wěn)定30 min，注漿結(jié)束，共注水泥約1270 t。

5 結(jié) 論

盲豎井工勘孔注漿施工從2015年5月21日開始，至2015年6月16日結(jié)束。根據(jù)注漿壓力、鉆孔進漿量等多方面分析，本次注漿堵水效果較好，為該工勘孔下一步的繼續(xù)施工提供了有利的條件。同時，本次注漿施工創(chuàng)新采用的自制分水閥獲得了成功的應(yīng)用，為今后類似大水深孔注漿工程提供了借鑒。

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[2]鄭世書,等.專門水文地質(zhì)學(xué)[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2008.

[3] 趙曉明,韓貴雷,于同超.帷幕注漿工程中止?jié){塞的應(yīng)用[J].礦業(yè)工程,2010,8(6):60-61.

[4]梁 為,王海鵬,尹尚先.膠囊式分段注漿止?jié){塞的研制[J].煤炭工程,2011(3):114-116.

[5]韓貴雷.承壓條件下破裂巖體注漿加固力學(xué)特性試驗研究[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2012(05):70-74.(收稿日期：2015-11-22)

王 勇(1988-)，男，四川瀘州人，助理工程師，主要從事礦山防治水及現(xiàn)場管理工作。