淺析礦山斜井工作面預(yù)注漿施工方法

摘要：在礦山井巷工程施工中，當遇特殊不良地質(zhì)條件時（如：第四系表土風(fēng)化層、泥質(zhì)砂層且含涌水、破碎段巖層等不良地質(zhì)條件），為保證工程安全穿越這些不良特殊地質(zhì)巖層，采用工作面預(yù)注漿施工是最好的方法，即：采用專業(yè)注漿泵強制性把配制好的單液水泥漿或水泥漿加水玻璃雙液混合漿液壓進入巖石內(nèi)部導(dǎo)致巖體裂隙，孔隙內(nèi)的水泥漿液把圍巖的各種弱面充實之后再重新膠結(jié)起來，最終提高整個巖體的穩(wěn)定性與力學(xué)性能，以增強巖體自身的承載能力。同時漿液充填堵塞了巖層縫隙，從而達到了穩(wěn)定巷道圍巖和堵水的目的。

關(guān)鍵詞：礦山井巷工程；工作面預(yù)注漿；裂隙

中圖分類號：TD265 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）18-0097-02

巷道穩(wěn)定依賴于巖體穩(wěn)定，在巷道開挖之前，應(yīng)該讓圍巖中一部分巖體的本身自行承擔(dān)，但當圍巖破碎、松軟時，原巖體一旦被更為堅硬的物體破壞，就會喪失自身的強度，因此，被破壞的巖原體，不僅自身不能成為穩(wěn)定的因素，反而會成為巷道的負擔(dān)與荷載。

高壓注漿工藝原理是對破碎松軟的圍巖注漿進行加固，最終將專用的水泥漿液利用注漿機械設(shè)備強制性壓入巖體裂隙或孔隙內(nèi)，水泥能夠把圍巖的各個弱面進行充實，最終讓其重新凝結(jié)起來，從而提高巖體的穩(wěn)定性和力學(xué)性能，以此增強巖體自身的承載能力與支撐能力，在參與巷道圍巖內(nèi)應(yīng)力保持平衡的過程中，通過注漿可以達到了穩(wěn)固圍巖并且防水和堵水的目的和作用。

1 施工工藝流程

工作面預(yù)注漿一般采用水泥單液漿和水泥漿加水玻璃雙液混合漿施工。水泥一般宜采用普硅P425水泥，水玻璃宜采用濃度42波美度，水玻璃的模數(shù)不小于3.0。

2 注漿技術(shù)參數(shù)確定

2.1 預(yù)注漿技術(shù)參數(shù)選取

（1）漿液擴散半徑R（一般2～3m）；（2）注漿終壓控制壓力（比靜水壓力大0.5MPa）；（3）注漿漿液材料（雙液注漿用普硅425水泥、水玻璃，單液注漿用普硅425水泥） ；（4）巷道頂板臨時支護形式（根據(jù)巷道斷面大小和地質(zhì)情況，一般采用Φ50mm～Φ108mm直徑鋼管棚進行注漿和超前支護，巷道兩幫和底板采用Φ20mm小直徑鋼管進行注漿）。

2.2 注漿方式及注漿孔布置

注漿方式按表1要求進行。

2.3 注漿過程中對孔數(shù)的確定

注漿孔數(shù)的確定是與巷道工作面的大小、漿液的有效擴散半徑以及巖層裂隙的發(fā)育程度之間具有相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系。在進行注漿時，注漿孔的終孔之間的距離應(yīng)該需要滿足漿液的有效擴散半徑，從而保證能夠形成足夠的注漿壁。

2.4 注漿前的壓水試驗

注漿前應(yīng)該進行必要的壓水試驗，其目的是對受注巖層的可注性和吸水率進行必要的了解，在進行對漿液的類型以及漿液初始濃度的確認過程中，應(yīng)該對巖層裂隙面中的泥漿和充填物進行沖洗，從而使巖層裂隙與漿液之間的粘結(jié)強度以及在注漿后的抗?jié)B性能得到有效的提高。

在進行壓水試驗時，應(yīng)該將壓力在大于注漿終壓0.5 MPa的程度；進行壓水試驗的時間應(yīng)該為30～45 min。

2.5 對漿液的初始濃度進行確定以及漿液的變換

在施工的過程中應(yīng)該以鉆孔的吸水量作為依據(jù)對漿液的起始濃度進行確定，在注漿的過程中應(yīng)該按照先稀后濃的次序逐級調(diào)節(jié)，見表2。

（1）使用雙液注漿時：水泥漿的濃度V（ 水泥）∶V（ 水玻璃）=1.25∶1～0.8∶1。（2）水泥漿濃度先稀釋后濃縮。（3）在注漿的過程中，假如沒有出現(xiàn)壓力抬升、進漿量減弱的情況，就應(yīng)該繼續(xù)逐級地對漿液的濃度進行加大；假如出現(xiàn)了上述情況，就應(yīng)該逐漸對漿液的濃度進行降低。（4）在每次對漿液的濃度進行更換時，應(yīng)該保持注漿時間為大約20 min。（5）在鉆孔的吸水量低于7L /（ min·m2 ）的情況下，采用單液漿； 而大于7L /（ min·m2 ） 時，則采用雙液漿。（6）在單液漿的注入量在15m3以上的程度時，則應(yīng)該采用雙液漿。

2.6 對注漿量的計算情況

對漿液的注入量，可以按照一定的公式進行計算，即Q =λR2H1ηβ/mQ0= NQ，在該公式中，λ表示漿液的消耗系數(shù)，通常取值為1.5；R表示在以巷道中心作為基點的漿液的有效擴散半徑，通常為6～8m；H1表示注漿的段高；η表示巖層的裂隙率，通常取值0.05；β表示漿液的充填系數(shù)，通常取值0.95；m表示漿液的結(jié)石率，通常取值0.85；N表示注漿的孔數(shù)。水玻璃和水泥在注漿的過程中，經(jīng)常出現(xiàn)理論的計算量與實際的使用量誤差相對較大的情況，這與巖體裂隙的實際發(fā)育程度有十分密切的關(guān)系，因此水玻璃和水泥的注入量應(yīng)該以實耗為準。

2.7 注漿結(jié)束標準

注漿依據(jù)以下兩點結(jié)束注漿：（1）在注漿的壓力保持均勻地持續(xù)上升，并最終達到設(shè)計的終壓時，應(yīng)該注意使鉆孔的吸漿量得到滿足；（2）在對大裂隙巖層進行注漿的情況下，在對漿液的濃度進行變換后，應(yīng)該使注漿量達到預(yù)先設(shè)計的要求，但是如果注漿量仍然無法達到終壓，則應(yīng)該暫時停止注漿，在經(jīng)過24小時的養(yǎng)護之后進行復(fù)注，直到能夠符合上述的標準為止。

3 結(jié)語

根據(jù)一般的預(yù)注漿的施工方法以及施工順序?qū)こ淌┕みM行跟蹤，嚴格依照分期、分批的施工原則進行施工和跟蹤，并報告給施工的現(xiàn)場監(jiān)理工程師，經(jīng)過批準之后進行工程的注漿施工。在進行記錄的內(nèi)容中，應(yīng)該包括注漿的數(shù)量、施工的時間、在施工過程中出現(xiàn)的異常狀況以及對此進行處理的措施等。

參考文獻

[1] 中國煤炭建設(shè)協(xié)會.礦業(yè)工程[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013：132-139.

作者簡介：陳光林（1962-），男，中國有色金屬工業(yè)第十四冶金建設(shè)公司井巷工程師，礦業(yè)工程一級建造師，研究方向：礦業(yè)工程建設(shè)。