淺孔注漿堵水技術在白象山鐵礦的應用

郝鴻聲，潘寶正，張 清，殷登才

(馬鋼姑山礦業公司， 安徽當涂縣 243181)

淺孔注漿堵水技術在白象山鐵礦的應用

郝鴻聲，潘寶正，張 清，殷登才

(馬鋼姑山礦業公司， 安徽當涂縣 243181)

對裂隙水，較小的斷層水，常規治水方法材料消耗大，成本高，工期長，也影響井巷施工進度。本文結合白象山鐵礦巷道堵水、過斷層的實踐，總結了在圍巖較穩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合理確定注漿段位、注漿參數，調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工作面的注漿堵水中，取得了成功。

裂隙水；孔口管；改進；淺孔注漿；注漿參數

1 工程概況

白象山鐵礦位于安徽省當涂縣境內，該礦床水文地質條件復雜，下部黃馬青組雜色粉細砂巖富水性強，最大單位涌水量達8.204 L/s·m，最大滲透系數為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下為統一的地下水體。區內有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斷層，礦山自2005年開工建設以來，曾發生過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，施工過程中始終堅持“有疑必探，每掘必探”的原則。探水工作的進行保證了礦山基本沒有發生大的突水，但是在掘進過程中細小裂隙水卻經常發生，一般的注漿方法存在耗時長、費用大等缺點。

2 出水治理分析

白象山鐵礦風井西沿脈M3至M12之間164m巷道設計方向為北偏西51°，巷道底板為3‰的上坡。巷凈斷面寬5m，墻高2.333m，拱高1.667m。巖層為閃長巖和角巖化鐵質泥灰質粉砂巖、細砂巖夾粉砂質泥巖互層變質帶。閃長巖主要為鈉長石化，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泥質粉砂巖、細砂巖和粉砂質泥巖。變質后原巖中鈣質、泥質斑點被石英、碳酸鹽、鈉長石、鏡鐵礦等交代形成球狀結核和順層透鏡體。由于受背斜構造的影響，巖層裂隙較發育，尤其是角巖中以及角巖和閃長巖接觸面，裂隙更為發育，為導水通道。巷道掘進至該段時，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涌水或散水，圍巖較好時首先采用的方法是先施工1.5m厚的止漿墻封堵巖面，然后埋設若干個孔口管，固管試壓后開始全斷面鉆進帷幕注漿。或采用小導管全斷面帷幕注漿。這2種方法材料消耗大，成本高工期長，也影響井巷施工進度。為降低成本，加快工程建設，白象山鐵礦決定在巷道開拓和進路采礦中運用孔口管淺孔注漿堵水技術。

3 施工工藝

(1)注漿孔的布置及施工。孔口管采用C＝32mm管徑的普通無縫鋼管加工制作；造孔用7655型風動鑿巖機，配中空六角鋼釬，“一”字型合金鉆頭，孔徑C＝42mm，鉆孔角度對向出水點，孔深4.5m；預埋孔口管規格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焊一個同管徑200mm長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，外漏不大于300mm，以便于安裝球閥；打壓試驗達到7～8 MPa時，將注漿用的三通連接到球閥上，即可開始注漿。這種孔口管加工簡單，操作簡便，成本低，方便、快捷、高效，安全。

(2)注漿施工準備。在巷道內選擇合適地段為造漿工作點，并設置攪拌機、儲漿桶、清水桶和注漿泵。注漿施工前，備好風、水、電等管線系統以及各種注漿設備、注漿材料，并進行檢修，保證完好，對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。注漿設備材料工具貯備→造漿→管路連接→注清水→注漿→停止注漿關閉注漿閥。

(4)注漿參數。注漿壓力是推動漿液克服各種流動阻力，使漿液在基巖裂隙中擴散，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，擴散距離越小。基巖裂隙水一般應以濃漿為主，每個濃度級連續注入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，調節注漿泵安全閥，經試運轉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，使漿液的水灰比控制在0.7～0.8的范圍。用風動攪拌器攪拌漿液，攪拌時間對于漿材與水的充分混合有著非常重要的影響，攪拌時間太短，漿材與水混合不均勻，使漿液的流動性受到很大的影響，攪拌時間為5min；開泵注漿，當注漿壓力達到設計終壓時停止注漿。注漿順序為先里后外依次進行。注漿過程中，隨時觀察并記錄注漿壓力、注漿量等注漿參數變化情況。此外，隨時觀察巷道表面跑漏漿現象，一旦發生跑漏漿，應及時采取措施進行糊堵，大量漏漿時可在水泥漿液中加入適量水玻璃進行注漿，封堵后再改換成水泥單液漿。每孔注漿須連續注入，如因故需暫停注漿，應向孔內壓注一定量的清水，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，要設專人觀察巷幫、巷頂及孔口管是否有異常情況，發現問題要及時處理。注漿期間，施工人員應注意注漿泵的運行狀況及排漿情況，確保注漿泵的完好。

4 注漿效果

白象山鐵礦風井－390m中段西沿脈M3至M12共計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該段位注漿堵水加固后，掘進時可觀測到裂隙帶內被漿液充填得非常密實，每段實測涌水量為0.3～0.4m3/h，封堵率達到了97%以上，巷道掘進較以往增速120%，達到了預期目的，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度確定與埋設[J].礦業

[1]研究與發展.2006，26(3).

[2]李芳慧.小導管注漿技術在隧道工程中的應用[J].山西建筑，2007(7).

[3]王勇義，宋成標.工作面淺孔預注漿技術應用與探討[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及應用[J].地下空間與工程學報，2006(03).

2015-06-25)