自制分水閥在井下大水工勘孔注漿中的應(yīng)用

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(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長(zhǎng)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(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410012)

其礦山大水工勘深孔注漿施工過(guò)程中遇到大涌水量、高水壓、注漿段高等難點(diǎn)。針對(duì)這些難點(diǎn)，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(fēng)扇葉的注漿管，通過(guò)注入少量雙液漿形成自制分水閥，對(duì)工勘深孔中的各涌水段進(jìn)行分段注漿，取得較好的注漿效果。實(shí)踐表明，該方法運(yùn)用于大水深孔注漿中是可靠的、有效的，為今后類(lèi)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(dòng)靜儲(chǔ)量大，含水豐富，且控制水頭高。現(xiàn)已探明礦體礦石儲(chǔ)量600萬(wàn)t左右，延深至250 m標(biāo)高，且深部仍有探礦前景。目前礦山正運(yùn)行的一條豎井只能達(dá)到670 m中段，無(wú)法滿(mǎn)足深部的提升要求。為了礦山資源持續(xù)接替，滿(mǎn)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(jì)深度為提升水平以下690.386～220 m標(biāo)高。但該豎井施工至670 m中段時(shí)，遇到幾條較大的構(gòu)造破碎帶，因涌水量大而無(wú)法繼續(xù)施工。因此，在670 m中段其他穿脈內(nèi)選定了一個(gè)構(gòu)造相對(duì)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(dá)到設(shè)計(jì)深度。為避免豎井施工過(guò)程中再次遇到導(dǎo)水?dāng)鄬踊蚱扑閹В绊懝こ淌┕ぃ诿へQ井施工前需進(jìn)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(jì)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(wú)法繼續(xù)施工，采用全孔注漿進(jìn)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(kuò)孔至孔深360 m后下Ф139.7 mm套管進(jìn)行隔水，隔水后鉆孔剩余涌水17 m3/h；鉆孔鉆進(jìn)至490 m時(shí)，鉆孔涌水緩慢增加至30 m3/h，再次擴(kuò)孔后用Φ110 mm套管下至孔深490 m處進(jìn)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(dá)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(duì)鉆孔進(jìn)行注漿堵水。

2 注漿方式選擇

根據(jù)該工勘孔施工過(guò)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(gè)含水?dāng)嗔哑扑閹АＲ虼耍刹捎梅侄蜗滦惺阶{方式，對(duì)孔內(nèi)各涌水段分別進(jìn)行注漿封堵[2]。根據(jù)以往分段注漿施工的經(jīng)驗(yàn)，由于鉆孔涌水具有出水點(diǎn)深、水量大及水頭壓力高等特點(diǎn)，無(wú)法將普通止?jié){塞下至孔內(nèi)各出水點(diǎn)進(jìn)行分段，因此，本次設(shè)計(jì)采用自制分水閥結(jié)合分流減壓閥進(jìn)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(gè)涌水段，因此需要3根注漿管分別進(jìn)行注漿封堵，以保證注漿質(zhì)量。根據(jù)本次注漿的3個(gè)注漿段，擬在孔內(nèi)形成兩個(gè)分水閘閥，如圖1所示。

分水閥由長(zhǎng)度約5～10 cm外徑略小于當(dāng)段鉆孔直徑的套管或者鋼管，通過(guò)風(fēng)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(shí)阻斷孔內(nèi)涌水對(duì)閘閥的承壓力，使大流量注漿施工能正常進(jìn)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(gè)分水泄壓口安裝一個(gè)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(duì)接處為法蘭盤(pán)，在每個(gè)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(zhǎng)度660 m)，正常注漿使用。

2#注漿管長(zhǎng)度為超過(guò)1#分水閥50 m即可，剛開(kāi)始時(shí)向此管注入一定量的雙液漿，用以形成2#分水閥，實(shí)現(xiàn)在490 m孔深附近分段，同時(shí)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(kāi)分水泄壓口閘閥，觀測(cè)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(zhǎng)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(duì)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(kāi)分水泄壓口閘閥，若無(wú)涌水，或者分水泄壓口壓力表無(wú)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(kāi)始注漿。采用水灰比1∶1水泥單液漿進(jìn)行注漿，初始注漿壓力為2.5 MPa，注漿施工連續(xù)進(jìn)行，直至結(jié)束，注漿終壓達(dá)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(kāi)始，至2015年6月16日結(jié)束。根據(jù)注漿壓力、鉆孔進(jìn)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(shí)，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(lèi)似大水深孔注漿工程提供了借鑒。

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[2]鄭世書(shū),等.專(zhuān)門(mén)水文地質(zhì)學(xué)[M].徐州:中國(guó)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.

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[5]韓貴雷.承壓條件下破裂巖體注漿加固力學(xué)特性試驗(yàn)研究[J].礦業(yè)研究與開(kāi)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(chǎng)管理工作。