井巷破碎帶止漿墻注漿技術及預算定額套用

閆鵬宇 高 超

(河鋼集團礦業公司司家營南區礦山分公司)

田興鐵礦是大水型地下礦山，基建期平巷掘進多采取“有掘必探，邊探邊掘”的施工原則[1]，在部分斷層破碎帶地段施工時，依據現場圍巖情況，會采取工作面預注漿、加固巖帽注漿、止漿墻注漿等不同方式進行封堵涌水。對于掌子面已經揭露的破碎軟巖，工作面注漿時會出現嚴重的跑漿、竄漿等現象，加固巖帽的方式亦不能承受后續的注漿壓力，此時施工止漿墻來充當注漿巖帽是當前最好的施工措施。止漿墻注漿施工，既安全，又有效，是軟巖、裂隙帶巷道治理涌水的首要方法。

1 工程概況

田興鐵礦北進風井-475 m中段上盤沿脈巷310 m位置爆破施工后突發涌水，清理部分渣石后發現涌水增大，現場已不能正常進行出渣作業。已揭露的巷道主要巖性為黑云變粒巖，細粒變晶結構，塊狀-弱片麻狀構造，主要礦物成份為長石、石英、黑云母，裂隙發育，涌水中含有泥質充填物，實測涌水量達260 m3/h左右。井下現有的水泵只能維持排水狀態，其排水能力不能保證繼續正常掘砌施工。

2 注漿方案

根據實際施工現狀及掌子面圍巖情況，提出2種治水方案：

(1)方案一為加固巖帽注漿。巖帽的作用是注漿時能夠承受最大注漿壓力，并防止掘進工作面漏漿、跑漿[2]。在掌子面圍巖均勻布置注漿孔，采取淺孔注漿的方式提高圍巖整體強度，使其能夠承受深孔注漿時的壓力。淺孔深度一般為3～5 m，待達到預定強度后，進行深探孔注漿。

(2)方案二為止漿墻注漿。在工作面出水點前方磚砌濾水層，并預留泄水管[3]。依據施工方案計算止漿墻厚度，澆筑止漿墻時預留注漿管，止漿墻頂部采取噴射混凝土的方式進行封堵。澆筑完成后養護7 d，關閉泄水閘閥，觀測止漿墻擋水情況。加固漏水點后可進行后續深孔注漿工作。

依據以往的注漿經驗，先采取了加固止漿巖帽注漿措施。由于工作面圍巖破碎，加固圍巖時跑漿、竄漿現象嚴重，裂隙淋水和跑竄的水泥漿液也為排水工作帶來壓力。為了保證注漿效果，減少排水壓力，現場決定采取止漿墻注漿方式治理涌水。

3 止漿墻施工技術

施工止漿墻的技術要點在于選取止漿墻類型和計算止漿墻厚度。觀測現場圍巖情況后，決定本次施工采取平面型止漿墻[4]。止漿墻厚度主要根據最大注漿壓力、巷道斷面大小和止漿材料強度確定。

3.1 止漿墻厚度計算

單級平面型止漿墻厚度依據《最新礦山井巷工程施工綜合技術與標準規范實用手冊》計算公式：

(1)

式中,B為止漿墻厚度,m；K為安全系數，1.4～1.5；W為作用在墻上的全載荷，W=pmaxF，kN,F為混凝土止漿墻的橫斷面積，m2,pmax為單位最大載荷，kPa；b為巷道寬度，m；h為巷道高度，m；[σ]為混凝土抗壓強度，MPa。

依據現場情況，計算得出止漿墻厚度B=3 m。

3.2 基槽開挖

清理部分爆破后的渣石，距工作面3 m位置沿巷道周圈開挖基槽。在確保施工安全的情況下，用風鎬在底部和兩幫掏槽，深度約500 mm，在基槽兩幫內預埋4根φ20 mm×2 100 mm鋼筋。

3.3 淋散水治理

采用雙液漿封堵基槽及止漿墻部位巷道內的集中出水點，對不能封堵的淋散水,集中后利用導水管導出止漿墻外，確保止漿墻澆筑質量[5]。

3.4 止漿墻施工

止漿墻結構見圖1。

圖1 止漿墻結構示意

3.4.1 濾水層磚砌

距工作面2 m位置磚砌1 m高濾水層，濾水層內預留泄水管，保證工作面及濾水層內積水可以導出，避免涌水對澆筑止漿墻造成影響。緊貼濾水層砌筑擋水墻作為止漿墻內模板，可由沙袋或水泥袋快速堆砌，達到巷道起拱高度后改由磚砌上部模板擋墻。

3.4.2 注漿管預埋

在堆砌止漿墻內模板時，預埋注漿管。根據出水位置及漿液擴散半徑，埋設8～10根注漿管[6]。

3.4.3 止漿墻澆筑

對水泥袋和磚塊砌成的內模板進行噴射混凝土加固，噴射厚度為50 mm，確保內模板穩固性。依據設計厚度，砌筑第二道外模板，外模板可用木模板或者磚砌模板。在2個模板間澆筑混凝土止漿墻，混凝土強度為C30。澆筑時保證混凝土的連續性，振搗要均勻密實，邊澆筑邊安裝模板，直到達到模頂高度。由混凝土輸送機澆筑止漿墻頂部，空隙處由混凝土噴射機噴射混凝土，使止漿墻與巷道頂板密實結合。止漿墻厚度為3 m，澆筑量為75.6 m3，消耗水泥39.75 t，砂子26.1 m3，石子63.38 m3。

3.4.4 養護及檢驗

養護7 d后，試關泄水管閘閥，觀測、記錄止漿墻滲水情況。對滲水點進行淺孔注漿加固，待達到強度后，正式關閉泄水管，進入深孔注漿工作。

在工作面與止漿墻模板間充填矸石，充填量可依據工作面與止漿墻距離而定，其主要目的是為了減少空巷區注漿量，同時回填的矸石也可以起到濾水層的作用。

4 止漿墻注漿

關閉泄水閥，通過預埋的注漿管對止漿墻與工作面的空巷區進行注漿，使水泥漿與充填的矸石膠結。同時淺孔加固止漿墻，確保后續長探孔注漿時不會出現跑漿、竄漿現象。

4.1 注漿孔布置

此次注漿段長50 m。注漿孔沿巷道周邊按斷面大小呈放射性布置，外插角度小于4°，終孔位置超出巷道荒斷面輪廓線。根據涌水情況確定孔間距為1.5 m，注漿孔為13個，巷道中心布置中空段注漿孔及加固止漿墻短孔注漿孔4個。止漿墻注漿孔布置見圖2。

圖2 止漿墻注漿孔布置

4.2 注漿參數

打鉆注漿時在預埋孔口管上加裝防噴器。注漿前期采用水泥單液漿，根據注漿壓力及注漿量隨時調整注漿參數。后期注漿采用水泥-水玻璃雙液漿[7]。注漿參數參見表1。

表1 注漿材料及漿液配比

5 定額套用

目前田興鐵礦施工合同使用《冶金礦山井巷工程預算定額》(2010版)，直接費定額中沒有施工止漿墻的定額子目。平巷混凝土支護定額包括了清理浮石，立、拆模板及碹胎，澆搗，養護混凝土等全套工序，其施工工藝與澆筑混凝土止漿墻施工工藝類似。依據定額“借用相近、套用相似、調整系數”的編制原則，止漿墻施工定額決定套用“平巷墻混凝土支護定額(厚度≤400mm)”項目(定額編號：112369)，同時根據止漿墻澆筑施工時的人工、模板、混凝土消耗量，調整定額中混凝土支護的支模人工和模板數量[8]。調整公式如下：

R=A-(D-100/B)C，

(2)

M=Z/DS，

(3)

式中，R為綜合工日，工日；A為厚度≤400 mm項目定額綜合工日數，工日；B為混凝土止漿墻厚度，m；C為厚度≤300 mm項目與厚度≤400 mm項目的差額的單位工日，工日/m2；D為厚度≤400 mm項目定額的單位支護面積，m2；M為模板體積，m3；Z為厚度≤400 mm項目定額模板消耗量，m3；S為混凝土止漿墻支模面積，m2。

此調整依據已報備冶金工業建設工程定額總站，定額總站以“冶建定[2013]38號”文件通過認證。

6 結 語

針對田興鐵礦破碎帶突發涌水治理，采用止漿墻注漿技術順利地封堵了涌水，注漿效果良好，爆破掘砌后工作面涌水為5 m3/h，達到預期效果。止漿墻預算定額子目的套用符合規范要求，相關系數的調整報備冶金工業建設工程定額總站，并得到了認證，使得工程結算有法可依，為公司其他單位施工新技術套用相近定額提供了思路和方法。

[1] 翟會超，閆滿志，劉萬富，等.TRT6000系統在田興鐵礦井巷掘砌施工中的應用研究[J].中國礦業，2013，22(4)：70-71.

[2] 潘 睿，張兵奇.立井高承壓水上工作面止漿墊和巖帽設計研究[J].煤炭工程，2014，46(11):27-29.

[3] 王傳永，趙寶林.止漿墻承壓注漿堵水技術在巷道突水治理中的應用[J].山東煤炭科技，2014(7)：161-162.

[4] 冷 云，等.最新礦山井巷工程施工綜合技術與標準規范實用手冊[M].長春：吉林電子出版社，2005.

[5] 王田民.基于止漿墻加固防水技術的破碎塌方帶處理[J].現代礦業，2015(6)：161-162.

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