中深孔預注漿法在大灣煤礦中井回風斜井中的應用

彭 路

貴州水城礦業（集團）公司大灣煤礦，貴州 六盤水 553036

1 工程概況

貴州水城礦業（集團）公司大灣煤礦中井回風斜井為該礦的技改工程，建成后將擔負中井采區的總回風任務。井口布置在河灘上，設計總長592m，傾角-30°，根據地質資料分析，井筒在進入基巖前有20m左右在卵石層中掘進；井筒施工至17m時遇到卵石層，巷道頂板出現涌淋水現象，涌水量最大為43m3/h，由于卵石層松散破碎，造成巷道無法支護成形。因此決定對卵石層段采用預注漿法進行固結，使周邊形成整體受力面，確保巷道成形，并阻止工作面的大量涌水。

2 水文地質概況

井口布置于河流沖積階地，位于地下水排泄區與貯藏區，該地層主要以卵石層為主，上部土層中含孔隙水。地下水來源主要為河水補給和大氣降水，卵石層為主要含水層，由于距離河道較近，地下水較豐富且與河水有水力聯系，見地下水水位為-1.80m，為富水性中等的孔隙含水層。通過對檢查孔進行抽水實驗得出：地下水滲透系數為k=77.135m/晝夜，預計最大涌水量為Q=2097.935m3/晝夜（合87.42m3/h）

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綜上所述，井筒在過卵石層期間涌水量大，水文地質條件復雜[1]，將給施工帶來極大困難。

3 施工原理與方案

目前井筒在卵石層中掘進防治水的有效方法是注漿，注漿是以注漿泵為動力源，利用泵的壓力把配置好的、具有充塞膠凝性質的漿液，通過注漿孔注入卵石層中[2]，并將其中的空氣、水分排出使其膠結，形成具有一定強度和抗滲阻水能力的固結體，從而提高圍巖的整體性、抗滲性和穩定性[3]，達到封堵裂隙、隔絕水源的作用。

工作面預注漿法目前有兩種方案，即淺孔預注漿方案和中深孔預注漿方案；淺孔預注漿采用手持鉆機打眼，每次注漿段長為6m；中深孔預注漿即是中深孔鉆機打眼，每次注漿段長為25m～30m[2]。根據井筒地質情況，由于卵石層裂隙不均勻且涌水量大，決定采用中深孔預注漿法，利用高壓使漿液快速滲透至卵石層形成固結體，減少與掘進工作的交替，便于快速施工。

4 施工方案設計

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2）注漿孔：注漿孔在巷道拱基線上0.8m的距離沿井筒中心線梅花式布置，共計布置10個注漿孔，孔徑￠65mm，鉆孔參數（見表1）；頂板終孔位置穿過卵石層并在巷道輪廓線外1 m。（見圖1）；

1）注漿管：注漿管采用￠42mm，壁厚4mm的熱軋無縫鋼管，外露長度為30mm絲扣，以便安裝球閥，節長為5m，在管壁上鉆￠5mm的孔，間距為10mm；

表1 注漿鉆孔設計參數表

圖1

3）注漿設備：選用一臺2TGZ-60/210型雙液調速注漿泵，流量為50L/min，壓力為0.5 MPa～7MPa；

4）注漿材料：采用水泥-水玻璃雙液漿，42.5（R）普通硅酸鹽水泥及濃度為42玻鎂度、模數為2.4～2.8的水玻璃；

5）漿液配制：水泥漿液水灰比為0.8：1-1:1，水泥-水玻璃漿液體積比為1:0.5-1:1，并根據吃漿強度調整濃度；開始注漿時，不加水玻璃液，待壓力達到1.5 MPa后加入水玻璃液；

用毛石混凝土在迎頭砌筑止漿墻，墻厚1000 mm，并深入卵石層500 mm，確保注漿時不出現漏漿、跑漿現象，并且在墻上按照注漿孔的布置及鉆孔角度安設￠108mm的孔口管，在墻中部安設2根￠108mm的無縫鋼管作導水管，導水管靠工作面一側放置濾水箱，另一側安裝高壓閥門，保證在注漿時能承受壓力。

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（4）加強水功能區水量、水生態目標確定和水功能區調整相關技術規范研究，為完善水功能區劃體系提供技術支撐。組織修訂水域納污能力計算規程，研究水功能區動態納污能力核定，開展流域水功能區納污能力成果的復核修訂，按行政區提出更明確的限排總量意見，推動限排總量落實。

式中r為注漿孔半徑；L為注漿孔長度，平均取25m；R為漿液擴散半徑，取2m；η為孔隙率，卵石層經測試為15%；a為漿液有效充填率，取0.9；?為漿液損耗系數，考慮有流水帶走部分漿液，取1.3。經計算，單管需注漿55.20m3；

探究組（n＝50），手術創口愈合時間（7.03±2.04）d、住院時間（11.09±2.23）d；參照組（n＝45），手術創口愈合時間（9.87±3.41）d、住院時間（15.64±3.45）d；（t＝4.983，P＝0.000；t＝7.709，P＝0.000）經組間比較顯示探究組手術創口愈合時間及住院時間均顯著短于參照組，差異有統計學意義（P＜0.05）。

7）注漿壓力：根據下式確定：Pa=P0+（1.0-1.5）Pb=PO+（2.5-3.0）

式中：P0為注漿位置靜水壓力，MPa；Pa為注漿初壓，MPa；Pb為正常注漿壓力，MPa[4]；靜水壓力取0.5MPa，經計算，注漿初壓設計為1.5 MPa～2MPa，正常壓力設計為3 MPa～3.5MPa；

5.1.3 安設注漿管

5.1.1 砌筑止漿墻

5 施工方法

5.1 注漿準備工作

抑癌基因[20]（PTEN）屬于當前所發現的，唯一包含脂質以及蛋白磷酸酶，具有雙向特異性的一種活性磷酸酶，將其應用在細胞正常發育的時候，就可以對血管生成中的PI3K/AKt通路，以及血管中相關的皮生長因子進行調控，以此對新生血管所具有的作用進行阻止，也就是說，腫瘤出現發病，與AM疾病基因的變化具有直接關系，并能促使AM疾病的發展。

6）單管注漿量：采用公式：Q=∏r2×L+∏R2×L×η×a×?

5.1.2 注漿孔施工

水泥穩定碎石施工技術在市政道路施工過程中非常常見，是一項非常實用和便捷的施工技術。通過研究水泥穩定碎石基層施工技術，嚴格按照施工工序進行操作，采用質量優良的施工材料和設備，按照實際情況和相關標準進行調配，并在施工完成后加強施工養護，注意操作技巧和注意事項，提高市政道路建設質量并延長使用壽命。

選用型號為TXU-200A的油壓鉆機，配￠65 mm鉆頭及￠42 mm鉆桿施工，施工時保持勻速鉆進并控制好角度，沖洗液流量控制在50L/min～100L/min以避免夾鉆，如在卵石層中不易成孔時可加套筒鉆進；由于漿液一般容易向上擴散，所以應先施工布置在巷道頂板的注漿孔。

8）漿液擴散半徑：根據卵石層巖性特點，擴散半徑取2m。

5.2.1 施工作業

謎語是人類智慧發展到一定階段的產物，具有鮮明的地方色彩和時代色彩，往往反映出一個地方特定時期的歷史、地理、民俗、文化、方言等方面的特色。隨著社會的發展，精神文明和物質文明的進步，人們勞動、生活方式的改變，一些傳統的謎語對于年輕人來說顯得十分費解。因為這類謎語中反映的客觀事象，年輕人要么完全不了解，要么一知半解，這就使得很多謎語的謎底在他們看來比較陌生。這種現象說明，一些口傳的謎語將會隨著社會的發展、隨著老年人的逝去而逐步消亡。

5.2 注漿施工

鉆孔施工完后應及時安設注漿管，避免時間長造成塌孔，注漿管采用長15 mm的絲扣逐節連接后頂入，末端封堵密實，保證漿液能達到擴散半徑，并在注漿管的孔口管上焊接法蘭盤、止漿閥，并檢查強度和密實度，孔口管應能承受最大注漿壓力，且需安裝好高壓閥門，防止跑漿、涌水。

1）按設計要求配置好注漿漿液并試運轉注漿機，先用清水做串通、沖孔、壓水耐壓試驗，然后連接管路，確保連接處不泄露，在設計最大壓力條件下維持5min不泄壓。

2）注漿過程中，泵量、漿液濃度根據注漿壓力變化情況進行調整，初始注漿時遵循先稀后濃、逐漸調節的原則，采用大泵量低濃度漿液注漿，壓力不升時逐級調高濃度，壓力升高時逐級調低濃度，接近或達到注漿終壓時，采用最小泵量和最低濃度注漿，且維持注漿時間20min～30min；若單孔漿液注入量超出設計值較多（0.2倍～0.4倍）時，則視為跑漿，可在跑漿的裂縫中用木楔等物堵塞，采用注雙液漿或間歇注漿的方法達到終壓即可；如跑漿嚴重時，可改變漿液配比、縮短凝膠時間來加以控制，當采用上述方法均不見效時，可重新補孔進行補注。

5.2.2 結束標準

1）各注漿孔的注漿壓力達到終壓，壓力穩定20min～30 min且注入量小于20L/min，注漿10min～15min后停止注漿進行封孔，并關閉孔口球閥用清水沖洗凈注漿管路；當注漿壓力達不到設計終壓時，進行常量注漿，直至達到設計標準為止；

2）終注孔掃孔后，注漿段內無明顯集中出水點，且單孔涌水量小于2m3/h，即可結束注漿，否則重新掃孔復注，直至滿足上述要求。

6 效果檢驗

注漿結束后，施工單位在工作面打了2個檢測孔，對注漿段進行取芯，檢查注漿充填情況和涌水量情況（見表2）；如檢驗孔內涌水量小于2m3/h時證明注漿有效，可以往前掘進施工，檢驗孔內涌水量大于2m3/h時，則需要復注或在兩注漿孔間重新打孔注漿。

表2 注漿前后孔芯孔隙率和涌水量對比

從取芯檢測情況看，預注漿有效充填了卵石層的空隙，鞏固了其穩定性，并阻止了卵石層地下水的滲入，避免了涌水對井筒施工造成的威脅。

7 結論

中深孔預注漿法在井筒過卵石層中的成功運用，不但充填了卵石層的空隙，解決了井筒涌水量大的難題，而且避免了大面積開挖造成的巷道成型差及圍巖不穩定，同時也保證了施工安全。該方法不僅取得了較好的經濟效果，而且在過軟巖、破碎帶等巷道涌水量大、圍巖自穩性差的地質條件下也具有一定的推廣借鑒價值。

[1]黃耀國，等.大灣煤礦中井風井巖土工程勘察報告[R].貴州六盤水：貴州水城礦業（集團）煤炭勘察設計研究有限公司，2009，1.

[2]孟超.注漿堵水工藝在石槽村煤礦井筒施工中的探索與應用[J].西北煤炭，2008，6.

[3]武志高.井巷工程中流沙層治理方法的探討[J].太原科技，2008，4.

[4]畢和德，王偉.趙樓煤礦風井井筒基巖段漏水量的控制實踐[J].煤礦現代化，2007，5.