止?jié){墻注漿技術(shù)在破碎底板含承壓水層中的應(yīng)用

陳楨宇，李曉飛

止?jié){墻注漿技術(shù)在破碎底板含承壓水層中的應(yīng)用

陳楨宇，李曉飛

(山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司焦家金礦，山東 萊州市 261400)

止?jié){墻注漿技術(shù)是有效解決巷道底板承壓水突出的有效方法,通過參數(shù)計(jì)算，合理選擇止?jié){墻厚度，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況選取注漿參數(shù)，能有效解決注漿過程中墻體發(fā)生位移及四周封堵難的問題，起到了裂隙加固的作用，使得周邊巖體成為一個(gè)整體，為破碎底板承壓水突出治理提供了成功的范例，對(duì)巷道后期治理也起到了一定作用。

止?jié){墻;底板出水;注漿參數(shù)

焦家金礦位于山東萊州境內(nèi)，隨著開采的不斷加深，水文地質(zhì)越來越復(fù)雜，突水事件比較頻繁[1]，尤其是破碎底板出水，治理難度大，工期長。針對(duì)這一現(xiàn)象，采用止?jié){墻承壓注漿技術(shù)，對(duì)破碎底板出水進(jìn)行有效治理，取得了一定成效。

1 工作面突水狀況

焦家金礦某工程位于?630 m水平，是連接兩個(gè)礦區(qū)的運(yùn)輸通道，該工程巖石硬度系數(shù)=6～12，松散系數(shù)為1.6，礦巖體重為2.68 t/m3。水文地質(zhì)條件不詳細(xì),需要進(jìn)一步做工作[2]。

該工程在右?guī)褪┕ぱb車硐室期間無涌水，當(dāng)施工裝車硐室至15 m處工作面右?guī)统霈F(xiàn)涌水，水的顏色較清晰，水溫為31.6°C，水量從10 m3/h迅速增加到140 m3/h。最終穩(wěn)定在120 m3/h左右。根據(jù)送檢樣水質(zhì)測試結(jié)果，地質(zhì)人員結(jié)合巷道上下水文觀測資料，得出出水點(diǎn)主要補(bǔ)充水源為下部連通裂縫水，上部裂隙水為間接補(bǔ)給，出水通道為迎頭斷層與F斷層（傾角23°～48°，高差為1～4 m），并且決定在距離工作面4～6 m的位置處構(gòu)造擋墻，堵住裝載硐室中的水。

2 注漿堵水方案及措施

2.1 施工期準(zhǔn)備工作

組織專業(yè)技術(shù)人員與管理人員現(xiàn)場勘察，選好圍巖較穩(wěn)固的地段施工封閉墻。對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行清理，在迎頭后方6 m處開挖尺寸為650 mm×650 mm 的基槽，由于出水量較大，現(xiàn)場環(huán)境惡劣，致使施工封閉墻難度增大。首先施工兩道臨時(shí)擋墻，擋水墻間距1.5 m，安設(shè)直徑100 mm臨時(shí)導(dǎo)水管3條。

2.2 止?jié){墻澆筑

2.2.1 止?jié){墻厚度確定

現(xiàn)場混凝土止?jié){墻厚度按公式（1）計(jì)算[3-6]：

式中，為止?jié){墻的平均厚度，m；為安全系數(shù)，一般取1.0~2.0；為作用在墻上的載荷，=()；為混凝土止?jié){墻的面積，m2；為注漿壓力，MPa；為止?jié){墻寬度，m；為巷道高度，m；[]為混凝土允許抗壓強(qiáng)度，MPa。

該巷道噴射混凝土標(biāo)號(hào)為C20，斷面較大，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式得出止?jié){墻厚度。在該巷的施工中，裝車硐室規(guī)格為3.5 m×3.5 m，選取C20混凝土性能參數(shù)允許抗壓強(qiáng)度，即[]=10 MPa。據(jù)公式（1），可以得出止?jié){墻厚度為1.91 m，考慮到現(xiàn)場實(shí)際施工難度及混凝土性能的影響，最終確定墻厚度為 2.0 m（見圖1）。其中封閉墻底部根基厚度2.2 m，其余部分厚度2 m，選用混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30的混凝土材料。

圖1 止?jié){墻剖面

2.2.2 止?jié){墻施工

混凝土墻體內(nèi)先用圓鋼沿巷道輪廓打成一條直線[7]，深度為0.6 m，共10根，以提高封閉墻抗壓強(qiáng)度。然后布置鋼筋網(wǎng)，加入Φ16鋼筋與圓鋼連接成一體。鋼筋鋪設(shè)網(wǎng)度為300 mm×300 mm，共1排，橫縱鋼筋使用 12#鐵絲十字綁扎。為了前期注漿時(shí)泄壓和整體墻的安全，在封閉墻內(nèi)安裝了2根100 mm注漿泄壓管，第一根在墻的中部，第二根在墻的頂部（見圖2）。

圖2 泄壓管布置

2.3 注漿堵水方案

2.3.1 施工準(zhǔn)備

在施工止?jié){墻時(shí)首先預(yù)埋兩套100 mm無縫鋼管（4 m一根），首先將雙液漿通過預(yù)埋管對(duì)止?jié){墻內(nèi)進(jìn)行澆筑，澆筑封閉墻內(nèi)預(yù)計(jì)容積20 m3，待止?jié){墻注漿與平巷灌漿完畢后，按設(shè)計(jì)施工鉆孔并進(jìn)行注漿作業(yè)。

施工順序：按照施工組織設(shè)計(jì)，首先施工鉆孔1號(hào)至5號(hào)，進(jìn)行注漿，直至出水量小于10 m3/h后，在止?jié){墻后側(cè)1 m處施工剩余鉆孔。

其中左幫布置鉆孔3個(gè)，鉆孔法向角為10°；右?guī)筒贾?個(gè)鉆孔，鉆孔法向角為10°；中間布設(shè)檢查孔1個(gè)。根據(jù)巖石結(jié)構(gòu)情況調(diào)查及注漿經(jīng)驗(yàn)，鉆孔進(jìn)尺定為15 m。

2.3.2 注漿參數(shù)

參照前期工程施工經(jīng)驗(yàn)，注漿段壓力為4.2 MPa，漿液填充系數(shù)取值為95%，結(jié)石率為92%，擴(kuò)散半徑為2.5 m。注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)[8]:

（1）實(shí)際注入漿液量大于或接近設(shè)計(jì)計(jì)算的注入量；

（2）注漿壓力達(dá)到一定數(shù)值后呈規(guī)律性增加，并最終達(dá)到注漿設(shè)計(jì)終壓；

（3）維持終壓、終量的時(shí)間為5～10 min；

（4）施工檢驗(yàn)孔時(shí)，總出水量不大于10 m3/h。

2.4 效益或效果

針對(duì)該巷裝車硐室迎頭底板突水點(diǎn)的斷層進(jìn)行注漿加固，加固范圍為迎頭后方8 m，注漿為止?jié){墻前方15 m范圍。根據(jù)現(xiàn)場施工鉆孔揭露地質(zhì)情況來看，出水點(diǎn)在巷道右?guī)停掖嬖谳^大裂隙，該裂隙范圍內(nèi)2號(hào)孔的出水量為210 m3/h，該孔累計(jì)注漿量為931 t。根據(jù)現(xiàn)場水文地質(zhì)情況勘察，該裂隙導(dǎo)通性較好，2號(hào)孔注漿期間，與之聯(lián)通的止?jié){墻附近，出現(xiàn)滴水量明顯增大的現(xiàn)象。止?jié){墻上的水壓觀測值也在逐步升高。最終，隨著鉆孔的施工和注漿，止?jié){墻上的滴水，淋水以及現(xiàn)場的溫度都在逐步穩(wěn)定。止?jié){墻擋墻有效解決了止?jié){墻施工難度大的問題，為破碎底板承壓水突出治理提供了成功的范例。經(jīng)鉆探12號(hào)驗(yàn)證孔，該巷點(diǎn)裝車硐室止?jié){墻承壓注漿取得了圓滿成功，后期掘進(jìn)期間工作面滴水量僅6 m3/h左右，達(dá)到了最終注漿質(zhì)量要求。

3 結(jié) 論

該巷發(fā)生破碎底板承壓水突出后，采用止?jié){墻加擋墻注漿治理，及時(shí)有效封堵了巷道涌水，緩解了現(xiàn)場高溫，減輕了排水負(fù)擔(dān)，通過注漿加固作用改善了破碎段的巷道圍巖整體性能，有利于后期巷道施工。在巷道施工過程中出現(xiàn)破碎底板承壓水突出時(shí)，首先應(yīng)對(duì)現(xiàn)場地質(zhì)情況進(jìn)行勘察，在勘察基礎(chǔ)上將止?jié){墻設(shè)置離涌水工作面較合理的區(qū)域，鉆孔注漿前可另掘小導(dǎo)硐至涌水處，對(duì)其進(jìn)行工作面注漿，以避免涌水對(duì)止?jié){墻的沖擊，影響止?jié){墻澆筑質(zhì)量。通過現(xiàn)場實(shí)際操作，采用止?jié){墻承壓注漿技術(shù)能有效解決破碎底板承壓水突出問題，為日后類似情況積累了經(jīng)驗(yàn)。

[1] 李樹存.淺談掘進(jìn)巷道防治水[J].科技資訊,2014(03).

[2] 蒲文龍,郝傳波,張國華. 煤礦突水災(zāi)區(qū)變坡巷道堵塞特征[J].黑龍江科技大學(xué)學(xué)報(bào),2016(06).

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