水泥粘土漿在大型礦山帷幕堵水中的應用

朱承敏

（長沙礦山研究院有限責任公司，410010）

水泥粘土漿在大型礦山帷幕堵水中的應用

朱承敏

（長沙礦山研究院有限責任公司，410010）

在進行礦山開采的過程中，井下涌水量會大幅度的增加，進而造成地面塌陷、防治水費用增加的問題，為了有效的解決這些問題，礦山帷幕堵水的開展十分有必要性。堵水需要選擇恰當的材料，水泥黏土漿的使用不僅可以有效的降低井下涌水量，同時，還具備經濟性的優點，基于此，本文以懷集藤鐵礦滕鐵Ⅱ號工程為實例，分析了水泥黏土漿在大型礦山帷幕堵水中的應用。

水泥粘土漿；礦山帷幕；堵水；應用

前言：隨著礦山開采的加深，可能會隨時發生地面塌陷的危險，進而對礦山周圍居民的生活及生命安全帶來很大的影響，這也在無形中增加了礦農矛盾。為了緩解礦農矛盾，并實現礦山開采的可持續發展，就需要在礦山中建造帷幕，通過外堵內疏的方法，有效的降低礦山的生產成本以及開產成本，并對塌陷范圍進行有效地控制，同時，還保護了礦山的地質環境。

一、懷集藤鐵礦滕鐵Ⅱ號工程簡介

懷集藤鐵礦滕鐵Ⅱ礦體隸屬于懷集樂居礦業有限公司，在礦區勘探線的9-29線區域，當前，正在進行基建，對于礦區的地質條件以及水文地質情況，已經有探礦地質隊進行，并且形成了相應的資料，結合探礦地質隊的資料以及前期物探資料的基礎上，了解到礦區的狀況。在礦區內部，包含數量比較多、規模比較大的巖溶，其發育狀況比較好；在水文地質方面，溶洞比較多，空洞和半充填溶洞的巖溶率比較高，而且，在這些溶洞的巖溶現象中，低阻低極化巖溶異常的規模比較大，在開采的過程中，如果排水不科學，那么地表坍塌以及井下突水事故非常容易發生，為了避免這兩個事故的發生，懷集樂居礦業有效公司在進行開采時，應用了礦區截流帷幕的防治水措施。

二、水泥粘土漿的材料

通常來說，在大水礦山或者是水文地質條件復雜的礦山中，才會應用帷幕注漿技術，在進行注漿時，會消耗大量的注漿材料，由此，在帷幕工程中，影響總投資的一個重要因素就是注漿材料的選擇。出于經濟性及可靠性的考慮，選擇的注漿材料多為改性粘土漿。根據安徽新橋帷幕、江西新莊銅鉛鋅帷幕的工程實際可知，在利用水泥粘土漿進行注漿時，注漿的效果是比較好的，而且性能也比較優異，這說明，在帷幕注漿材料中，水泥粘土漿是最佳的選擇。在巖石裂縫中，充填水泥粘土漿并凝結之后，具備的力學指標是非常好的，能夠抵抗地下水的壓力，堵水能力非常強，同時，抗剪切的塑性強度也非常好。

可注性、穩定性、抗滲性、耐久性以及防蝕性是改性粘土漿所具備的漿液性能，由此可見，其漿液性能非常好。改性粘土漿的材料十分普遍，可以就地取材，具備非常高的塑性強度，同時，在改性粘土漿結石中，結石體骨架結構的空隙中全部都是水化產物，盡管其顆粒非常小，但是其所具備的性能非常好[1]。對于粘土類的漿液來說，衡量其性能好與壞的一個重要指標就是塑性強度改性粘土漿所具備的塑性強度非常高，在已有的實際工程實踐中，注漿 3天之后，就可以形成3.3MPa的穩定強度。從當前的市場價格來看，每立方米的改性粘土漿液成本最低75元，最高不超過125元，這說明，改性粘土漿在使用的過程中，成本是比較低的，是帷幕堵水中比較理想的注漿材料。

三、水泥黏土漿在大型礦山帷幕堵水中的應用

（一）注漿工藝

滕鐵Ⅱ號礦山在進行帷幕施工時，所采用的注漿方式為自上而下分段進行，這樣一來，注漿段的填充就可以實現反復、多次的進行，有效的提升堵水的效果。滕鐵Ⅱ號礦山的帷幕在進行注漿時，具備比較大的厚度變化，同時，巖溶裂隙所具備的發育狀態非常的不均勻，因此，在進行注漿段高的確定時，需要根據礦山帷幕的實際情況來進行確定，本礦山的注漿段高包含四種：第一，在溶洞發育區，沖洗液全部漏失，在進行注漿時，段長應該保證在5～10m之間；第二，當溶洞的洞高在1m以上時，就可以開展注漿工作；第三，在溶洞裂隙不發育段，注漿的段高應該控制在30m以下；第四，在一些比較容易出現塌孔的部位，比如接觸破碎帶、斷裂構造帶等，為了保證具備比較好的注漿效果，需要采用短打勤注的方式[4]。滕鐵Ⅱ號礦山注漿時所選擇的為改性粘土漿，同時，輔以水泥尾砂漿以及粘土尾砂漿，注漿時，對工藝流程進行了相應的優化，在進行制漿時，粘土以人工推的方式來進行，同時通過高速攪拌機進行攪拌，以便于保證粘土原漿的質量。制漿完成之后，需要進行注水試驗，注水試驗需要對段長進行確定，確定時，以礦區巖溶的發育情況為依據，一般來說，段長最長不能超過30m。注水試驗完成之后，需要進行注漿壓力，以便于保證漿液能夠有效地實現擴散，通常來說，注漿壓力包含三個階段，分別為初始壓力、過程壓力以及終值壓力。滕鐵Ⅱ號礦山在進行帷幕施工時，還對漿液的濃度進行變化，在第一序孔以及第二序孔注漿的過程中，對濃度進行科學的變換，到第三序孔時，粘土的來源越來越少，這時，水固比保持原比例值不變，將水泥的量增加。對于注漿來說，其結束有著固定的標準，要嚴格的按照標準來進行注漿結束，以便于保證注漿的質量。

（二）本工程中的施工難點及技術要點

施工難點：滕鐵Ⅱ號工程在進行開采的過程中，礦坑突出的問題比較嚴重，這是因為在礦山的北部，主要的地下水位風化帶風化裂隙水以及毛莊構造列裂隙水，進而導致溶洞裂隙比較大。同時，在進行礦坑開采時，會存在松散層、斷裂裂隙等，這會導致巖溶裂隙水進入到礦坑的可能性大增，由此導致礦坑突水發生的可能性比較大。在本工程的北部，分布的大理巖面積比較大，而且基本都是裸露及第四系覆蓋的類型，在大理巖的上方，就是下寨村，礦床的疏干排水很可能會引起下寨村的房屋開裂，進而出現地表坍塌。這些問題的存在導致在進行帷幕堵水施工時，難度非常大。

技術要點：水泥粘土漿在進行注漿時，材料的配比是十分重要，對漿液的性能有著直接的影響，此外，注漿過程中注漿材料的選擇、注漿量的多少、注漿凝結的時間控制等都是需要十分注意的。

（三）特殊情況處理

在進行注漿的過程中，會出現冒漿情況，為了避免造成漿液的浪費，先將注漿暫停，停止半個小時之后恢復，在注漿的過程中，如果地表還存在冒漿的現象，那么就需要將注漿停止，間歇待凝[5]。另外，在帷幕施工的過程中，還出現了串漿的現象，主要集中在38與39號孔，為了避免串漿，在進行38號孔注漿時，將39號孔封閉，達到注漿結束標準之后，在打開39號孔進行注漿。

結論：在礦山帷幕施工的過程中，通過水泥粘土漿的注漿，有效的實現了堵水的目的，水泥粘土漿所具備的優點是非常多的，而且施工工藝簡單，在未來的礦山帷幕堵水中，有著比較廣泛的應用。

[1]盧萍，侯克鵬.帷幕注漿技術在礦山治水中的應用現狀與發展趨勢[J].現代礦業，2010，（03）：21-24.

[2]王立彬，畢明亮，許小東.復雜砂礫石層壩基帷幕灌漿中特殊地層處理對策[J].云南水力發電，2010，（04）：63-66.

[3]韓建坡，白聚波，李金利.礦山帷幕注漿材料的配伍研究[J].知識經濟，2010，（22）：99-100.

[4]馮毓華，周雙燕，汪軍.粘土改良的尾砂漿液在礦山帷幕注漿中的應用[J].采礦技術，2011，（06）：23-25+68.

[5]黃才啟，孫健.大水礦山截水帷幕注漿工程施工關鍵技術[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2011，（12）：74-78.

G322

B

1007-6344（2015）09-0118-01

朱承敏，1985年1月3日，男，湖南郴州，長沙礦山研究院有限責任公司，職務助理工程師，礦山水害防治與探測，本科