拋渣注漿法在井筒過塌陷區段的應用

陳映儒　潘長鑫

摘 要：在井筒過斷層破碎帶時常常用到的方法是使用錨桿網片及噴砼聯合支護形式，但在圍巖為強風化花崗巖且伴隨有斷層而造成已成型的井筒段井壁坍塌的情況下，采用上述的支護方法難以確保井筒能安全有效的施工。在施工馬坑鐵礦箕斗井附屬工程卸礦倉遇此種情況下，采用拋渣注漿的工藝對井筒段預注漿充填加固，最后獲得了成功。

關鍵詞：井筒；斷層坍塌；拋渣注漿法

中圖分類號：TD265 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）26-0063-01

馬坑礦業礦地質賦存條件復雜，斷層多、巖溶率大、圍巖極為破碎區主要表現為強風化性質，膠結程度差。地質勘探鉆孔鉆進中常遇漏水和坍塌、取芯率低現象。馬坑礦業箕斗井附屬硐室卸礦倉+422～372 m標高段在過破碎段時，其巖性主要為強風化花崗巖，膠結性差，由于采用反井鉆到硐孔施工工藝，圍巖破碎區域長期處于通風風化狀態，雖采用錨桿+網片+噴砼聯合支護時仍出現礦倉井壁坍塌，如不及時對坍塌段處理，將會造成礦倉的井筒段進一步坍塌，從而破壞已施工的工程，將使損失進一步加大。采用拋渣注漿施工工藝處理的最大優點是施工設備簡單，工藝操控方便，適應性強。

1 施工方案

1.1 澆筑混凝土止漿墊層

在+422 m礦倉內澆筑混凝土止漿墊層，從礦倉內塌落的堆積矸石頂部位置一次性澆筑到+422 m礦倉上口水平，止漿墊厚度約5 m；止漿墊澆筑前可預埋注漿孔口管。

1.2 在混凝土止漿墊上部注2排漿孔

在混凝土止漿墊上部施工2排注漿孔，排距2 m，每排6個，孔徑φ42 mm，孔深3 m，下入φ42 mm×1 m止漿塞，注漿加固止漿墊上部井壁。

1.3 在礦倉混凝土止漿墊上鉆9個孔

在+422 m礦倉混凝土止漿墊上施工鉆孔9個。鉆孔根據巖石破碎情況分段反復掃孔復注，直至達到設計深度。

2 鉆孔設計及孔口管預埋

礦倉注漿鉆孔的布置

①注漿孔的孔數按下式計算：

N=3.14（D-2A）/L

式中：D為井筒凈徑，6.0 m；A為注漿孔與井壁距離，0.5 m；L為注漿孔間距，取2 500 mm。經過計算得：N=6.28，取6個。

②鉆孔徑向傾角按下式計算：

α=tg-1（S+A）/H

式中：α為鉆孔在徑向上與豎直軸線的夾角；S為終孔位置在徑向上超出凈徑的距離，取S=5.0 m；A為注漿孔與井壁距離，0.5 m；H為段高，37 m。經過計算得：α≈6 °48 ′，實際施工取7 °z。

先施工2個鉆孔充填+422 m～+402 m段塌空，孔深10 m，充填結束后再施工其他7個鉆孔。根據現場情況，在塌落嚴重區域（往電梯井方向）布置4個，外偏8 °，孔深38 m，往箕斗井方向布置鉆孔2個，礦倉荒徑往中心1 m位置，外偏3 °，孔深37.5 m，礦倉中心布置鉆孔1個作為檢查孔，垂直鉆孔，孔深37 m。

3 砼止漿墊的施工及技術要求

3.1 砼止漿墊厚度計算

采用單級平底型砼止漿墊。砼設計標號為C30。根據平底型止漿墊公式計算厚度：

Bn=kP0r/[σ]+0.3r

式中：P0為注漿終壓，50 kg/cm2；[σ]為砼7 d的抗壓強度，20 kg/cm2；r為井筒掘進半徑，取3.2 m；k為安全系數，取2.5。

根據理論計算，止漿墊應為2.96 m，考慮到工作面現為塌落的浮矸，且+418 m位置出現片幫，最大片幫量1 m，為確保施工安全、方便，止漿墊施工至+422 m礦倉上口水平（與檢查巷道下口齊平），厚約5 m。

3.2 砼止漿墊施工

利用箕斗井地面攪拌系統按設計攪拌好混凝土后，在井筒內接溜灰管從溜井斜坡道內至+422 m水平，從井口直接溜灰澆筑止漿墊。施工砼止漿墊時，事先將準備工作做好，確保連續施工，并用震動棒振實，嚴格按C30砼配合比施工，確保止漿墊施工質量。

3.3 止漿墊以上井壁注漿

施工止漿墊時，觀察到+422 m水平上部繼續塌方，與礦方研究后決定，在塌空位置內部加設鋼筋、錨網，然后噴射混凝土，再從+452 m水平廢棄反井鉆孔灌漿，漿液由地面攪拌，通過φ159 mm溜灰管直接落入，充填礦倉止漿墊上部塌空區，灌漿高度由+422 m的水平到+429 m的水平，約7 m。

為保證礦倉井壁抗壓強度，止漿墊上部井壁需進行壁后注漿加固。設計布置鉆孔2排，第一排布置在止漿墊平面上，向下徑向傾角45 °，孔深4 m，均勻布置8個；第二排布置在止漿墊上部1 m，垂直井壁，孔深3 m，布置5個（下轉65頁）（上接63頁）。注漿鉆孔使用風動鑿巖機施工，孔徑φ42 mm，下入φ42 mm無縫鋼管制作的注漿孔口管，一端加工成馬牙扣，纏麻下入孔內，一端加工成絲扣，連接注漿球閥，孔口管長度1 000 mm。

3.4 止漿墊注漿加固

鉆孔施工前，應對止漿墊進行注漿加固。通過孔口管，對稱掃孔到止漿墊以下，對止漿墊進行充填加固，保證止漿墊與周圍巖幫接觸面接觸密實，使其成為一個整體。加固注漿采用水灰比為2：1～0.75：1的水泥漿；封孔采用灰漿：水玻璃為4：1～2：1（體積比）的雙液漿，注漿壓力不超過5 MPa。

3.4.1 注漿作業流程

漿液經攪拌系統攪拌后，經注漿泵、輸漿管和注漿孔口管進入受注巖層。注漿作業程序如下：接通注漿管路→連接孔口注漿裝置→壓水試驗→定量壓清水→注漿→達到注漿終壓停泵→沖洗輸漿管路→拆洗注漿泵→掃孔或鉆進。

3.4.2 漿液的調配

單液水泥漿常用的水灰比為3：1、2.5：1、2：1、1.75：1、1.5：1、1.25：1、1：1、0.75：1、0.6：1和0.5：1；每次注漿的初始濃度根據壓水試驗測定的單位鉆孔吸水量進行選擇；注雙液漿時，水泥漿與水玻璃體積比例為4：1～2：1。

每個鉆孔注漿時，一般先稀后濃。當漿液在裂隙中沉析、充填階段，若壓力不升且進漿量也不減時，應逐漸加大漿液濃度；反之，若壓力上升快且進漿量減少，應降低注漿泵量，每更換一次漿液濃度，一般持續20～30 min。

4 結 語

注漿后恢復掘進時，為防止對圍巖造成較大的震動，確保安全通過，掘進施工要以“短進尺、弱爆破、強支護、早襯砌”為指導原則。由于破碎帶圍巖不穩定，雖已注漿加固，在礦倉掘進一次支護時，由錨網噴支護修改為槽鋼井圈+噴漿支護，增加一次支護強度。槽鋼井圈由18#槽鋼加工，間距（中對中）800 mm，每道井圈采用12根錨桿固定，錨桿使用φ20 mm×2 500 mm樹脂錨桿，噴漿厚度120 mm，砼等級C20。

參考文獻：

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