止?jié){墻注漿在田興鐵礦巷道涌水治理中的應(yīng)用

王忠權(quán)　范天文　李萬濤　劉　輝

(河鋼集團礦業(yè)有限公司)

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止?jié){墻注漿在田興鐵礦巷道涌水治理中的應(yīng)用

王忠權(quán)范天文李萬濤劉輝

(河鋼集團礦業(yè)有限公司)

田興鐵礦在井下巷道掘進施工中突遇破碎帶和斷層，引發(fā)涌水，采用止?jié){墻封堵涌水工作面，再對止?jié){墻進行工作面壁后注漿，充填止?jié){墻與涌水工作面間隙,及時有效地封堵了巷道涌水，減輕了井下臨時排水負擔(dān)，取得了良好的施工效果。

止?jié){墻注漿巷道涌水

河鋼集團礦業(yè)有限公司田興鐵礦是我國低品位、大存量的大水礦床，年設(shè)計產(chǎn)量為2 000萬t。礦區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜，含有多條破碎帶和斷層，并與第四系表土層的含水層存在很強的水力聯(lián)系。在礦區(qū)開拓工程和采切工程中，巷道掘進極易遇斷層和破碎帶，突發(fā)大量涌水。該種情況下，對井下臨時排水造成很大負荷，且現(xiàn)場環(huán)境不利于工作面注漿施工。為此，采用止?jié){墻注漿進行巷道涌水治理，效果突出。

1　止?jié){墻澆注施工

田興鐵礦大賈莊進風(fēng)井-450m中段平巷掘砌工程新沿脈巷24.8m處掘進時，受F10斷層影響。斷層位于D7～D22勘探線，為壓扭性逆斷層，走向北東5°～10°，傾向北西西，傾角63°～72°。破碎帶中出現(xiàn)斷層泥和糜棱巖，發(fā)育有片理化、高嶺土化、綠泥石化、碳酸鹽化，厚3～5m；垂直斷距120～150m，由北向南逐漸變小，縱切大賈莊礦段Ⅱ#礦體，將上盤礦體逆沖120～150m；水平斷距較小，為20～40m。圍巖破碎，巷道擠壓變形嚴重，巖石裂隙發(fā)育，局部有泥質(zhì)充填物、遇水軟化，并有大量涌水。經(jīng)現(xiàn)場勘查，測得涌水量92.5m3/h。為確保井巷安全施工，避免淹井事故的發(fā)生，對該處涌水進行封堵。

1.1準備工作

在新沿脈巷前方35.5m附近鑿臨時集水坑，埋設(shè)導(dǎo)水管，把水引至排水溝。增設(shè)水泵2臺，排水管排至-450m沿脈巷臨時水倉，將巷道積水排走。

由于工作面出水量較大，無法貼近巖面打設(shè)止?jié){墻，需在距工作面800mm先壘一道水泥墻作為止?jié){墻內(nèi)側(cè)模板，同時預(yù)埋導(dǎo)水管，距離底板400mm；在止?jié){墻的施工范圍內(nèi)將底板虛渣、噴射混凝土鑿至實底，確保澆筑墻位置四周無松渣。

1.2澆筑止?jié){墻

止?jié){墻采用現(xiàn)澆C30混凝土，其厚度為

(1)

式中，B為止?jié){墻厚度，m；P為注漿終壓，12MPa；[τ]為混凝土允許抗剪強度，8.5MPa；S為墻斷面積，21.95m2；λ為過載系數(shù)，取1.1～1.2；L為周邊長度，12.65m。

將各參數(shù)代入式(1)，計算得出混凝土止?jié){墻厚度3.0m，強度C30可以滿足封水、注漿要求。

模板支后澆筑混凝土，同時埋設(shè)3根φ159mm×6mm無縫鋼管作為導(dǎo)水管，管頭加裝控制閥門，再在墻體不同高度埋設(shè)φ50mm×3.5mm注漿管。澆筑過程中，嚴格控制水灰比，并按施工規(guī)范分層澆搗，分層高度300mm為一振搗層，用振動棒振搗密實。澆筑混凝土要連續(xù)進行，間隔時間超過2h應(yīng)打麻清洗后再進行澆筑。墻體與巷道壁和巷道頂、底板結(jié)合部位要加強振搗,保證混凝土墻體質(zhì)量，墻體接頂部位用混凝土噴射密實。澆筑完成后，養(yǎng)護期不得低于一個齡期。

經(jīng)檢測止?jié){墻強度達到設(shè)計強度后，逐個關(guān)閉導(dǎo)水管閘閥，檢查墻體有無漏水，漏水處鉆φ42mm孔,安裝φ40mm竹節(jié)式注漿管，注雙液漿加固。

1.3注漿充填加固止?jié){墻

止?jié){墻澆筑完畢、養(yǎng)護一個齡期后，采用淺孔注漿充填加固方式進行墻周邊與巖體伸縮縫的注漿加固。

沿墻周邊布設(shè)注漿孔，孔間距約1 000mm，特殊位置加密布置，孔數(shù)20個左右，孔深斜向圍巖內(nèi)，一般按L=3 000mm打設(shè)，用YT-28氣腿式鑿巖機成孔。注漿充填采用單液漿，加固采用雙液漿。止?jié){墻及注漿孔、導(dǎo)水孔布設(shè)見圖1。

圖1　止?jié){墻結(jié)構(gòu)(單位：mm)

1.4封堵涌水注漿

堵水材料選用單液水泥漿為主，加固以水泥—水玻璃雙液為主。選用PO42.5R普通硅酸鹽水泥，35～40°Bé水玻璃，水泥漿與水玻璃比例為1∶1～1∶0.8。

漿液的滲透性、膠凝時間可以通過改變漿液濃度進行有效控制，在對粘結(jié)強度和抗?jié)B性能不產(chǎn)生較大影響的情況下，漿液濃度具有較寬的調(diào)節(jié)幅度，使?jié){液的應(yīng)用范圍具有很大的擴展性，在現(xiàn)場應(yīng)用時，可根據(jù)具體地質(zhì)條件和工程應(yīng)用目的進行適當調(diào)節(jié)。其主要技術(shù)性能指標如下：漿液濃度的調(diào)節(jié)范圍：10%～50%；起始黏度：1.7～15cP(20 ℃)；粘結(jié)強度：1.7～3.7MPa；固砂強度：1.2～9.5MPa；抗?jié)B透性：10-5～10-8cm/s；起凝時間：(以呈絮凝為準)1′5″～35′20″；膠凝時間：(呈固體狀)3′10″～47′30″。

注漿作業(yè)流程：漿液攪拌后，經(jīng)注漿泵、輸漿管和注漿孔口管進入受注巖層。

作業(yè)程序：接通輸漿管路→注漿→沖洗輸漿管路→拆洗注漿管路→清理現(xiàn)場。

(1)注漿壓力調(diào)整。注漿壓力可分為初期、正常及終壓3個階段。當初始濃度確定后，根據(jù)注漿壓力變化情況及時控制漿量，調(diào)整漿液濃度及凝膠時間等，使注漿壓力平緩升高，避免出現(xiàn)較大波動，直至達到注漿終壓和終量，并穩(wěn)定20min以上。

(2)漿液調(diào)配。單液水泥漿常用的水灰比為2∶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(jù)壓水試驗測定的單位鉆孔吸水量選擇；注雙液漿時，水泥漿與水玻璃體積比為(1∶0.8)～0.6。

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(yīng)逐漸加大漿液濃度；反之，若壓力上升快且進漿量減量也快，應(yīng)依次降低漿液濃度[1]。每更換一次漿液濃度持續(xù)20min。

(3)注漿結(jié)束。當鉆孔注漿達到結(jié)束標準，或因裂隙較大，雖未達到結(jié)束標準，但為防止?jié){液擴散較遠，按預(yù)定和本次注漿的注入量已達到要求，可結(jié)束本次注漿。結(jié)束注漿前需壓注一定量的清水，將管路中的漿液沖洗干凈，注入量為輸漿管路和注漿孔容積的80%，然后關(guān)閉孔口高壓球閥，沖洗放漿閥及輸漿管路。

(4)注漿質(zhì)量檢查。注漿施工是隱蔽性工程，施工過程中的技術(shù)資料以及出現(xiàn)的與注漿相關(guān)的現(xiàn)象，都是評價注漿質(zhì)量的重要依據(jù)。必須及時整理、統(tǒng)計和分析各孔的注漿參數(shù)、注入漿量和材料等，以便了解參數(shù)變化，采取相應(yīng)的措施；對于返漿和竄漿情況都要做好記錄，查出原因，避免再次發(fā)生。

2　結(jié)　語

田興鐵礦井下巷道掘進施工中突遇破碎帶和斷層引發(fā)涌水，采用止?jié){墻注漿治理，及時有效的封堵了巷道涌水，減輕了臨時排水負擔(dān)，且改善了涌水段的巷道圍巖環(huán)境，有利于下部巷道掘砌施工。

在巷道掘進中遇突發(fā)特大涌水時，可根據(jù)情況將止?jié){墻設(shè)置離涌水工作面較遠的地方，另掘小導(dǎo)硐至涌水處，對其進行工作面注漿，以避免涌水對止?jié){墻的沖擊，影響止?jié){墻澆筑質(zhì)量。

2016-01-22)

王忠權(quán)(1984—)，男，063701 河北省唐山市灤縣響嘡鎮(zhèn)。