馬城鐵礦4#回風井高角度裂隙注漿技術

摘 要：課題參考國內外富水礦山高角度裂隙地層治水方案，并結合馬城鐵礦4#回風井工程地質及水文地質條件，確立治理礦井涌水方案。通過類比、研究各種注漿實例，并結合4#回風井實際情況，確立了注漿施工工藝、施工設備、技術要求及質量保障措施，明確了施工過程中特殊情況的處理方法、施工監(jiān)測手段和方法及工程質量管理保障措施。

關鍵詞：富水礦山；高角度裂隙；注漿；保障措施

馬城鐵礦4#回風井高角度裂隙注漿技術研究課題，在地質勘查報告提供的礦山工程地質以及水文地質資料的基礎上，針對馬城高角度裂隙地層的實際情況，并參照其他注漿施工經驗豐富的礦山實例，確定采用地面預注漿技術對馬城鐵礦4#回風井進行注漿堵水、治水。具體分析了地面預注漿技術的作用方式以及作用機理，確定了地面預注漿的基本參數(shù)，選取了相應的注漿設備以及漿液材料。依據設計施工技術要求，制定了地面預注漿質量保障措施。針對注漿施工過程中可能出現(xiàn)的串漿、注漿中斷等特殊情況，制定了相應的處理方法。根據施工所需的設備，確定了注漿施工過程的監(jiān)測手段與方法。注漿結束后，對注漿效果進行分析。

1 漿液的制備

1.1 制漿流程及技術要求

制漿過程主要分為以下幾步：首先，將購買或者挖采的黏土堆排在放置黏土的場地，然后將水和黏土混入制漿機進行制漿，并將制備好的漿液儲備在儲漿池內。其次，在使用黏土漿液之前，要運轉儲漿池讓漿液不斷旋轉，一直處于懸浮狀態(tài)，并量取黏土比重，按設計要求制造成原始黏土漿液，比重1.15～1.20。注漿時，隨時用比重計和粘度計測量基漿的比重和黏度。

1.2 材料技術要求

為保證漿液各項性能滿足施工技術要求，對漿液的流動性、凝結時間等特性參數(shù)進行現(xiàn)場監(jiān)測。按照規(guī)范要求對漿液密度、流動性、凝結時間應進行現(xiàn)場測試，測試結果應滿足規(guī)范和施工要求。

1.3 水泥單漿液配制

水泥單漿液是由水泥和水按照一定的比例調配的漿液，如果想要增加早期的強度減少掩護所需時間，可以在漿液中添加一定量的早強劑，這樣也可以大大增加注漿的效率。

1.4 黏土綜合漿液配制

黏土綜合漿以比重為1.15～1.20g/cm3黏土漿為基漿，通過改變水泥增加量調整漿液濃度。

1.5 漿液質量保證措施

為了保證控制漿液質量，在集中制漿站，設有漿液檢測的專用實驗室，由實驗室專業(yè)檢驗人員對漿液的密度、漿液的黏度、漿液的析水率、制備漿液的時間、漿液的溫度等與漿液質量息息相關的要素進行檢驗和登記。

2 注漿工藝及技術要求

2.1 注漿壓力

根據場區(qū)巖石特性、水文地質特點、井筒注漿施工規(guī)范及本地區(qū)的注漿施工成功案例，對于巖帽注漿階段的注漿壓力可設置為1.5～2.0倍的靜水壓力；綜合漿液注漿階段的注漿壓力選取為靜水壓力的3.0倍。

2.2 漿液濃度的變換原則

遵循先用稀釋的漿液，再用粘稠的漿液，最后再用稀釋漿液的原則，如果地層的斷層和破裂帶較多時，要選用小注漿階段高度、將漿液分多次注入且每次的注入量不應過大，漸漸增加注漿的壓力。

2.3 注漿結束標準

根據4#回風井的基巖條件，結合《礦山帷幕注漿技術規(guī)范》（試行版）和《礦山井巷工程施工規(guī)范》，制定本工程注漿結束標準：如果漿液為水泥漿時，在漿液注入速度小于50L/min或者注漿的壓力到達壓力最大值時，要堅持用相同的壓力向鉆孔內壓入濃度較小的漿液30～45min后，才能中斷此孔段的注漿工作。如果漿液為黏土綜合漿時，在漿液注入速度小于100L/min或者注漿的壓力到達壓力最大值時，要堅持用相同的壓力向鉆孔內壓入濃度較小的漿液30～45min后，才能中斷此孔段的注漿工作。

2.4 封孔

當注漿過程結束時，必須對沒有特別作用的鉆孔結實的回填、嚴密的封孔。選取孔口封閉，井內循環(huán)的方法進行封孔。卡塞位置距孔口5～10m處。回填封孔的材料為濃度是0.5：1純水泥漿液。回填封孔時地表壓力必須處在1.2～2Mpa之間，當注漿速率不大于25L/min時結束注漿。

2.5 注漿中斷的處理

（1）屬于機械運轉故障者。當條件允許，可以快速完成檢查修理任務時，馬上維修爭取在最短時間內恢復注漿；當條件不允許，不可以快速完成檢查修理任務時，應該馬上更換備用的注漿設備。（2）當注漿管損壞不能正常工作時，要馬上更換注漿管，爭取在最短時間內恢復注漿。（3）屬于儀表失靈者。換用性能良好的儀表。（4）如果遇到注漿中斷時間較短，可以很快恢復注漿的情況，且所注漿液為低濃度漿液，注漿發(fā)生中斷之前已經注入大量的漿液注入率時，允許不對鉆孔進行清洗，直接繼續(xù)注漿。（5）如果遇到注漿中斷較長，且沒有馬上清洗鉆孔的情況，應該對已經沉淀的漿液進行清掃，然后再次注漿。

2.6 注漿質量保證措施

（1）注漿計量準確性的保證措施。選取自動記錄儀對壓水試驗過程中的流量和壓頭進行時時監(jiān)測，并且每15天對該儀器進行校準。對測量注漿流量的傳感器以及測量注漿壓力的傳感器，每15天也應當有專門人員進行校準，如有問題要及時修理。（2）止?jié){塞止?jié){效果的保證措施。在上一個注漿階段的頂部偏上3～4m地質條件較好的井壁上放置止?jié){塞。放置止?jié){塞的過程中應該將其長度以及個數(shù)精確統(tǒng)計匯總。止?jié){塞放置在指定地點后，向鉆孔里充入潔凈的水，觀察止?jié){效果。（3）連續(xù)注漿保證措施。在注漿之前，一定要查看注漿原料的貯存量，一定要對制造漿液的機器設備、注漿所需的管路、注漿所需設備采取校準。一旦發(fā)生忽然斷電的情況，應該馬上更換備用發(fā)電機。（4）注漿管密封性。挑出已不能使用的止?jié){塞，將質量絕對過關的止?jié){塞連接在一起，在兩個止?jié){塞的接口處纏繞麻繩、并且刷專用密封漆進行密封。

3 施工檢測監(jiān)控手段與方法

（1）在施工過程中，為保證鉆孔垂直度，采用JDT-6陀螺測斜儀進行孔斜監(jiān)測，測斜點之間間距設置為1000mm，也可以根據實際情況對測斜點進行適當?shù)募用芑蛘叽蚴瑁賹⒔浘_計算后的觀測數(shù)據呈現(xiàn)于注漿鉆孔偏斜平面圖上，并根據偏斜情況，進行相應的糾偏對策，為了保證注漿的施工質量，必須達到設計規(guī)范要求之后，才可以進行下管注漿。糾斜采用垂直鉆孔陀螺偏心糾斜法及相關裝置。（2）漿液質量檢測監(jiān)控。建立漿液質量監(jiān)測試驗室，并配備專業(yè)技術人員，依照質量控制及試驗技術規(guī)程，在漿液配置過程中，進行漿液配比、密度、稠度、溫度及初終凝時間等方面的試驗分析并記錄。（3）漿液過程檢測監(jiān)控。在礦山地面預注漿工程實施過程中，注漿質量直接決定整個工程的質量。因此，為了確保地面預注漿的質量，采用智能化制漿、注漿系統(tǒng)對整個注漿過程進行監(jiān)測。通過該系統(tǒng)的應用，可對注漿施工進行全過程監(jiān)測，精確控制漿液材料的用量，準確配制不同水固比的漿液，并詳細連續(xù)記錄注漿壓力、漿液流量等技術參數(shù)，保證了漿液性能和注漿質量。

4 注漿效果

該課題成果實現(xiàn)了馬城鐵礦4#回風井治水目的。注漿結束后，經壓水實驗檢驗，4#回風井注漿后預計井筒涌水量為1.94m3/h，堵水率為95%，達到了設計要求，能夠滿足井建單位施工的需要。同時，豐富了我國地下礦山高角度裂隙地層治水技術和理論，具有重要的標榜作用和推廣價值，其經濟效益和社會效益十分顯著。

5 結束語

根據馬城鐵礦4#回風井的實際工程情況，確定馬城鐵礦4#回風井地面預注漿的基本技術參數(shù)。井筒周圍鉆孔的布置情況、地面預注漿施工采用的漿液材料、施工設備的選擇、施工中特殊情況的處理以及施工過程的檢測檢驗都對地面預注漿的堵水、治水效果有很大影響。