淺談帷幕注漿在尾礦庫山體防滲治理工程中的應用

魏晨曦

（銅陵有色礦產資源中心，安徽 銅陵 244000）

1 尾礦庫基本概況

安徽境內某尾礦庫南側山體發生了尾礦水滲漏事件。滲漏出水點距離尾礦庫南側山體約1km，庫內水位標高在+110m左右，出水點標高在+43m左右，滲漏量在450m3/h～500m3/h。

2 尾礦庫場地地層條件

庫區出露的地層為三疊系中統南陵湖組（T2n）和分水嶺組（T2f），其巖性主要為薄—中厚層狀大理巖。巖脈均作北西向分布，其巖性主要為花崗斑巖脈、閃長斑巖巖脈，受平推小斷層組及裂隙控制，走向45°，切割北西向巖脈。場地水文地質條件簡單，地下水主要有二種類型：第一類為賦存于殘坡積土中的上層滯水，其補給來源主要為大氣降水及地表散水。第二類為賦存于下覆基巖巖溶裂隙承壓水。

3 治理方案

治理方案采用帷幕灌漿防滲，治理分區進行。每區先施工地表抬動觀測孔，孔距50m，孔深以相鄰灌漿孔計。再施工灌漿孔。后續灌漿孔先施工下游排灌漿孔，后施工上游排，每排孔按Ⅰ序孔、Ⅱ序孔，Ⅲ序孔的序次進行施工。檢查孔待灌漿孔全部施工完畢后進行。

4 鉆孔施工

4.1 灌漿孔施工方法及設備選用

（1）灌漿孔施工方法。為保質、保量和按時完工，可選取氣動潛孔錘無芯鉆進成孔工藝，它具有鉆進效率高、鉆孔質量好等優點，開孔鉆入基巖1.0m后，下入地質鋼管作為孔口管，然后用0.5:1的濃水泥漿進行固管止水，并檢查止水效果。孔口管埋設之后，分段鉆進分段壓水、灌漿。灌漿孔施工過程中要密切注意防止鉆孔偏斜。

（2）設備選用。①鉆進設備選用潛孔錘鉆機無芯鉆進，配大型空壓機，檢查孔及先導孔要取芯編錄，采用液壓勘察鉆機。②液壓勘察鉆機鉆進用泵采用泥漿泵，沖洗液為清水。

4.2 灌漿鉆孔施工技術要求

（1）鉆機安裝要平穩、對正、連接螺紋要牢固，桅桿和立軸中心與孔位中心、天車中心在同一條直線上，孔位偏差小于20cm。

（2）開孔鉆至基巖1.0m，下入套管，并用0.5：1的濃水泥漿封固牢靠，待凝48小時，確保套管底部和周圍用水泥固結好，以防止基巖灌漿時，漿液通過套管底部及外圍進入第四系或冒出地表而無法加壓灌注淺部巖溶。

（3）灌漿孔采用潛孔錘無芯鉆進，先導孔、檢查孔回轉清水鉆進，不得使用泥漿。

（4）鉆孔偏斜度：換徑位置或地層破碎、巖性變化大的部位應加密測斜，最終孔底偏差小于1m。測量方式為點測、直讀。頂角測量精度為±0.1°，分辨率0.01°，方位角測量精度為±4°（頂角1°～5°）。遇特殊情況下加密測斜，如果發現孔斜超標立即進行糾斜。

（5）灌入漿液初凝后應及時掃孔，減少重復鉆進，提高成孔率，減少偏斜。

（6）做好鉆孔簡易水文地質觀測工作，按回次或每班至少應觀測地下水動水位和鉆孔沖洗液消耗量一次，鉆孔終孔或遇裂隙溶洞漏水應停鉆觀測地下水靜止水位。

（7）為了獲得鉆孔巖石的透水性資料，所有鉆孔均須自上而下分段做壓水試驗，根據鉆探實際情況可適當調整。壓水試驗采用單點法，試驗壓力取相應深度注漿壓力的80%，或孔口壓力表的表壓值不大于1MPa，段長第一段2m，第二段3m，以下各段5m。

5 灌漿施工

灌漿孔施工采用從上至下分段施工，分段壓水灌漿，灌漿方式采用孔口封閉、孔內循環、自上而下分段灌漿或采用純壓式灌漿施工方式。

5.1 鉆孔沖洗

當決定鉆進孔段需灌漿時，必須立即進行鉆孔沖洗工作，鉆孔沖洗的目的是清除鉆孔中的殘留巖粉和巖石裂隙中所充填的粘土雜質等物質。沖洗結束的標準為：回水管的水潔凈后再延續10min，總沖洗的時間不少于30min，對個別特殊情況還要增加沖洗時間。

5.2 壓(注)水試驗

壓(注)水試驗的目的是為了了解注漿孔各灌漿段巖層的透水性，以確定漿液配比，是選擇初始注漿濃度的依據。除鉆探揭露巖溶洞穴和寬大強透水巖層外均須進行壓(注)水試驗。試驗采用孔口封閉或孔內膠塞止水封閉的形式，進行單點式壓水試驗，壓力表安裝在孔口，流量觀測采用灌漿自動記錄儀自動計量。試驗壓力取灌漿壓力的80%。

5.3 灌漿材料

灌漿的主要對象為裂隙巖溶含水層，構造破碎帶裂隙含水層，對空隙裂隙弱含水層可采用水泥漿注漿，對于大溶洞裂隙含水層，如果灌漿量較大時，可采用水泥～膨潤土混合漿。漿液的配比及物理力學試驗在現場通過試驗確定。

水泥：注漿水泥為P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水泥細度要求為通過80μm方孔篩篩余量不大于5%，所用水泥必須為無結塊的新鮮超細水泥。不合格水泥不能使用。

5.4 注漿施工工藝及有關技術要求

5.4.1 注漿工藝流程

制漿站制備好的合格漿液，通過注漿泵注入相應的孔段，并通過灌漿自動記錄儀進行灌漿記錄。

5.4.2 灌漿方式

本工程擬采取如下灌漿方式：采用孔口封閉，孔內循環，自上而下分段或純壓式注漿。灌漿段長第一段2m，第二段3m，以下各段5m先灌下游排，后灌上游排，注漿過程的觀測和記錄采用灌漿自動記錄儀，灌漿結束后，自動打印出灌漿成果（流量、壓力、注入量）。

5.4.3 灌漿加固主要技術參數及施工技術要求

（1）灌漿壓力。灌漿壓力是漿液擴散的動力，是判別漿液在巖土、石裂隙中充填擴散擠密過程是否正常的主要依據。灌漿壓力隨著灌漿孔周圍漿液的擴散、沉析、充填壓裂等情況的變化而隨時變化，一般分為以下三個壓力階段，并按下面三個階段控制。灌漿初期壓力P初：灌漿初期，漿液濃度相對較稀，過水的溶洞裂隙處于開放狀態，因而對漿體的阻力小，漿液擴散相對遠，所以初期的注漿壓力不宜過大，通常不超過注漿段靜水壓力的一倍，最終灌漿壓力根據現場灌漿實驗確定。過程壓力：過程壓力出現在灌漿過程的中期，這個時期壓力的作用是使漿液在巖溶、裂隙中逐層的充填、擴散，漿液濃度加大，粘度提高，灌漿層過水斷面減小，隨之壓力不斷升高，因而過程壓力不是一個定值，而是隨時間在初期注漿壓力到注漿終壓之間的一個變化量。灌漿終壓：灌漿終壓出現在注漿末期，是灌漿的結束壓力。影響灌漿終壓的因素很多，如灌漿巖層巖溶裂隙的發育程度和充填程度、灌漿材料的種類、受注地層的深度、加固體的抗滲指標等。

（2）灌漿段長。由于灌漿孔較淺，為確保加固滲漏防滲效果。灌漿段高按以下方式劃分：①在第四系地段，遇土洞即停鉆注漿，沒有土洞時，第四系作為一個灌漿段長，鉆孔進入基巖面就開始對第四系地段灌漿。②基巖則視巖溶發育情況而定段長第一段2m，第二段3m，以下各段5m。③遇到高度大于0.2m的溶洞時應立即停鉆灌漿，不受灌漿段高的制。

5.4.4 漿液濃度的變換

巖石灌漿一般采用先稀漿，后濃漿，逐級加濃的原則進行漿液濃度變換。關于初始濃度的選擇已如前述，一般在裂隙注漿連續30分鐘不見升壓就應及時調濃一級，在出現起壓跡象的情況下適當延長持續灌漿時間。

遇到溶洞、大裂隙，孔口無返水的注漿段，開始即采用初始濃度較大的漿液，若灌漿30分鐘后仍不起壓時，則改用濃一級的漿液或加速凝劑，當采用最濃漿液仍不起壓時，則采用間歇灌漿，間歇灌漿一次灌漿約為30m3，間歇時間為漿液初凝以后，終凝以前(不少于1小時)，必要時可進行孔口投粗骨料(如碎石、稻草、海帶絲、黃豆、粗砂、谷殼等)。

當孔口部分返水時，應注意下面兩種情況：①當灌漿壓力保持不變，注入率持續減少時，或當注入率不變而壓力持續升高時，不得改變水灰比。②當某一比級漿液的注入量已達3m3～5m3以上或灌漿時間已達40分鐘，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應改濃一級。

5.4.5 灌漿結束標準

灌漿結束標準對注漿質量起控制作用，掌握好注漿結束時機，既可以使灌漿達到設計要求，取得比較好的堵水效果，又可以節約工程費用。一般在灌漿過程正常進行的前提下，可依據下述兩點結束灌漿：①小于10L/min時，穩壓20分鐘～30分鐘。②灌漿完畢后，進行掃孔沖洗，再進行壓水試驗，單位吸水率q小于5Lu時，即可認為達到結束標準。

5.4.6 灌漿孔封孔

鉆孔最后一段達到灌漿結束標準后，應采用“全孔灌漿封孔法”進行封孔。全孔灌注完畢，先采用導管灌漿法將孔內余漿換置成水固比為0.5:1的水泥漿。此時應觀測孔口回漿管返出的漿液的濃度和比重，當孔口返回濃漿，而后將注漿導管提到孔口，繼續使用濃漿進行純壓式灌漿封孔。封孔壓力可使用最大灌漿壓力，灌漿持續時間應不小于30分鐘。封孔結束孔內漿液終凝后還可能有一定的空孔段，對空孔段應用水固比0.5:1的漿液回填飽滿。

6 結語

通過帷幕注漿前后滲漏量的比較，滲漏量明顯減少，可以判斷治理效果比較理想，堵水效果比較明顯，起到了阻斷尾礦庫庫內和瓦窯山溶洞滲漏點之間的水力聯系，切斷滲漏通道的作用，達到設計預期目標要求。