采礦工程中的注漿堵水技術(shù)探討

張明新 王金濤

摘 要： 在采礦過程中，巷道掘進(jìn)操作可能會直接對含水層造成破壞，使圍巖周圍涌現(xiàn)出大量水，這會直接導(dǎo)致采礦生產(chǎn)過程無法繼續(xù)進(jìn)行下去。所以相關(guān)人員在開采之前，必須做好含水層勘測工作，對其進(jìn)行精準(zhǔn)定位，并對含水量進(jìn)行預(yù)測，在此基礎(chǔ)上，還要制定注漿堵水方案，使放水探礦孔不會成為水涌出的突破點(diǎn)。相關(guān)人員還要對該種技術(shù)進(jìn)行分析，使其能與施工對象結(jié)合更好，真正對巷道過多的水量起到控制作用。

關(guān)鍵詞： 采礦工程；注漿堵水；技術(shù)

注漿堵水技術(shù)對防水探礦孔的堵漏作用毋庸置疑，但也是在施工技術(shù)落實(shí)完全，注漿過程不會出現(xiàn)問題的前提下，所以相關(guān)人員還要對注漿過程進(jìn)行控制，對注漿材料進(jìn)行檢查，使其能起到堵水效果。本文主要針對采礦工程中的注漿堵水技術(shù)進(jìn)行探討。

一.工程概況

某采礦工程位于山地丘陵區(qū)，在礦井掘進(jìn)之前，會在礦層中開設(shè)孔洞，進(jìn)行放水探礦，之后這些孔洞若不及時堵漏，其會成為含水層裂隙水涌入的突破點(diǎn)。該礦產(chǎn)含水層主要位于巷道中段上盤，含水層圍巖類型主要為燧石白云巖，該含水層表面產(chǎn)生裂隙后，水分就會通過孔洞涌入巷道，而其他方向排水溝的堰測也會成為涌水地點(diǎn)。這些水直接作用在作業(yè)面和開采設(shè)備中，不僅會對井壁和生產(chǎn)環(huán)境的安全穩(wěn)定性造成影響，還會對設(shè)備運(yùn)行造成影響[1]。對于這些涌水，只能采取堵和疏方式，注漿堵水方式主要應(yīng)用在含水層裂隙處，這些裂隙可能分布在含水層層理或節(jié)理中，這些裂隙都是水分滲漏通道，必須將漿體注入到每道裂隙中，相關(guān)人員要保證裂隙與漿體嚴(yán)絲合縫。在此基礎(chǔ)上，繼續(xù)采取疏干措施，使工作面恢復(fù)干燥狀態(tài)。

二.采礦工程中的注漿堵水技術(shù)

在注漿之前，首先要對涌水孔洞進(jìn)行精準(zhǔn)定位，這需要測量人員采集勘探線、孔洞的實(shí)際方向和傾角等信息，然后參照這些數(shù)據(jù)，做出精準(zhǔn)測量。注漿量以及注漿力度和孔洞深度以及孔洞含水量有直接關(guān)系。測量人員還要對孔洞含水層深度進(jìn)行測量，在此過程中，依照測量信息，劃分堵水范圍，依據(jù)含水層裂隙層位和部位，制定合理的注漿方案。在該方案中，要對初始時期注漿過程和結(jié)束階段的止?jié){過程進(jìn)行控制，還要保證最終的注漿量符合施工要求。

1、注漿參數(shù)

在注漿過程中，相關(guān)人員需要掌握所有的注漿參數(shù)，在采集注漿參數(shù)過程中，要保證測量參數(shù)的精度和準(zhǔn)確度，這些測量參數(shù)是關(guān)于灌注對象的，此外還有關(guān)于漿體本身的參數(shù)，比如配漿方面的、注漿壓力等方面的[2]。具體的參數(shù)類型主要包括以下幾種，其一漿體注入后，會在裂隙中擴(kuò)散開來，相關(guān)人員需要采集擴(kuò)散半徑參數(shù)，以便計算注漿量。巖石類型是擴(kuò)散半徑影響因素，因?yàn)槠錆B透系數(shù)越大，擴(kuò)散半徑就越大，另外擴(kuò)散半徑還與注漿壓力和注入時間呈正相關(guān)，所以還需要對后兩者進(jìn)行測量，漿液本身的性質(zhì)和含水量也會影響擴(kuò)散半徑，這些都需要得到測量和采集。基于這些影響因素，對擴(kuò)散半徑進(jìn)行預(yù)測，發(fā)現(xiàn)正常狀態(tài)下漿液擴(kuò)散半徑平均值不超過15米，但也不小于10米。

其二注漿材料的選擇和配置直接關(guān)系著注漿質(zhì)量。普通硅鹽酸水泥是主要的材料，相關(guān)人員需要對其級配和強(qiáng)度等進(jìn)行確定。在配置過程中，主要對水灰比進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和控制，使其不會超出某個特定范圍，該范圍為0.66：1-0.8：1。

其三注漿壓力是重要的控制參數(shù)，該參數(shù)在正式應(yīng)用中，并不是固定不變的，相關(guān)人員要根據(jù)注漿情況，調(diào)整注漿壓力[3]。高壓力會保證孔洞充塞物質(zhì)強(qiáng)度，孔洞的堵漏效果很顯著。但如果孔洞的涌水量比較大，高壓力則會起到反作用，還需要適當(dāng)減少壓力值，增加漿液阻力值。在采礦工程中，一般將注漿壓力值控制在2.8MPa左右。

其四在漿體配置過程中，要做好攪拌工作，這需要應(yīng)用專門的攪拌設(shè)備，然后控制攪拌時間和攪拌力度，還要保證攪拌均勻。攪拌機(jī)主要選擇0.8m3型號，攪拌時間控制在5分鐘以上。在攪拌中，還要加入工業(yè)鹽。

其五漿液注入量。漿液注入量要適合，注漿質(zhì)量才能得到保證。擴(kuò)散半徑、巖石裂隙率、注漿段高以及漿液在裂隙內(nèi)有效填充系數(shù)都是注漿量計算影響參數(shù)。

2、注漿

主要包括兩方面，其一含水層聯(lián)通試驗(yàn)。注漿過程不能直接進(jìn)行，一般需要借助注漿管路作為通道，所以連接管道和注漿孔洞是注漿堵水的首要工作。在管道應(yīng)用之前，還要對管道的嚴(yán)密性和承受力進(jìn)行試驗(yàn)。模擬灌漿條件，向孔洞中注入水，對注水時間進(jìn)行控制。在注水過程中，相關(guān)人員要做好隨行記錄，主要對孔洞周圍和管路進(jìn)行檢查，看其是否會出現(xiàn)滲漏，如果檢查對象周圍保持干燥，沒有水分流出，則證明管路是符合施工要求的，試驗(yàn)結(jié)束后，相關(guān)人員便可以進(jìn)行注漿操作。如果檢查對象發(fā)生滲漏，則需要確定滲漏部位，然后利用砂漿進(jìn)行補(bǔ)漏，待確定管路完好無損后，則可以進(jìn)行注漿。

其二注漿施工技術(shù)以及施工規(guī)程都必須符合相關(guān)的規(guī)范，施工人員更是要規(guī)范自身操作，如此注漿施工才會安全。注漿工具主要為活塞泵，這種設(shè)備為BW150型。注漿壓力值是確定的，相關(guān)人員要對注漿壓力值進(jìn)行測量，當(dāng)其達(dá)到一定數(shù)值時，則可以進(jìn)入止?jié){階段[4]。該數(shù)值為注漿終壓。在注漿過程中，很有可能出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，對于這種問題，則需要停止注漿操作，等待下一次注漿。注漿過程中，還要保證漿體充滿孔洞每個角落，所以還要使?jié){體攪拌振搗與灌注操作保持同步。

3、注漿過程中的問題

主要包括以下四方面，其一在礦層孔洞中，有些鉆孔比較小，這些孔洞涌水量也少，需要注入的漿體量也少，但依舊要注意注漿過程，控制注漿壓力，且注漿過程要連續(xù)進(jìn)行。待注漿結(jié)束，相關(guān)人員還需要對注漿效果進(jìn)行檢查驗(yàn)收，看其是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

其二對于鉆孔直徑比較大的孔洞，需要注入較多的漿體，才能阻止過大的涌水量。在初始階段，漿體可以間歇澆筑，一直到漿液初凝。在注漿的過程中，孔口處漿體深度是不斷增加的，壓力也是處于上升狀態(tài)的，并且越接近孔口，壓力上升越快，在此種狀態(tài)下，相關(guān)人員則要一氣呵成，連續(xù)澆筑。漿體間歇澆筑時，要注意做好中途停歇時間的清水補(bǔ)充工作，這種措施主要是為了通暢通道井口，使附著在井口處的漿體能在凝固之前就被沖掉。

其三注漿孔洞不止一個，這些孔洞會應(yīng)用串聯(lián)或并聯(lián)方式，來實(shí)現(xiàn)共同注漿。串聯(lián)主要針對相距較近的孔洞發(fā)生的串漿問題，只要將這兩個孔洞串聯(lián)在一起，即可避免該類問題[5]。并聯(lián)指的是灌注泵并聯(lián)，這種方式主要針對孔洞含水量多，流速大的現(xiàn)象。

其四有的孔洞裂隙比較大，漿體灌注過程中，會出現(xiàn)外漏現(xiàn)象，在這種情況下，一方面相關(guān)人員要降低漿體壓力，減少漿體含量，另一方面要減少裂隙范圍，填充過水通道?；诖?，還要快速灌注水泥漿體，使其快速凝固。

4、注漿效果評價

注漿工作并不是一朝一夕就能完成的，孔洞數(shù)量也比較多，在注漿全過程結(jié)束，漿體凝固后，會發(fā)現(xiàn)孔洞上不含水層間的水利聯(lián)系通道不再會成為水上涌的切入點(diǎn)，而巷道的排水量也大大減少。

結(jié)語：采礦工程中需要注漿堵水的孔洞裂隙有很多，相關(guān)人員要根據(jù)孔洞的具體情況，選擇合適的注漿方式與技術(shù)，在技術(shù)落實(shí)過程中，還要對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢查，保證注漿堵水的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱海明，胡國慶.地表注漿技術(shù)在井下采礦堵水工程中的應(yīng)用分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（04）：283.

[2] 景佳，劉利茂，錢再華.注漿堵水在采礦工程中的應(yīng)用[J].廣東建材，2016，28（06）：92-94.

[3] 王亮.大水金屬礦床井下近礦體帷幕注漿堵水技術(shù)研究[J].長沙礦山研究院，2016.

[4] 劉偉.地表注漿技術(shù)在井下采礦堵水工程中的應(yīng)用[J].西部探礦工程，2017（09）：180-181.

[5] 張淑同.破碎煤巖體注漿加固與堵水研究[J].山東科技大學(xué)，2016.