礦山帷幕注漿特殊地層施工工藝分析

孫 洋

（安徽省地勘局第一水文工程地質(zhì)勘查院，安徽 蚌埠 233000）

在礦山開采中合理應(yīng)用帷幕注漿手段可以提升礦產(chǎn)資源開采合理性及效率。在工程施工中通過周圍巖裂隙填充一些高強(qiáng)度水泥等相關(guān)填充物的方式達(dá)到形成止水帷幕的目的，有效的切斷礦體內(nèi)外產(chǎn)生的水循環(huán)[1]。通過此種技術(shù)進(jìn)行處理針對溶洞以及采空區(qū)的特殊狀況合理的處理，明確施工重點(diǎn)，可以提升施工質(zhì)量，保證礦山開采質(zhì)量與效果。

1 案例分析

（1）工程地點(diǎn)。新橋礦位于安徽省銅陵縣新橋鄉(xiāng)，礦區(qū)內(nèi)有“701”鐵路專線，至順安與蕪湖銅陵線相連，交通便利。

（2）災(zāi)害成因。銅化集團(tuán)新橋礦業(yè)多以硫?yàn)橹?，伴生多種金屬元素，屬于大型露天以及地下聯(lián)合類型的礦山。礦區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜，礦區(qū)東翼主要通過露天方式進(jìn)行開采作業(yè)，在即將達(dá)到露采最終標(biāo)高的時(shí)候則就要擬轉(zhuǎn)入井下開采，如果不采取有效堵水措施，將面臨地表塌陷、河水倒灌等嚴(yán)重的井下礦山地質(zhì)災(zāi)害隱患[2]。為防止井采過程中出現(xiàn)水害事故，要合理應(yīng)用礦體帷幕注漿技術(shù)，從根本上解決井采涌水量大的問題，保證井采的安全。

2 礦山帷幕注漿工藝

礦山帷幕注漿就是通過高強(qiáng)度的水泥混合物進(jìn)行裂隙的填充處理方式，在實(shí)踐中先通過鉆孔處理，然后通過配置好的高強(qiáng)度水泥漿液與混合漿液在高壓注漿泵的作用之下灌注，將其填充到裂縫中，在漿液凝固之后則就會(huì)形成止水帷幕，進(jìn)而降低安全隱患問題。

（1）礦山帷幕注漿特殊地層處理。第一，加強(qiáng)對礦山地質(zhì)環(huán)境的勘察分析，獲得地質(zhì)以及水文數(shù)據(jù)參數(shù)。在帷幕注漿施工中要做好對周邊地質(zhì)狀況的調(diào)查分析，通過超前探測的方式制定符合工程實(shí)際狀況的方案，確定注漿參數(shù)信息。有效避免因?yàn)榈刭|(zhì)信息失真而造成的風(fēng)險(xiǎn)隱患。第二，專業(yè)人員要做好圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)做好審核。第三，做好材料調(diào)查分析與選取，提升水泥強(qiáng)度以及標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 礦山帷幕注漿工藝流程

（2）放線作業(yè)。第一，利用全站儀、GPS技術(shù)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場精準(zhǔn)測量，誤差為0.5m；反腐核對分析測量數(shù)據(jù)，提升數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性。第二，選擇工藝以及技術(shù)，通過大直徑鉆具進(jìn)行處理發(fā)現(xiàn)潛在的裂隙問題。第三，做好鉆機(jī)轉(zhuǎn)速、壓力表等參數(shù)的控制，合理調(diào)整垂直度，保障滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

（3）注漿參數(shù)控制。第一，針對復(fù)雜的地質(zhì)狀況要根據(jù)三序次注漿法做好注漿處理。第二，分析漿液配置，要加強(qiáng)對水泥、粉煤灰以及水玻璃等材料的處理，嚴(yán)格采購，根據(jù)設(shè)計(jì)方案做好漿液配置處理。第三，驗(yàn)收處理，完成作業(yè)之后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行檢驗(yàn)分析[3]。

在此案例中帷幕工程從2015年6月開始施工，截至2017年8月，帷幕外排孔、內(nèi)排孔全部施工完畢，根據(jù)已完工的外排孔的鉆探資料分析，49號(hào)～67號(hào)的松散砂層很厚，注漿量大，基巖接觸面可能為成片大型溶洞，施工特別困難，該段的第1序孔在2015年7月帷幕開始施工時(shí)就全面鋪開，由于砂層太厚，頻繁發(fā)生孔內(nèi)事故。另外，根據(jù)原設(shè)計(jì)帷幕東部端點(diǎn)孔67號(hào)孔的鉆探地質(zhì)資料，該孔透水性很好的松散層厚達(dá)168.5m，還存有厚達(dá)135.24m的灰?guī)r，因此L2X-67孔未到隔水邊界，故帷幕線東端必須延長。長沙礦山研究院根據(jù)水文、地質(zhì)、物探資料，進(jìn)行了帷幕延長線及增加水文觀測孔工程的設(shè)計(jì)，新增注漿孔20個(gè)，水文觀測孔2個(gè)，加密孔20個(gè)。

（4）洗孔、壓水實(shí)驗(yàn)。壓水實(shí)驗(yàn)前期要通過水泵進(jìn)行孔內(nèi)孔壁、巖粉沖洗，保證回水澄清之后及時(shí)進(jìn)行壓水實(shí)驗(yàn)，了解巖層滲漏狀況，如果其存在問題則就要在進(jìn)行沖洗20min左右，在處理中要做好各個(gè)巖層中吸水量的記錄處理。在實(shí)驗(yàn)中通過單點(diǎn)法壓水處理，水壓力通過1.5Mpa～2Mpa，每間隔2min要對其進(jìn)一次流量數(shù)值記錄分析，如果在水壓穩(wěn)定之后分析其最大差值低于平均流量，則就要停止實(shí)驗(yàn)，根據(jù)結(jié)果進(jìn)行水灰比配置。

（5）注漿工藝。此礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在處理中通過分段灌注進(jìn)行施工，通過42mm的灌注鉆桿進(jìn)行注漿處理，其主要工藝要點(diǎn)如下：①安放止?jié){塞。止?jié){塞在完整的地層中安放，保證其與注漿段距離間隔為2m～3m，便于各個(gè)孔的重復(fù)性注漿處理，進(jìn)而保證注漿的質(zhì)量。②注漿段長控制。維持注漿壓力不變，注漿段越長則其注漿半徑則越小，帷幕墻的范圍就會(huì)受到不同程度的影響，在注漿中要根據(jù)其具體的透水性合理的進(jìn)行注漿段的縮短或者延長處理。③灌漿壓力。注漿壓力控制中重點(diǎn)分析孔深參數(shù)、巖性參數(shù)、地下水埋深等多種因素合理的進(jìn)行壓力的控制。在施工中要根據(jù)前期工作勘察資料合理的進(jìn)行各個(gè)注漿段的注漿壓力表控制處理。④封孔。通過有壓封孔處理，通過在孔口位置的5.0m～10.0m位置上安裝止?jié){塞，單獨(dú)配置封孔的注漿液。通過0.5：1的純水泥漿液進(jìn)行處理，在封孔結(jié)束之后要根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行填平處理。

（6）效果檢查。全部注漿結(jié)束之后要根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行漿液滲透以及其固結(jié)狀況檢查，保證其符合注漿要求。在孔內(nèi)的出水量小于每分鐘0.15L的時(shí)候，巖體物理力學(xué)指標(biāo)顯著提高的時(shí)候則可以進(jìn)行下一輪的注漿處理。如果其不符合注漿設(shè)計(jì)的要求，則就要適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充注漿，直至其符合注漿要求。

（7）大溶洞以及大縫隙的處理。做好洗孔以及壓力等相關(guān)試驗(yàn)，基于標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行漿液濃度調(diào)整，避免高壓注漿處理不足而造成的漿液浪費(fèi)問題。對此，在進(jìn)行大溶洞以及大裂隙的注漿處理中要加強(qiáng)對壓力的控制。溶洞以及裂隙相對較大其凝固時(shí)間較長，在處理中要通過間歇注漿的方式進(jìn)行控制。在處理中，注漿時(shí)間高于8h之后要適當(dāng)?shù)耐Ｖ挂欢螘r(shí)間，在漿液凝固一段時(shí)間之后再次進(jìn)行注漿處理。

3 結(jié)束語

礦山地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其存在著一定的溶洞等隱蔽性結(jié)構(gòu)增加了開采難度。通過帷幕注漿的方式進(jìn)行處理可以有效的解決此種問題，利用高強(qiáng)度的水泥作為填充物形成一個(gè)止水帷幕，可以有效的切斷礦山中的內(nèi)外水循環(huán)，進(jìn)而保證礦山作業(yè)的正常性。礦山帷幕注漿具有一定的實(shí)踐性，在礦山采礦施工中要基于實(shí)際狀況加強(qiáng)對施工工藝分析，了解其應(yīng)用重點(diǎn)，加強(qiáng)對鉆孔、注漿以及防滲檢測處理，嚴(yán)格根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行處理，這樣才可以提升帷幕注漿質(zhì)量與效果。