帷幕注漿堵水技術(shù)在峻德礦安全出口的應(yīng)用

摘 要：本文結(jié)合峻德礦安全出口動(dòng)水流砂層注漿堵水的實(shí)踐，在通過分析動(dòng)水水文地質(zhì)環(huán)境的基礎(chǔ)上，通過帷幕注漿的技術(shù)合理確定注漿段位、注漿參數(shù)，調(diào)整注漿配比和控制注漿壓力等方法。該方法在峻德礦安全出口注漿堵水中，取得了顯著成功。

關(guān)鍵詞：饋沙;饋水;帷幕注漿;注漿封堵

1.引言

主要針對(duì)峻德礦安全出口鋼架支護(hù)出水段，鋼架支護(hù)長(zhǎng)度為20m段距，根據(jù)以往資料，該安全出口自貫穿以來就存在多處出水點(diǎn)，初期總涌水量為75-85m3/h，2013年12月4日涌水量呈增大趨勢(shì)，達(dá)到108-120m3/h。至2014年1月25日，水量趨于穩(wěn)定，涌水量為90.4-105m3/h，并且存在漏砂現(xiàn)象，2014年至2015年的近兩年時(shí)間內(nèi)安全出口漏砂量就超過20m3，極大威脅著礦井安全生產(chǎn)

2.工程概況

本次注漿施工主要針對(duì)峻德礦安全出口鋼架支護(hù)出水段，鋼架支護(hù)長(zhǎng)度為20m段距，根據(jù)以往資料，該安全出口自貫穿以來就存在多處出水點(diǎn)，初期總涌水量為75-85m3/h，2013年12月4日涌水量呈增大趨勢(shì)，達(dá)到108-120m3/h。至2014年1月25日，水量趨于穩(wěn)定，涌水量為90.4-105m3/h，并且存在漏砂現(xiàn)象，2014年至2015年的近兩年時(shí)間內(nèi)安全出口漏砂量就超過20m3。長(zhǎng)期的涌水、潰砂，不僅使得地表年沉降率達(dá)到1.5m/a，嚴(yán)重威脅地面建筑及設(shè)施安全，而且造成安全出口人員疏散功能急劇惡化，安全出口功能銳減;同時(shí)地面沉降更是威脅安全出口內(nèi)鋪設(shè)的瓦斯疏排管路安全。因此，為了從根本上解決礦井安全逃生通道內(nèi)漏水、漏砂情況，確保礦井逃生通道安全暢通，峻德礦決定對(duì)該安全出口進(jìn)行綜合治理。

3.地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

根據(jù)以往地質(zhì)資料及安全出口揭露，施工區(qū)域完整地層段上部為第四系砂層，厚約44.34～46.8m，地表有20cm左右的表土層，中部為細(xì)砂、中砂、粗砂及薄層河泥沉積。下部為白堊系砂巖、泥巖。根據(jù)鉆孔揭露情況看，安全出口西側(cè)多為細(xì)砂沉積，東側(cè)大部分為粗砂、中砂沉積，個(gè)別地段存在流砂空洞;安全出口巷道正上方多為人為回填堆積物，空隙較大。

施工區(qū)域揭露的主要含水層分別為第四系砂層孔隙含水層、白堊系風(fēng)化裂隙含水層。其中第四系為砂層孔隙水，含水層主要為中、粗砂，底板標(biāo)高+188.9m，富水性較強(qiáng)。由于安全出口的長(zhǎng)期涌水，加之煤礦開采的長(zhǎng)期輸排水，根據(jù)注漿鉆孔水位觀測(cè)，安全出口出水段附近第四系動(dòng)水位埋深在30～33m，殘余水頭高度13.8m。安全出口穿過第四紀(jì)砂層長(zhǎng)度105.85m，主要出水段長(zhǎng)度約20m，主要涌水點(diǎn)均位于該區(qū)段。白堊系為風(fēng)化裂隙水，據(jù)以往資料該區(qū)風(fēng)化裂隙一般在45m深度附近，據(jù)安全出口通道施工揭露該區(qū)段風(fēng)化裂隙發(fā)育，局部富水性較強(qiáng)。

根據(jù)峻德煤礦第四系觀測(cè)孔水位觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，在安全出口附近形成了一個(gè)典型的降落漏斗，該區(qū)動(dòng)水主要受礦井西側(cè)鶴立河水源側(cè)向補(bǔ)給。因此在對(duì)該安全出口進(jìn)行注漿過程中，確定采取帷幕注漿方式進(jìn)行注漿堵水，各注漿鉆孔深度為55m，先期對(duì)安全出口西側(cè)進(jìn)行帷幕注漿，在隔絕了大部分補(bǔ)充水源后，再進(jìn)行定點(diǎn)注漿加固的注漿技術(shù)方法。

4.施工工藝

（1）注漿鉆孔的布置及施工

根據(jù)礦區(qū)第四系流砂層地質(zhì)資料，為了保障注漿效果，前期確立注漿鉆孔孔深55.00m直至完整基巖面終孔，注漿鉆孔上段0～30.00m下入實(shí)管并壓漿固管，注漿鉆孔下段30～55.00m為注漿段，保證所注水泥漿液在波及風(fēng)化基巖面并注死風(fēng)化裂隙的同時(shí)能夠?qū)踩隹诟浇谒南盗魃皩觿?dòng)水完全隔離并替換為水泥漿液，完成安全出口全方位的加固與封注。前期注漿結(jié)束后，為了用所注漿液對(duì)先期帷幕進(jìn)行定位補(bǔ)充，故而根據(jù)加固補(bǔ)充的層位深度進(jìn)行分段設(shè)計(jì)鉆孔進(jìn)行分段分級(jí)注漿，注漿鉆孔孔深根據(jù)所需加固的最大距離進(jìn)行實(shí)際確定。所有地面鉆孔孔間距為5.0m，成點(diǎn)狀梅花分布。所有注漿鉆孔孔口焊一個(gè)同管徑帶絲扣的連接管安裝高壓球閥，纏以麻絲，并將其通過法蘭盤焊接在鉆孔套管上，外漏不大于500mm，以便于安裝球閥;打壓試驗(yàn)達(dá)到7 ～ 8 MPa 時(shí)，將注漿用的三通連接到球閥上，即可開始注漿。這種孔口管加工簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，成本低，方便、快捷、高效，安全。

（2）注漿施工準(zhǔn)備

在施工場(chǎng)地內(nèi)選擇合適地段為造漿工作點(diǎn)，并設(shè)置攪拌機(jī)、儲(chǔ)漿池、清水池和注漿泵（見圖3）。注漿施工前，備好風(fēng)、水、電等管線系統(tǒng)以及各種注漿設(shè)備、注漿材料，并進(jìn)行檢修，保證完好，并針對(duì)安全出口地下巷道制定相應(yīng)的巷道表面采取防跑漏漿處理措施。

（3）注漿施工

注漿設(shè)備材料工具貯備→造漿→管路連接→注清水→注漿→停止注漿關(guān)閉注漿閥。

（4）注漿參數(shù)

注漿壓力是推動(dòng)漿液克服各種流動(dòng)阻力，使?jié){液在基巖裂隙中擴(kuò)散，宜采用2～2.5倍靜水壓力;注漿過程中，由于漿液的充填作用，裂隙逐漸被充塞，流量則隨注漿壓力的升高而減小，在基巖裂隙中流量以50～60L/min 為宜，注入量與注漿壓力有密切關(guān)系，要有合理的注漿壓力來保證漿液注入量，也可以注漿孔涌水量大小和沖洗液漏失量大小來定;相同條件下，漿液越濃，粘度越大，擴(kuò)散距離越小。本次注漿確定了1：0.7、1：0.9以及在灰水比1：1的條件下水泥漿與水玻璃體積比為4：1的不同注漿情況下的制漿參數(shù)，每個(gè)濃度級(jí)連續(xù)注入40～50min后再提高漿液濃度。

（5）注漿過程

按注漿要求連接好注漿管路，調(diào)節(jié)注漿泵安全閥，經(jīng)試運(yùn)轉(zhuǎn)正常后方可開泵注漿;在攪拌桶中放入適量的水，再按配比放入水泥，使?jié){液的水灰比控制在0.7～0.9的范圍。用ZJ400攪拌器攪拌漿液，攪拌時(shí)間對(duì)于漿材與水的充分混合有著非常重要的影響，攪拌時(shí)間太短，漿材與水混合不均勻，使?jié){液的流動(dòng)性受到很大的影響，攪拌時(shí)間為5min;開泵注漿，當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓時(shí)停止注漿。注漿順序?yàn)橄任鱾?cè)孔后東側(cè)孔先外圍孔后內(nèi)排孔的注漿次序依次進(jìn)行間孔注漿。注漿過程中，隨時(shí)觀察并記錄注漿壓力、注漿量等注漿參數(shù)變化情況。此外，隨時(shí)觀察巷道表面跑漏漿現(xiàn)象，一旦發(fā)生跑漏漿，應(yīng)及時(shí)采取措施進(jìn)行糊堵，大量漏漿時(shí)可在水泥漿液中加入適量水玻璃進(jìn)行注漿，封堵后再改換成水泥單液漿，注漿期間，施工人員應(yīng)注意注漿泵的運(yùn)行狀況及排漿情況，確保注漿泵的完好。

5.注漿效果

峻德礦安全出口早期涌水量為90.4-105m3/h，并且存在漏砂現(xiàn)象，年潰砂量約10m3，安全出口地表年沉降率達(dá)到1.5m/a。通過本次的地表帷幕注漿，使得安全出口井下出水總量由最早穩(wěn)定的90.4m3/h降低至目前測(cè)得的4.5m3/h，井下涌水量實(shí)際減少了近95.02%，且井下不再出現(xiàn)潰砂現(xiàn)象，地表一年觀測(cè)無明顯沉降，注漿堵水效果顯著，達(dá)到了預(yù)期治理的目的。

作者簡(jiǎn)介：

代英浩，男，1985年9月出生，工程師，黑龍江大學(xué)水文地質(zhì)專業(yè)，現(xiàn)工作于龍煤鶴崗礦業(yè)有限責(zé)任公司地質(zhì)測(cè)量部，主要從事礦井水文、地質(zhì)方面的技術(shù)及管理工作。