淺淡注漿技術(shù)在礦山中的應(yīng)用

（福建惠峰礦業(yè)有限公司湯泉甲魁煤礦 福建大田 366000）

1 問題的提出

（1）在井巷開拓施工中，會(huì)因斷層破碎帶和表土風(fēng)化帶以及淋水工作面較大，在處理時(shí)往往是靠施工經(jīng)驗(yàn)，采取撞楔法通過。但采用撞楔法因塌方范圍難于估計(jì)，難以通過，而且隨著工作面塌方出碴越多，周邊的塌方范圍越大，使巷道周邊形成較大的應(yīng)力，影響到水系分布。離地表近的，影響到地表的建筑。工作面淋水的增加給礦井排水帶來壓力，特別在斜井施工中，在工作面淋涌水量大，圍巖破碎給下山的施工增加難度。對(duì)于開拓巷道的施工，在設(shè)計(jì)方案比選的前提下，若設(shè)計(jì)方案更改，增加投資、延誤工期。

（2）由于新的班隊(duì)骨干對(duì)處理塌方技術(shù)上缺少處理塌方經(jīng)驗(yàn)，在處理時(shí)，心理上有畏懼的心理。

（3）注漿技術(shù)在市政工程、土木工程、隧道工程等方面利用漿液流動(dòng)性好，注入時(shí)不離析，具有均勻的高于地層土壓的早期強(qiáng)度，具有良好的充填性。注入后能夠進(jìn)入細(xì)小隙縫和粉細(xì)砂層，漿液能在幾秒至幾小時(shí)內(nèi)任意凝固，起到加固圍巖和堵漏的作用。因而其在地基加固、回填防沉、滑坡防治、塌方處理、大壩防滲、路面整治、注漿堵水、砼結(jié)構(gòu)裂縫整治等專項(xiàng)治理中，具有安全實(shí)效、操作簡(jiǎn)單、有不可替代的作用。

（4）在煤礦災(zāi)害中對(duì)頂板事故、防治水方面、瓦斯防治的安全管理作為安全重點(diǎn)，而采用注漿技術(shù)的應(yīng)用能較好地在防治頂板、水、瓦斯方面的結(jié)合能取到較好的效果，為安全工作再增添一道防護(hù)墻。

筆者根據(jù)以上的問題，提出對(duì)井巷中遇到的破碎帶和淋水段采用注漿施工技術(shù)，即保證了安全、減少了涌水量又不破壞巷道周邊的應(yīng)力。

2 注漿的原理

注漿原理是通過壓送技術(shù)將具有一定凝膠時(shí)間的漿液注入進(jìn)含水巖層或裂隙松散土層中，使?jié){液凝結(jié)后團(tuán)結(jié)上的顆粒充塞巖層裂縫，最終使土層的水理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)都得以改善，起到加固圍巖的作用。

3 注漿材料及選擇

對(duì)注漿材料的一般要求和選擇應(yīng)注意如下問題：

（1）漿液固化時(shí)，無(wú)收縮現(xiàn)象，固化后有一定粘結(jié)性，能牢固地與巖石、混凝土及砂子等粘結(jié)。

（2）漿液配制方便，操作容易掌握，原材料來源豐富，價(jià)格便宜，能夠大規(guī)模使用。

（3）凝結(jié)性：漿液在現(xiàn)場(chǎng)隨拌隨用，能保證在水泥初凝前到達(dá)注漿工作面。研究表明，水泥漿的初凝時(shí)間一般在2～4h。

（4）通過水泥漿凝結(jié)的時(shí)間，把工作面的圍巖砌漿作永久性支護(hù)。在注漿時(shí)，按先簡(jiǎn)后難，先頂后幫的順序進(jìn)行注漿。

（5）材料配合比：根據(jù)煤礦地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)，選用水泥砂漿作為注漿材料，由水灰比不大于1.0的水泥摻砂配成，流動(dòng)性小、強(qiáng)度高、耐久性好，節(jié)省水泥。宜用于地層由較大裂隙、耗漿量很大或者有地下水活動(dòng)時(shí)，并摻入一定量的水玻璃，起到速凝作用。水玻璃和氯化鈣就是常用的速凝劑，其用量為水泥重量的1～2%。有時(shí)根據(jù)需要，加入緩凝劑（木質(zhì)素磺酸鈣和酒石酸），其用量約為水泥重量的0.2～0.5%。

在殘積層、巖石斷層破碎帶進(jìn)行注漿施工時(shí)，一般當(dāng)注漿材料粒徑能滿足小于裂隙寬度的1/3～1/5時(shí)，均能產(chǎn)生裂隙填充。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，在這種地層中，一般選用普通水泥漿、普通水泥-水玻璃雙液漿基本能滿足裂隙填充的要求。

（6）注漿時(shí)間：鉆孔分段注漿時(shí)間應(yīng)小于漿液凝膠時(shí)間。

4 注漿準(zhǔn)備

（1）造漿及輸漿。根據(jù)配比單，控制好水灰比，將計(jì)量過的水泥倒入攪拌桶中，加入適量的水進(jìn)行攪拌，保證攪拌均勻。

（2）注漿站布置。注漿站一般布在平穩(wěn)地段，布置注漿泵1臺(tái)，鑿巖機(jī)1臺(tái)，漿桶3個(gè)，及相應(yīng)的各種管路、電纜、電器設(shè)備、信號(hào)及通訊設(shè)施等。注意設(shè)備擺設(shè)要保持重心不偏移。

（3）注漿壓力。滲透注漿壓力主要由3部分組成：①管路壓力損失P1；②漿液在松軟破碎圍巖中的滲透壓力P2；③注漿管水頭壓力損失P3。

由于圍巖注漿壓力主要由圍巖弱面控制的圍巖抗拉強(qiáng)度σ1決定，此外還要考慮漏漿、跑漿的情況。由于淺部注漿基本以充填注漿為主，注漿壓力不宜過大，否則跑漿，使漏漿現(xiàn)象更為嚴(yán)重，所以淺部注漿以不超過1MPa為宜。對(duì)于深部注漿，主要是滲透注漿，可以設(shè)計(jì)注漿壓力為2～2.5MPa。嚴(yán)禁超壓注漿，防止將支護(hù)體壓裂。

實(shí)際操作過程中，注漿壓力可由小逐漸增大，并以能注進(jìn)漿液壓力為準(zhǔn)，直至不吸漿為止。在升壓過程中應(yīng)派專人觀察井壁的變化情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

5 注漿施工

5.1 注漿孔施工及注漿管安裝

注漿孔直徑Ф42mm，采用YT-28型風(fēng)鉆打眼。利用炮眼注漿，孔深4～10m。要做到注1段、掘1段，砌1段，預(yù)留2m已注漿的巖層作巖帽，作為下一階段注漿時(shí)的止?jié){墻。注漿管采用套管式止?jié){塞，安裝時(shí)將止?jié){塞插入孔中，上緊絲扣，使膠塞脹緊孔壁，即可使用。注漿結(jié)束后，松動(dòng)絲扣取出止?jié){塞，沖洗干凈后再用。

5.2 注漿系統(tǒng)試運(yùn)轉(zhuǎn)

注漿系統(tǒng)形成后必須先進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)檢查。

（1）吸漿籠頭吸漿是否正常。

（2）注漿泵運(yùn)行是否靈敏可靠。

（3）各個(gè)部件連接是否牢固。

（4）壓力表是否靈敏及可靠。

（5）注漿管是否漏水，埋設(shè)是否牢固。

5.3 壓水試驗(yàn)

每次注漿前，須做壓水試驗(yàn)，以便檢查止?jié){管的止?jié){效果及注漿孔周圍的出水情況。若發(fā)現(xiàn)有裂隙出水或出水點(diǎn)，為防止漏漿，可事先用棉紗與道釘封堵，堵好后開始注漿。壓水試驗(yàn)前應(yīng)測(cè)注漿孔的涌水量，以確定及調(diào)整水泥漿液的濃度。

5.4 注漿

（1）耐壓試驗(yàn)無(wú)問題后，打開孔口閥，關(guān)閉泄壓閥，將吸漿籠頭放入水泥漿桶中，開機(jī)開始正式注漿。注漿時(shí)要有專人觀察井壁、止?jié){塞及壓力表等。

（2）吸漿量較大時(shí)，可進(jìn)行間歇式注漿，點(diǎn)注時(shí)，所有閥不許動(dòng)。

（3）漿籠頭放入清水中，開注漿泵用清水沖洗管路，待完全變清水后拆卸混合器。

（4）在注漿過程中要派專人嚴(yán)密監(jiān)測(cè)井壁狀況，發(fā)現(xiàn)異常情況，立即停機(jī)處理。

5.5 注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

（1）達(dá)到一定的注入量。

（2）注漿孔不進(jìn)漿，注漿壓力達(dá)到終壓。

（3）不跑漿、漏漿。

5.6 封孔

止?jié){塞拔出后，用和好的水泥填滿搗實(shí)，孔口要平整。

5.7 清洗

各孔結(jié)束或每班結(jié)束均要用清水清洗注漿泵及注漿管路至少20min。

6 常見事故及特殊情況處理

（1）注漿中發(fā)現(xiàn)壓力突降而吸漿量突然增大，或已注入一定量的漿液而注漿壓力仍不見回升時(shí)，說明漿液進(jìn)入孔隙或裂隙泄漏。此時(shí)應(yīng)查明原因，用加大水泥漿濃度，縮短凝固時(shí)間等方法處理。

（2）注漿中發(fā)現(xiàn)泵壓驟升，可能是注漿管路堵塞，應(yīng)立即停泵檢查，找出原因，及時(shí)處理，以保證注漿工作順利進(jìn)行。

（3）注漿孔單孔水壓很大，注漿管安裝困難時(shí)，要采取在出水孔附近打1～2孔進(jìn)行分流，減少水壓，然后安裝注漿管進(jìn)行頂水注漿，漿液全部采用雙液漿。

（4）如井壁發(fā)現(xiàn)異常，有裂隙或掉塊應(yīng)立即停止注漿工作，對(duì)井壁進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固。

7 應(yīng)用實(shí)例

湯泉甲魁煤礦+630至435猴車井?dāng)嗝娓?.7m，寬2.9m，斜井施工至116m處工作面遇淋水，圍巖破碎。在采取短掘短砌的施工時(shí)，隨著淋水加大，工作面遇塌方高6.5m，寬4.5m，水壓0.23MPa，流砂狀，影響施工進(jìn)度。經(jīng)礦領(lǐng)導(dǎo)技術(shù)論證，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)，先停止清理塌方，在工作面砌0.8m厚的止?jié){墻嵌入巷道周邊，按照設(shè)計(jì)要求，以孔距1.2m、孔深5m、注漿管4.5m、孔底超巷道輪廓邊緣1.2m，呈扇形布置。注漿孔采用YT-28型氣動(dòng)鑿巖機(jī)，注漿壓力控制在2.2MPa，注漿水泥采用P.O32.5普通硅酸鹽水泥，水灰比1∶0.8，外加速凝劑。先注頂部，后注兩幫，一方面可以堵水，減少斜井施工難度；另一方面可以穩(wěn)固周邊巖層，不產(chǎn)生塌方，做到注漿、掘進(jìn)、砌碹循環(huán)施工。施工時(shí)共分3次注漿，總注漿量約46m3，水泥41t，直至安全順利通過圍巖破碎淋水帶16m。

8 結(jié)束語(yǔ)

注漿作為在地面工程建設(shè)中已是成熟的工藝技術(shù)，取得很好的效益。煤礦作為高危行業(yè)，可以根據(jù)自身煤礦企業(yè)地質(zhì)構(gòu)造的特點(diǎn)，綜合成本、安全、工期等分析，利用注漿技術(shù)，培訓(xùn)一支訓(xùn)練有術(shù)、技術(shù)過硬、穩(wěn)定的注漿施工隊(duì)伍；再結(jié)合物探技術(shù)，對(duì)注漿效進(jìn)行檢查評(píng)定，在防治水、瓦斯防溢、頂板管理、圍巖加固、防滅火等方面一定能起到很好的加固作用。