鉆孔注漿在井下水害治理的應(yīng)用實(shí)例

易小蓮，韋世雄，趙 才

(南方錳業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 大新錳礦分公司，廣西 大新 532315)

鉆孔注漿對井巷水災(zāi)害治理具有操作簡單、施工方便、工期短見效快及經(jīng)濟(jì)效益良好等特點(diǎn)。某公司在處理涌水項(xiàng)目中，多次對井巷突水面采用鉆孔注漿處理，現(xiàn)將該公司鉆孔注漿堵水工程實(shí)例介紹如下，供類似工程施工參考。

1 地質(zhì)簡況

該工程為斜坡道施工掘進(jìn)面，地段巖石為中厚層灰?guī)r夾白云質(zhì)灰?guī)r，致密，偶見巖溶。F1斷層及其破碎巖溶帶與斜坡道在平面上呈大角度穿過，沿?cái)鄬影l(fā)育處偶見有串珠狀溶蝕漏斗(內(nèi)有縫隙狀落水洞)及溶洞。在此斜坡道施工地段巖溶發(fā)育，透水，含水性強(qiáng)，隨著下部采掘工程的增加，巖溶水將進(jìn)一步下泄，并形成通道，使礦坑充水的隱患急劇增加。根據(jù)前期施工掘進(jìn)面區(qū)域水文地質(zhì)情況來看，該風(fēng)化破碎帶范圍內(nèi)，水文地質(zhì)條件較復(fù)雜，涌水量與地表大氣降水呈正相關(guān)關(guān)系，為東崗嶺組裂隙巖溶水補(bǔ)給。

2 工程及突水處理情況

斜坡道工程距環(huán)形車場的突水點(diǎn)65 m，坡度約140‰，南高北低。下部(北部)已經(jīng)掘進(jìn)揭露F1斷層及其破碎巖溶帶，總長度已達(dá)20 m以上，預(yù)計(jì)向北4～8 m即可穿過F1斷層。F1斷層及其破碎巖溶帶工作面巖性主要為灰?guī)r，強(qiáng)風(fēng)化，多呈碎石土，裂隙溶洞多為可塑性黏性土及砂充填；上部(南部)掘進(jìn)至最近測點(diǎn)33 m處。工作面巖性為灰?guī)r，見圖1。

圖1 斜坡道施工平面

探空洞孔位置見圖2。

圖2 探空洞孔位置

由圖2可見：1孔，深4 m，未見空洞，施工中只感覺巖石稍有破碎；2孔，深2.6 m，空洞寬0.6 m；3孔，深3.2 m，空洞寬0.5 m；4孔，深1.9 m，空洞寬1.5 m；5孔，深4 m，未見空洞，在2.5 m 處感覺巖石有破碎；6孔，深1.5 m空洞寬0.3 m。探孔全部使用28鉆施工。

以上施工的6個(gè)探孔全部出水，其中：2、3、4、6孔各自單孔出水量基本相同，都在30～60 m3/h，且?guī)в?～3 MPa的壓力，4個(gè)孔同時(shí)打開時(shí)，涌水量也穩(wěn)定在30～60 m3/h，也說明了他們之間相互連通；其他1、5孔出水量小，是通過裂隙與溶洞相連。

3 注漿設(shè)計(jì)

斜坡道上掘工程遇到涌水，加之水文地質(zhì)條件非常復(fù)雜，如果采用傳統(tǒng)的掘進(jìn)之后再澆筑護(hù)壁治理的方法施工，存在透水、泥石流、頂板冒落等重大的風(fēng)險(xiǎn)。采用注漿的方法，是把溶洞填滿變成砼體，把溶洞內(nèi)的砂石黏土膠結(jié)成較堅(jiān)硬的固體，再把各個(gè)方向的來水全部封堵，是超前治理。同時(shí)作業(yè)人員不直接在高風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境中施工，降低了風(fēng)險(xiǎn)[1]。

1)鉆孔布置

注漿孔共布置18個(gè)。其中：掌子面6個(gè)孔，全部利用原探水孔；其他12個(gè)邊孔采用延巷道向外偏11(°)的方向布置，見圖3。

圖3 注漿孔布置

待注漿完畢以及小規(guī)格開挖、刷幫后，在巷道正面、兩幫、頂、底最少各布置一個(gè)檢查孔，檢查注漿效果，效果達(dá)到要求則進(jìn)行巷道開挖，未達(dá)到要求則進(jìn)行補(bǔ)注[2]。

2)注漿液的選定及預(yù)計(jì)用量

采用水泥加速凝劑混合液連續(xù)和間斷結(jié)合的方式進(jìn)行，水灰比為0.5～1.0；加入速凝劑的量根據(jù)漿液到達(dá)的位置、作用不同，隨時(shí)增減。一般情況下，漿液遵循“稀→稠→加速凝劑”的順序進(jìn)行注漿，讓漿液達(dá)到一定擴(kuò)散半徑，但又不能走太遠(yuǎn)，最后靠近巷道輪廓要求漿液快速凝固[3]。

預(yù)計(jì)需要水泥70 t，速凝劑6 t。其中，有效漿量水泥53 t，速凝劑4.5 t(按總量的75%計(jì)算)。需要說明的是，含水構(gòu)造帶的整體產(chǎn)狀及規(guī)模、注漿點(diǎn)距地下水主流帶距離的遠(yuǎn)近、注漿點(diǎn)處地下水的流速與流量等均未探明，預(yù)計(jì)的注漿量與實(shí)際投入的量可能存在較大的差異。

3)技術(shù)要求

注漿孔鉆進(jìn)結(jié)束后，要先下注漿管，裝止水閥；注漿管制作要車馬牙扣，安裝時(shí)要用麻經(jīng)、土工布或棉絮等塞緊安牢。

注漿時(shí)，正常進(jìn)漿壓力2～3于倍地下水壓力，進(jìn)漿量≤0.01 L/min；壓力大于地下水壓力4～5倍(以注漿地點(diǎn)注漿孔口為基準(zhǔn)點(diǎn)，6～7 MPa)時(shí)，注漿結(jié)束。

以注漿地點(diǎn)相鄰鉆孔作為注漿觀測孔使用，具體觀測內(nèi)容包括水壓、水量、顏色變化等項(xiàng)目。注漿點(diǎn)附近及其他區(qū)域發(fā)現(xiàn)漏漿現(xiàn)象及時(shí)通知現(xiàn)場注漿人員[4]。

4)補(bǔ)注漿

由于注漿按1.5 m考慮的膠圈距離，相對偏小，且施工人員對漿液的擴(kuò)散距離、凝固時(shí)間等把控能力尚有不足等，都會造成供掘進(jìn)爆破的預(yù)留注漿凝固體距離不夠。要根據(jù)檢查孔揭示的具體情況，隨時(shí)補(bǔ)注漿。

4 工程量及概算

鉆探巖石主要為石灰?guī)r，工作面距含水溶洞非常近(1.5～3.2 m)，預(yù)計(jì)注漿用水泥70 t，速凝劑6 t，注漿管72.0 m，注漿體積76 m3。注漿工程概算如下：注漿小導(dǎo)管工作量為72.0 m，工程單價(jià)為278.6元/m，總價(jià)為20 059.2元；注漿體積預(yù)計(jì)工作量為76.0 m3,工程單價(jià)為1 482.8元/m3，注漿總價(jià)為112 692.8元，兩項(xiàng)合計(jì)總費(fèi)用為132 752元。最終以實(shí)際發(fā)生為準(zhǔn)。

5 設(shè)備配備

工期計(jì)劃10 d，注漿準(zhǔn)備(設(shè)備準(zhǔn)備、材料準(zhǔn)備)2 d，注漿8 d。機(jī)械及材料配置見表1。

表1 機(jī)械及材料配置

6 掘 進(jìn)

注漿后，由于砂、碎石、黏土等可能大量存在，影響了注漿體的強(qiáng)度，1.5 m的“膠圈”距離還是偏小，施工人員把控能力不足的影響，以及地下水、砂、碎石、黏土等壓力的影響，且掘進(jìn)爆破的巨大沖擊，都對注漿體提出巨大的考驗(yàn)。

為了減小掘進(jìn)爆破對相對不太堅(jiān)實(shí)的注漿體的沖擊，采用小斷面(如1.5 m×1.5 m)掘進(jìn)，再分兩次刷幫完成全斷的施工工藝，最大限度地注漿體。小斷面開挖及刷幫后，要為兩幫、頂、底等部位施工檢查孔預(yù)留時(shí)間，以判斷是否補(bǔ)注漿加固[5]。

7 施工注意事項(xiàng)

1)各管路連接好后，注漿前要進(jìn)行壓水試驗(yàn)，以檢查機(jī)械系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和管路系統(tǒng)的運(yùn)行情況及沖洗巖溶裂隙。

2)注漿壓力慢慢由低壓升到終壓，穩(wěn)定5 min后，終孔。

3)每次注漿結(jié)束后，都要進(jìn)行壓水以清洗管路。

4)跑漿處理：采用間歇注漿，降低注漿壓力或增加注漿濃度的方法。

5)注漿壓力值突然增大但卻注不進(jìn)漿時(shí)，要立即停泵，可能已堵管；處理堵管時(shí)，管道出水口嚴(yán)禁對人。

6)串漿處理，當(dāng)漿液從其他注漿孔流出時(shí)，關(guān)閉該管閘閥處理。

7)注漿過程中，人員要遠(yuǎn)離注漿位置，并密切觀察受注體，如發(fā)現(xiàn)異常(巖層開裂、崩落、掉塊等)，應(yīng)立即停泵或減小注漿壓力，以免受注結(jié)構(gòu)遭受破壞。

8)做好現(xiàn)場注漿工程量記錄。

9)注漿結(jié)束后，要拆卸各注漿部件并清洗干凈，并對注漿機(jī)械進(jìn)行檢查、保養(yǎng)。

8 結(jié) 語

注漿及掘進(jìn)方案的實(shí)施，有效解決作業(yè)面的突水威脅。通過注漿作業(yè)，溶洞變成水泥砼體，實(shí)現(xiàn)正常掘進(jìn)。其次，把溶洞內(nèi)的砂石黏土“擠走”或膠結(jié)為較堅(jiān)硬地固體，消除泥石流、頂板冒落等重大的危險(xiǎn)，有效地堵截了各個(gè)方向的來水通道和空間，消除涌水、突水的安全隱患，保障作業(yè)人員的人身安全，確保斜坡道開拓工程的順利開展。