摘要： 文中以湖北省陽新縣良薦橋鉬礦井下-185m突水點注漿防治水工程為例,敘述了帷幕注漿的主要工序及施工關鍵技術, 豐富了我國礦井水患防治的理論和實踐,為類似礦井的水害治理提供了可貴的施工范例。

　　關鍵詞：帷幕施工,鉆孔注漿,壓水試驗,施工技術

　　1 前言

　　隨著我國經濟的持續高速發展,對鉬礦、煤炭等資源的需求日益增長,形成了礦產探采開發的新一波高峰期。由于我國部分礦產的地質條件、水文地質條件復雜;突水掩井事故的發生事件時見報道于媒體自2006年10月開始,我公司采用帷幕注漿截流技術,對湖北省陽新縣良薦橋鉬礦井下-185m突水點開展了治理工程,至2007年元月工程取得了明顯的治理效果。該項目的成功實施為我國礦井水害治理提供了帷幕注漿防治水技術應用的成功范例,為類似礦井的水害防治提供了寶貴的借鑒經驗。

　　2 工程概況

　　湖北省陽新縣良薦橋鉬礦位于陽新縣陶港鎮，距陽新縣城北約10Km。2006年7月28日在-185m平巷相距豎井120m處發生突水、突泥，突水量約150m3/h。突水發生后，因坑內排水泵量不夠，地下水位上升到+17.00m標高，造成礦井被淹。2006年8月21日開始進行強排抽水，每小時200m3到400m3的排水量。2006年8月22日在ZK5801孔的西北方向出現地面塌陷，到2006年8月27日在ZK5802的南東方向出現了地面塌陷，被迫停止強排抽水，豎井再次被淹，全礦停產。突水事故發生后，鉬礦迫切需要治水，為了尋找水源通道，委托武漢科島地球物理勘測公司進行物探，采用電阻率測探方法。為了盡快恢復生產，新武礦業有限責任公司委托湖北中南勘察基礎工程有限公司對礦區水文地質條件及防治水方案進行研究，并要求盡快進場施工。其目的：通過地面注漿堵水，盡快恢復礦山的生產。

　　3 地質及水文情況

　　3.1 地質情況

　　礦區位于黃姑山-犀牛山倒轉背斜的東部，東鄰道士湖，西為良薦內湖，南接黃家山、老虎山，北有良薦河，地形南高北低。洪水期除南面靠山的丘陵湖沼地帶外，三面環水。礦區內大都為第四系地層覆蓋，僅局部山頭和據鉆孔資料，主要地層有奧陶系下統灰巖、大理巖;志留系下統高家邊群炭質頁巖，頁巖夾粉砂巖;白堊-第三系下統東湖群礫巖、巨礫巖、泥質粉砂巖夾細-中礫礫巖等。

　　3.2 水文氣象情況

　　氣候屬亞熱帶溫濕氣候區，雨量充沛。據陽新縣氣象站1961～1982年氣象統計資料，年降雨量為883.5～1865.5mm，雨季一般集中在6-8月份。區內地表水系發育，東部為道士湖、賽橋湖，中部為良薦內湖，湖水標高13.44～17.2m，1954年最高洪水位標高21.9m。北部良薦河河水流量0.04212～4.4m3/s(80年7月7日及6月23日)，河流一般不干，水源靠西部山泉及沿途水溝補給。當地侵蝕基準面標高15～17m。

　　4 施工方案

　　4.1 施工方案

　　于礦區水文地質資料比較欠缺，對突水的來源無法準確判斷，再加上井內巷道已全部被淹，通過在巷道內打孔注漿堵水是不可能了。為了能讓礦山盡快排水恢復生產，采取以突水點為中心，在直徑為16m的圓周上均勻布置6個鉆孔進行注漿，如圖1所示，鉆孔間距為8m，分兩序施工。設計鉆探進尺1320m，注漿方量約為3000m3。

 

　　4.2 注漿方式

　　采用孔口封閉，全孔循環，自上而下分段注漿，這種注漿方式具有注漿質量好的優點。對于勘察孔，鉆至設計孔深后，先分段做壓水試驗，然后在預定位置下置止漿塞從上而下分段注漿;對于注漿孔，鉆進一段注一段，待注漿段達到結束標準后，再掃孔鉆進進行下一段灌注，直到終孔封孔。

　　鉆孔孔徑：開孔孔徑≮φ130mm，終孔孔徑φ91mm。

　　5 施工關鍵技術

　　5.1 鉆探施工

　　本工程鉆探采用的設備是宜昌機械制造廠生產的YL-6型鉆機，該鉆機設計最大能施工600m深孔，完全能夠滿足本工程鉆孔要求。在施工過程中，ZK6號孔在井深200m以后，由于上部孔段巖石遇水或風易崩解，造成垮孔，允許采用泥漿護壁鉆進，其余鉆孔均采用清水鉆進。在鉆進過程中，機臺記錄人員嚴格按照技術要求，將鉆進過程中遇到的掉鉆、垮孔、沖洗液消耗等情況詳細記錄，取上巖心按照從上而下的原則順序擺放在巖心箱內，填好巖心隔板，并進行簡易水文觀測。技術人員根據有關規范要求進行現場編錄，測定巖石的質量指標R.Q.D值，勘察孔巖心還需要照相。

　　5.2 鉆孔孔斜測量

　　本工程鉆孔測斜采用的是上海地學儀器研究所生產的JJX-3SⅡ高精度測斜儀，測量方式為點測、直讀。所有鉆孔均按照技術要求進行孔斜測量，在開孔段及換徑位置加密測量，鉆孔達到終孔深度后必須進行孔斜測量。經測量計算，所有鉆孔的孔斜率均符合技術要求，孔斜率最大的為ZK3號鉆孔(孔斜率為0.96%)，最小的為ZK4號孔(孔斜率為0.23%)。

　　5.3 注漿施工

　　本次注漿工作采用孔口封閉，全孔循環式注漿，采用這種注漿方式具有注漿質量好的優點。但是在個別鉆孔，特別是上部巖溶裂隙比較發育的鉆孔，由于該段承受不了下面注漿所需的壓力，因此無法進行全孔循環式注漿。比如ZK3號鉆孔在第3、4、5段采用的是純壓式注漿，避免壓力過大對上部巖溶發育段重復產生破壞。注漿段長原則上采用30m一段，為加快施工進度，采用φ42鉆桿作為射漿管，注漿時將射漿管下置距離受注段段底不超過0.5～5.0m。

　　5.3.1 注漿材料及漿液配置

　　注漿采用的水泥為華新水泥廠生產的P.O32.5普通硅酸鹽水泥。水泥細度要求為通過80μm方孔篩篩余量不大于5%，進場水泥均有出廠合格證和出廠檢驗分析報告;尾礦砂為就近選礦尾礦庫提供，其質量要求為質地堅硬，最大粒徑不大于2.5mm，細度模數不大于2.0，SO3含量不大于1%，含泥量不大于3%的尾礦砂;

　　漿液有水泥尾砂漿和純水泥漿兩種。水泥尾砂漿采用灰砂比為1:1，水固比有2:1、1.5:1、1:1、0.8:1、0.6:1五個級配供注漿選擇，主要應用于巖溶裂隙比較發育孔段;純水泥漿水灰比有3:1、2:1、1.5:1、1:1、0.8:1、0.6:1六個級配供注漿選擇，主要應用于巖石較完整，巖溶裂隙不發育孔段。

　　5.3.2 洗孔、壓水試驗

　　為提高注漿效果，使鉆孔四周的裂隙得到充分的填充，注漿前，所有孔段均進行了沖洗。沖洗方法采用高壓脈沖法，沖洗壓力采用注漿壓力的80%。沖洗結束的標準為回水變清、無殘留物為止。為了解巖層的滲透情況，便于指導注漿施工，注漿前，所有孔段均進行了壓水試驗，試驗方法采用孔口封閉，或孔內膠塞止水封閉，單點式壓水試驗。壓力表安裝在孔口，流量觀測采用灌漿自動記錄儀自動計量。試驗壓力取灌漿壓力的80%，或孔口壓力表的表壓值不大于1.0MPa。試驗時每5分鐘觀測一次流量和壓力值，當流量和壓力保持相對穩定，在穩定的壓力下，流量連續四次讀數其最大值與最小值之差小于最終值的10%，或最大值與最小值之差小于1L/min時，視為符合穩定結束標準，結束該段壓水試驗，取最終值做為計算值。

　　5.3.3 注漿壓力控制

　　注漿壓力系指注漿段承受的全壓力，是漿液在孔內運行的動力。孔內循環式注漿施工是將壓力表安裝在孔口回漿管路上，注漿壓力采用靜水壓力的1.5～2.0倍。循環式注漿壓力采用下式計算：

　　式中：P—注漿壓力(MPa);

　　P1—孔口壓力表壓力(MPa);

　　P2—漿柱壓力(MPa);

　　Pf—管路損失壓力(MPa)。

　　為便于指導孔口壓力的控制，各個注漿段設計注漿壓力隨鉆孔深度變化情況如表1所示。

 

　　5.3.4 注漿結束標準

　　注漿壓力均勻持續上升達到設計終壓，同時鉆孔吸漿量小于10L/min時，穩定20～30min，即可結束注漿。

　　5.3.4 封孔

　　注漿孔最后一段達到注漿結束標準后，采用“全孔灌漿封閉法”進行封孔。全孔灌漿完畢，將射漿管下置距孔底不超過0.5～2m處，用濃水泥尾砂漿將孔內稀漿置換，觀察孔口反漿情況，待孔口返出漿液為濃漿，即孔內稀漿已完全被置換時，將射漿管提升至孔口，采用孔口純壓式注漿封孔，封孔壓力使用最大灌漿壓力，封孔注漿持續時間不小于30分鐘。封孔結束后，由于漿液凝結析水會在孔口產生空孔段，對空孔段采用濃漿回填飽滿。

　　6 灌漿效果檢查

　　本次防治水工程于2007年元月14日完成全部注漿工作，礦方于2007年元月18日豎井開始排水，排水量約180m3/h。20日中午12點，豎井水位降至-90m。由于需要安裝泥漿泵，20日下午1時停止抽水，19:15分恢復抽水，在停止抽水的6個多小時里，豎井水位上升僅6.7cm，地下水動儲量補給是很小的，理論估算約為2.119m3/h。21日凌晨5點豎井水位降至-121.4m。當豎井水位降至-168m時，由于突水時產生的大量泥質物沉淀在底部，導致水泵及排水管堵死，無法正常排水。考慮地下水動儲量補給很小，遂決定加工水桶進行提水，于元月25日下午開始提水。豎井水位已降至突水點以下，-185m平巷清淤工作已經結束，突水點基本沒有水流出。目前豎井排水量約6m3/h，突水時涌水量按150m3/h計算，本次注漿突水點堵水率大于95%，超過合同約定的突水點堵水率(80%)，具體見表2。

 

　　7 結束語

　　該工程就其治水工程的規模、設計思想、施工難度、治理效果等方面而論,是一個成功的、成效顯著的工程,同時也豐富了我國礦井水患防治的理論和實踐,為類似礦井的水害治理提供了可貴的施工范例。

　　參考文獻

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