帷幕注浆在矿山治水中的应用

【摘要】随着我国采矿业的不断发展，开发的矿山也越来越多。许多矿山由于没有按照科学的方法进行作业，而造成突水事故，影响了正常生产。帷幕注浆技术对于矿山水的治理效果显著，得到广泛的应用。本文结合实例论述了帷幕注浆在矿山治水中的应用，以供参考。

【关键词】治水；帷幕注浆；矿山

中图分类号：O741+.2 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

矿山开采中，水的治理问题一直是矿山管理的重点。帷幕注浆是一种经过实践验证的，具有良好作用的矿山治水方法。但目前，有的矿山对这种技术方法在应用上不十分规范，致使其不能产生很好的效果。针对这种情况，笔者在下面的实例中系统地介绍了帷幕注浆在矿山治水中的应用

二、应用实例

1．工程概况

湖北省阳新县良荐桥铁矿位于阳新县陶港镇，距阳新县城北约10Km。2006年7月28日在-185m平巷相距竖井120m处发生突水、突泥，突水量约150m3/h。突水发生后，因坑内排水泵量不够，地下水位上升到+17.00m标高，造成矿井被淹。2006年8月21日开始进行强排抽水，每小时200m3到400m3的排水量。2006年8月22日在ZK5801孔的西北方向出现地面塌陷，到2006年8月27日在ZK5802的南东方向出现了地面塌陷，被迫停止强排抽水，竖井再次被淹，全矿停产。突水事故发生后，铁矿迫切需要治水， 为了保证注浆帷幕治水工程质量和进度，项目部科学施工，组织攻关，引进、吸收、应用新技术、新工艺、新方法，在防斜、测斜、纠斜的注浆孔钻进技术和高压注浆的注浆技术以及高密度电阻率跨孔测试技术等方面获得了可喜成果。如应用了高密度视电阻率成像法，为帷幕注浆质量检查引进了新的方法；首次在帷幕注浆工程中应用自动制浆系统，保证了浆液的质量；研制开发了远程水位自动观测系统，能够及时观测地下水动态，为矿山水治理提供依据。

2．矿区主要水文地质条件

矿区位于黄姑山－犀牛山倒转背斜的东部，东邻道士湖，西为良荐内湖，南接黄家山、老虎山，北有良荐河，地形南高北低。洪水期除南面靠山的丘陵湖沼地带外，三面环水。矿区岩土层自上而下依次为；人工堆积层、淤泥质粘土层、含碎石粘土层和白云质大理岩及白云石大理岩。

3．注浆参数设计

注浆孔布置形式为单排孔，采用等距离形 式布置孔距10m，共布设54个孔，其中14个孔为勘察孔兼注浆孔，为一序孔，其余40个孔为注浆孔，系二、三序孔，较浅孔均布设在帷幕两端，伸人花岗闪长岩体中，最浅孔孔深141.02m，深孔均在完整大理岩层中结钻，最深孔为366.43m。

4帷幕注浆的实施

本工程钻探采用的设备是宜昌机械制造厂生产的YL－6型钻机，该钻机设计最大能施工600m深孔，完全能够满足本工程钻孔要求。在施工过程中，ZK6号孔在井深200m以后，由于上部孔段岩石遇水或风易崩解，造成垮孔，允许采用泥浆护壁钻进，其余钻孔均采用清水钻进。在钻进过程中，机台记录人员严格按照技术要求，将钻进过程中遇到的掉钻、垮孔、冲洗液消耗等情况详细记录，取上岩心按照从上而下的原则顺序摆放在岩心箱内，填好岩心隔板，并进行简易水文观测。技术人员根据有关规范要求进行现场编录，测定岩石的质量指标R.Q.D值，勘察孔岩心还需要照相。

5．帷幕注浆材料

本设计方案中所规定的注浆材料由水、水泥、粉煤灰、速凝剂、砂或石屑组成。

施工拌制用水符合《混凝土拌合用水标准》。 水泥为符合国家标准的32.5#矿渣硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，采用汽车运输，运距15km。粉煤灰需符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/1596-2005)国家Ⅲ级标准，采用汽车运输，运距15km。 尾矿砂为就近选矿尾矿库提供，其质量要求为质地坚硬，最大粒径不大于2.5mm，含泥量不大于3％的尾矿砂；所使用粘土塑性指数不小于14，含砂量不大于5％；水玻璃模数为2.4～3.4，Be=30o～45 o。

6．洗孔、压水试验

为提高注浆效果，使钻孔四周的裂隙得到充分的填充，注浆前，所有孔段均进行了冲洗。冲洗方法采用高压脉冲法，冲洗压力采用注浆压力的80%。冲洗结束的标准为回水变清、无残留物为止。为了解岩层的渗透情况，便于指导注浆施工，注浆前，所有孔段均进行了压水试验，试验方法采用孔口封闭，或孔内胶塞止水封闭，单点式压水试验。压力表安装在孔口，流量观测采用灌浆自动记录仪自动计量。试验压力取灌浆压力的80%，或孔口压力表的表压值不大于1.0MPa。试验时每5分钟观测一次流量和压力值，当流量和压力保持相对稳定，在稳定的压力下，流量连续四次读数其最大值与最小值之差小于最终值的10%，或最大值与最小值之差小于1L/min时，视为符合稳定结束标准，结束该段压水试验，取最终值做为计算值。

7．注浆结束标准

注浆压力均匀持续上升达到设计终压，同时钻孔吸浆量小于10L·min一1时，稳定20～30min，作为注浆结束标准。在注浆过程中，个别孔段注浆量特别大的孔段，可采用双液注浆。

8．效果评定

通过多项检测和评价，全段注浆所有注浆孔均已符合单孔结束条件（单孔注浆注浆压力逐步升高至设计终压，并继续注浆10min；注浆结束时的进浆量小于20L/ min；检查孔的漏水量每m小于1～3 升/min），无漏注现象；注浆后涌水量小于1m3/d•m；浆液有效注入范围大于设计值。帷幕注浆技术止水及加固效果明显，完全达到了帷幕注浆的目的，为后序的全面施工提供有力的技术依据及指导,可供其它类似工程借鉴。

9．注浆孔封孔

注浆孔最后一段达到注浆结束标准后，采用全孔灌浆封闭法进行封孔，封孔材料采用水固比为0.6：1的浓水泥尾矿砂浆，封孔压力使用最大灌浆压力，持续时间不小于30min。封孔结束，对空孔段用浓水泥尾砂浆回填饱满。

三、帷幕注浆施工要点

1．注浆管

一般采用还孔眼的焊接钢管或无缝钢管。注浆管壁上有眼部分的长度应根据注浆孔的位置和注浆区域来确定，其余部份不钻眼，并用止浆塞将其隔开，使浆液只注入到有效区域。止浆塞常用的有两种，一种是橡胶式，一种是套管式。安装时，将止浆塞固定在注浆管上的设计位置，一起放入钻孔，然后用压缩空气或注浆压力使其膨胀而堵塞注浆管与钻孔之间的间隙，此法主要用于深孔注浆。

另外，若采用全孔注浆，则可以用铅丝，麻刀或木楔等材料在注浆孔口将间隙堵塞。但全孔注浆因浆液流速慢，易造成“死管”问题，尤其是深孔注浆时。

2．钻孔

钻孔可用冲击式钻机，或旋转式钻机，应根据地层条件及成孔效果选择。钻孔位置满足设计要求，孔口位置偏差不超过5cm，孔底位置偏差不超过孔深的1%。钻孔应清洗干净，并作好钻孔检查记录。

3．注浆顺序

应先上方后下方，或先内圈后外圈，先无水孔后有水孔 ，先上游(地下水)后下游顺序进行。应利用止浆阀保持孔内压力直至浆液完全凝固。

4．结束条件

注浆结束条件应根据注浆压力和单孔注浆量两个指标来判断确定。结束条件为：注浆压力达到设计终压；浆液注入量已达到计算值的80％以上。全段结束条件为：所有注浆孔均已符合单孔结束条件，无漏注。注浆结束后必须对注浆效果进行检查，若未达到设计要求，应进行补孔注浆。

5．注浆检查

除在注浆前进行钻孔质量，材料质量检查、注浆后对注浆效果检查外，过程中应密切注意注浆压力的变化。采用双液注浆时，应经常测试混合浆液有胶凝时间，发现问题应立即处理。

四、结束语

综上所述帷幕注浆技术工艺复杂，应用其对矿山水的治理时，要充分考虑矿山的地质情况及周边环境。制定合理地施工方案，并在帷幕注浆施工完成后，及时对注浆效果进行检验和评价。总结经验，为以后更好地应用这项技术打下坚实的基础。

参考文献：

[1]阳新县新武矿业有限责任公司. 井下-185m突水点注浆防治水工程施工竣工报告[R]. 阳新县: 湖北省阳新县新武矿业有限责任公司, 2007.

[2]李勇,张永生. 帷幕注浆截流施工技术在煤矿治水工程中的应用[J]. 西部探矿工程,2008,(9):122～126.

[3]刘合强,程建华,寇焕英.位山穿黄探洞阻水帷幕灌浆质量控制[J].海河水利,2000,(5):26～27.