止浆墙注浆在田兴铁矿巷道涌水治理中的应用

王忠权　范天文　李万涛　刘　辉

(河钢集团矿业有限公司)



止浆墙注浆在田兴铁矿巷道涌水治理中的应用

王忠权范天文李万涛刘辉

(河钢集团矿业有限公司)

田兴铁矿在井下巷道掘进施工中突遇破碎带和断层，引发涌水，采用止浆墙封堵涌水工作面，再对止浆墙进行工作面壁后注浆，充填止浆墙与涌水工作面间隙,及时有效地封堵了巷道涌水，减轻了井下临时排水负担，取得了良好的施工效果。

止浆墙注浆巷道涌水

河钢集团矿业有限公司田兴铁矿是我国低品位、大存量的大水矿床，年设计产量为2 000万t。矿区水文地质条件复杂，含有多条破碎带和断层，并与第四系表土层的含水层存在很强的水力联系。在矿区开拓工程和采切工程中，巷道掘进极易遇断层和破碎带，突发大量涌水。该种情况下，对井下临时排水造成很大负荷，且现场环境不利于工作面注浆施工。为此，采用止浆墙注浆进行巷道涌水治理，效果突出。

1　止浆墙浇注施工

田兴铁矿大贾庄进风井-450m中段平巷掘砌工程新沿脉巷24.8m处掘进时，受F10断层影响。断层位于D7～D22勘探线，为压扭性逆断层，走向北东5°～10°，倾向北西西，倾角63°～72°。破碎带中出现断层泥和糜棱岩，发育有片理化、高岭土化、绿泥石化、碳酸盐化，厚3～5m；垂直断距120～150m，由北向南逐渐变小，纵切大贾庄矿段Ⅱ#矿体，将上盘矿体逆冲120～150m；水平断距较小，为20～40m。围岩破碎，巷道挤压变形严重，岩石裂隙发育，局部有泥质充填物、遇水软化，并有大量涌水。经现场勘查，测得涌水量92.5m3/h。为确保井巷安全施工，避免淹井事故的发生，对该处涌水进行封堵。

1.1准备工作

在新沿脉巷前方35.5m附近凿临时集水坑，埋设导水管，把水引至排水沟。增设水泵2台，排水管排至-450m沿脉巷临时水仓，将巷道积水排走。

由于工作面出水量较大，无法贴近岩面打设止浆墙，需在距工作面800mm先垒一道水泥墙作为止浆墙内侧模板，同时预埋导水管，距离底板400mm；在止浆墙的施工范围内将底板虚渣、喷射混凝土凿至实底，确保浇筑墙位置四周无松渣。

1.2浇筑止浆墙

止浆墙采用现浇C30混凝土，其厚度为

(1)

式中，B为止浆墙厚度，m；P为注浆终压，12MPa；[τ]为混凝土允许抗剪强度，8.5MPa；S为墙断面积，21.95m2；λ为过载系数，取1.1～1.2；L为周边长度，12.65m。

将各参数代入式(1)，计算得出混凝土止浆墙厚度3.0m，强度C30可以满足封水、注浆要求。

模板支后浇筑混凝土，同时埋设3根φ159mm×6mm无缝钢管作为导水管，管头加装控制阀门，再在墙体不同高度埋设φ50mm×3.5mm注浆管。浇筑过程中，严格控制水灰比，并按施工规范分层浇捣，分层高度300mm为一振捣层，用振动棒振捣密实。浇筑混凝土要连续进行，间隔时间超过2h应打麻清洗后再进行浇筑。墙体与巷道壁和巷道顶、底板结合部位要加强振捣,保证混凝土墙体质量，墙体接顶部位用混凝土喷射密实。浇筑完成后，养护期不得低于一个龄期。

经检测止浆墙强度达到设计强度后，逐个关闭导水管闸阀，检查墙体有无漏水，漏水处钻φ42mm孔,安装φ40mm竹节式注浆管，注双液浆加固。

1.3注浆充填加固止浆墙

止浆墙浇筑完毕、养护一个龄期后，采用浅孔注浆充填加固方式进行墙周边与岩体伸缩缝的注浆加固。

沿墙周边布设注浆孔，孔间距约1 000mm，特殊位置加密布置，孔数20个左右，孔深斜向围岩内，一般按L=3 000mm打设，用YT-28气腿式凿岩机成孔。注浆充填采用单液浆，加固采用双液浆。止浆墙及注浆孔、导水孔布设见图1。

图1　止浆墙结构(单位：mm)

1.4封堵涌水注浆

堵水材料选用单液水泥浆为主，加固以水泥—水玻璃双液为主。选用PO42.5R普通硅酸盐水泥，35～40°Bé水玻璃，水泥浆与水玻璃比例为1∶1～1∶0.8。

浆液的渗透性、胶凝时间可以通过改变浆液浓度进行有效控制，在对粘结强度和抗渗性能不产生较大影响的情况下，浆液浓度具有较宽的调节幅度，使浆液的应用范围具有很大的扩展性，在现场应用时，可根据具体地质条件和工程应用目的进行适当调节。其主要技术性能指标如下：浆液浓度的调节范围：10%～50%；起始黏度：1.7～15cP(20 ℃)；粘结强度：1.7～3.7MPa；固砂强度：1.2～9.5MPa；抗渗透性：10-5～10-8cm/s；起凝时间：(以呈絮凝为准)1′5″～35′20″；胶凝时间：(呈固体状)3′10″～47′30″。

注浆作业流程：浆液搅拌后，经注浆泵、输浆管和注浆孔口管进入受注岩层。

作业程序：接通输浆管路→注浆→冲洗输浆管路→拆洗注浆管路→清理现场。

(1)注浆压力调整。注浆压力可分为初期、正常及终压3个阶段。当初始浓度确定后，根据注浆压力变化情况及时控制浆量，调整浆液浓度及凝胶时间等，使注浆压力平缓升高，避免出现较大波动，直至达到注浆终压和终量，并稳定20min以上。

(2)浆液调配。单液水泥浆常用的水灰比为2∶1，1.5∶1，1.25∶1，1∶1，0.75∶1，0.6∶1和0.5∶1，每次注浆的初始浓度根据压水试验测定的单位钻孔吸水量选择；注双液浆时，水泥浆与水玻璃体积比为(1∶0.8)～0.6。

注浆时一般先稀后浓，当浆液在裂隙中沉析、充填阶段，若压力不升且进浆量也不减时，应逐渐加大浆液浓度；反之，若压力上升快且进浆量减量也快，应依次降低浆液浓度[1]。每更换一次浆液浓度持续20min。

(3)注浆结束。当钻孔注浆达到结束标准，或因裂隙较大，虽未达到结束标准，但为防止浆液扩散较远，按预定和本次注浆的注入量已达到要求，可结束本次注浆。结束注浆前需压注一定量的清水，将管路中的浆液冲洗干净，注入量为输浆管路和注浆孔容积的80%，然后关闭孔口高压球阀，冲洗放浆阀及输浆管路。

(4)注浆质量检查。注浆施工是隐蔽性工程，施工过程中的技术资料以及出现的与注浆相关的现象，都是评价注浆质量的重要依据。必须及时整理、统计和分析各孔的注浆参数、注入浆量和材料等，以便了解参数变化，采取相应的措施；对于返浆和窜浆情况都要做好记录，查出原因，避免再次发生。

2　结　语

田兴铁矿井下巷道掘进施工中突遇破碎带和断层引发涌水，采用止浆墙注浆治理，及时有效的封堵了巷道涌水，减轻了临时排水负担，且改善了涌水段的巷道围岩环境，有利于下部巷道掘砌施工。

在巷道掘进中遇突发特大涌水时，可根据情况将止浆墙设置离涌水工作面较远的地方，另掘小导硐至涌水处，对其进行工作面注浆，以避免涌水对止浆墙的冲击，影响止浆墙浇筑质量。

2016-01-22)

王忠权(1984—)，男，063701 河北省唐山市滦县响嘡镇。