岩溶裂隙强含水层中注浆堵水工艺探讨

　　摘要：通过在岩溶裂隙强含水层中注浆堵水实例，得出了在强含水层中注浆时，应在巷道中构筑档水墙，并结合实际情况适当调整浆液的水灰比，使堵水效果更好。为矿井生产治理水害探索了新途径。
　　关键词：岩溶裂隙，强含水层，注浆堵水。
　　1概况
　　当矿井井巷掘进中揭露主要充水含水层，导水断裂带时，引发矿井补给水源充足条件下的突水事件。由于此类事件突水，水量大、来势猛，在很短的时间内就有可能淹没矿井。采用井下注浆堵水方案很难达到预想效果。本文根据安徽和县太平铁矿-185米东水平大巷堵水工程实例。研究并实施改进地面钻孔注浆法的工艺，封阻岩溶裂隙特别发育的含水层，取得了较理想的效果。
　　太平铁矿位于和县雍镇境内，矿井设计开采量为30万吨/年，工程由2008年2月开工，当-185米东水平大巷掘进时，迎头遇到突水点，开始由十几立方米/小时，水猛增到数百立方米/小时，在很短的时间内淹没矿井。经分析，认为是一条斜切断层沟通了徐家山组灰岩强含水层，导致地下水溃入巷道，决定采用地面钻孔注浆的方法封堵地下水通道。
　　2矿区的水文地质特征。
　　2．1第四系（Q），厚度约55米，上部为灰黄色粘土及灰黑色淤泥质粘土，含水较弱，据民井调查含水量为2.2~2.5升/秒，中部为粉砂与粘土互层，下部为中粗砂和砂砾石层，含水丰富，根据邻近钻孔抽水资料可知含水量为25~35升/秒，地下水类型为孔隙水。
　　２．２三迭系中统黄马青组一段(T2h′)厚度约为50米，主要为紫红色泥岩，粉砂质泥岩，性质较脆，裂隙，管状构造发育，钻进时，泥浆消耗量较大，局部为全漏，据观测消耗量最大为35米3/时，地下水类型为裂隙水。
　　２．３三迭系中统徐家山组(T2X)上部为浅灰色~浅绿色钙质泥岩，下部为灰白色灰岩，岩溶裂隙发育，含水丰富，根据邻近抽水资料q=80~90升/秒。底部为白云岩、白云质灰岩，该层地下水类型为岩溶裂隙水，该区几个含水层水力联系密切，可视为同一水体。
　　３钻孔施工位置，及其钻孔结构。
　　３．１施工位置
　　根据本矿区的地质情况，拟定设计2个探注结合孔，即在距出水点20米处设计一孔，探注1孔，孔深为194米。弱深于巷道底板，并穿过巷道，其目的为：①探明地质情况。②向巷道内灌入混凝土，使它成为一道隔水墙，在其巷道内注浆时，阻挡浆液外流。另一孔在距出水点8米处探注2孔，钻孔进入巷道，尚若在上部遇见断层时，即开始注浆。未遇到断层，即向巷道内注浆，通过巷道的突水点将涌水通道堵死。
　　３．２钻孔结构
　　探注1孔：孔径为Φ450mm，套管下入深度，Φ351×8mm，0~70m。70m~194m为裸孔，孔径为Φ311mm。探注2孔：孔径为Φ190mm，套管下入深度Φ168×8mm，0~70m，70~192m为裸孔孔径为Φ133mm。
　　４施工中出现的情况。
　　探注1孔在钻进至90～138m之间时，陆续出现泥浆消耗现象，最大消耗量达到5～10米3/时，当孔深达到138m后，则出现泥浆全漏现象，证明已揭穿含水层。据测井资料分析，该孔在182.3—185.3m处为一大溶洞。根据这一特征，正好能确定巷道顶板的深度，该孔灌入混凝土60立方米，完全堵住了整个巷道，探注2孔，在钻进施工的过程中，地层情况与探注孔大致相同，当钻进到130米时，出现泥浆全漏现象，在135m处，出现2.6m的溶洞掉钻现象，按原设计要求，钻孔在施工到142.30m时停钻，开始对第一注浆段进行注浆，该段距采用单液注浆，注浆段高为70～142.32m，浆液的水灰比为1：0.75经过20天的复扫复注，共注入水泥浆1852m3共用水泥1389吨，终压达到5MPa。
　　该孔继续往下钻进，当钻进到152m时又出现全漏现象直到终孔190.03米处停钻，根据测井资料可知，该孔在135m、154m、182m，处出现有较大的溶洞与探注1孔情况吻合。
　　探注2孔：第二注浆段高为142.32-190.03m，采用单一注浆法注浆。经过9天的注浆，共注入水灰比为1：0.8的浆液144m3、1：0.75的单浆水泥浆511m3共用水泥498.45吨，终压为6.5Mpa，达到了原设计要求。
　　５注浆的主要工艺。
　　５．１鉴于受注目的层较浅，为简化注浆工艺，便于施工操作，故采用孔口管闷注的方式。
　　５．２施工两个孔，探注1孔其主要目的是送混凝土进入巷道，封堵好巷道为探注2孔注入的浆液构筑一堵档墙作用。
　　５．３控注2孔采用下行式间歇，复扫、复注的方式。
　　５．４根据孔内的情况，适当调整浆注的水灰比。
　　５．５每次注浆前，均作压水试验，并作观测。其原因：一是观测注浆管路的运行状态，并通过压入清水，能疏岩层中各个水流通道。二是根据前面观测结果，确定注浆参数，最后注入水泥浆液，并且水泥浆液，要做到先稀后稠，其目的是让微小的裂隙中也被浆液充满，这样堵水效果会更好。
　　５．６注浆结束后，压入一定量的清水，以便将压入的浆液在影响半径之内推远些，为下次复扫复注提高方便。
　　６注浆堵水效果。
　　６．１经过几复扫，复注，溶洞裂隙基本被结石体充满（由井下打超前钻取样可知）。
　　６．２经过对注浆浆液的取样（在常温常压下）其平均结石率在90.6%。矿井注浆后的
　　排水量小于突水前的排水量。
　　                     
　　注浆效果由上表数据及经井下排水复矿证明堵水率为100%，该次注浆堵水在打混凝土灌入孔即探注1孔构筑水下挡水墙和探注2孔注浆浆液配合比的选择和注浆段距的选择方面均取得了突破性进展，达到了工程进度快，堵水质量好的预期效果。
　　参考文献：薛禹群朱学余《地下水动力学》
　　淮南矿业学院等五校合编，1979年5月1版《矿井地质及矿井水文地质》
　　安徽煤田地质局第二勘探队《安徽和县太平铁矿堵水工程竣工报告》