炮孔注浆治水技术的应用范文

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《矿业装备杂志》2014年第八期

一、探水、钻孔施工

探水利用液压伞钻，钻头直径为50mm，设计炮孔深度为5m，炮孔数为8个，角度为外偏85°，炮孔要统一编号，具体布孔参数见下图，钻孔的起点、落点、孔径、深度及倾角严格按设计施工。正式开钻后，要密切注意迎头的变化情况，发现异常，要立即采取措施，以防止突水或发生其他事故。探水前提前加工好孔口注浆管，采用直径42mm长1.5m钢管制作，一头车丝长度为1m，另一头安装好高压球阀。按1-5-3-7-2-6-4-8施工顺序进行钻孔，严格遵循“1孔注浆1孔钻进的原则”，后序钻孔兼做探水孔。钻进过程中随时注意水压和水量变化，有突水征兆或钻孔涌水量较大时，立即退出钻杆，关闭孔口阀门，待注浆处理后再继续钻进；对出水量、出水位置和回水颜色以及岩石松散进行详细记录；对每段钻进出现的一切反常现象均应详细记录，交接班时必须仔细交代，并填写值班日志。成孔后迅速下入孔口注浆管，关闭高压球阀，如果发现孔口管外壁与止浆岩帽的环形空间有漏水现象时，除用绵纱、道钉堵塞或用水泥-水玻璃塑胶泥糊堵外，还可用注浆法进行加固和补强。

二、注浆设备及材料

选用2TGZ-60/210型双液调速高压注浆泵（排浆量16-60L/min，公称压力6-21MPa，配用电机7.5kW），配备5个0.2m3储料桶，混合器选用孔口球阀混合器。注浆泵站设在井口，浆液输送采用井下供水管路，采用高压球阀连接。注浆前应做好注浆设备的检修和保养工作，注浆机具及管路系统必须进行打压试验，要满足设计的最大注浆压力和流量的要求，并进行试运转，确保能达到正常的注浆要求。为保证注浆质量，准确控制凝胶时间及浆液扩散范围，提高结石率及堵水效果，采用单液水泥浆和水泥-水玻璃双液浆。水泥采用中联水泥厂42.5号普通硅酸盐水泥，水玻璃用38-42Be＇，模数2.4-3.4。当裂隙孔隙较小，普通水泥浆的颗粒不能注入的条件下，应使超细水泥。

三、炮孔注浆施工

1注浆压力

注浆初始压力应比静水压力大0.5MPa，注浆段水泥或水泥-水玻璃浆液的注浆终压值应为静水压力值的2～4倍，最大不超过7MPa。实际操作过程中，注浆压力可由小逐渐增大，并以能注进浆液压力为准，直至压力达到设计终压为止。在升压过程中应派专人观察井壁和岩帽，发现问题及时处理。注浆终压要考虑到注浆设备设施和止浆岩帽的承压能力，防止止浆岩帽跑浆和压爆注浆设备造成人员伤害。

2压水试验

将注浆管路联通后，方可进行压水试验，检查注浆设备及管路的完好情况，同时可冲洗岩石裂隙中的泥质、岩粉等充填物，提高浆液结实率和岩石裂隙面的粘结强度及抗渗能力。通过压水试验测定钻孔涌水量大小以及静水压力，以此确定是否采用单液水泥浆还是双液浆，以及浆液的浓度和配比。注水压力尽量控制在比设计注浆终压高0.5MPa左右，压水时间为20～30min。

3注浆工艺

钻注施工应逐一进行，以防注浆时两孔窜浆降低注浆工效；每孔注浆开始时先注水20min以上，而后进行单液注浆，然后再根据注浆压力和吸浆量的变化逐渐加浓浆液，当吸浆量大、压力不上升、浆液注入量大于25m3时，采用间歇注浆或停止注浆，待注浆结束16h后再进行扫孔复注，直至钻孔达到设计注浆结束标准。最后应根据各孔注浆的效果，决定是否需要增加探水注浆孔。注浆施工是注浆作业中的一道关键工序，为此注浆过程中，必须要求严格控制，认真操作，做到精心准备、精心施工，以确保注浆质量达到堵水及岩体加固效果。

4结束标准及效果检查

各注浆孔的注浆压力达到终压，浆液注入量小于30～40L/min，稳定时间：单液水泥浆20～30min，水泥-水玻璃双液浆10min，可结束该孔的注浆工作；各注浆孔的涌水已封堵、无喷水，且其涌水量小于施工设计规定。从布置的注浆孔中，选择3～4个涌水量大和岩石破碎的注浆孔，在注浆孔的旁边打探水孔，钻孔过程中根据不同的钻孔深度测定其涌水量，如涌水量超过正常井筒掘砌施工要求时，需再次进行注浆。

5注意事项

1.注浆中断：不管以任何原因导致的注浆中断，必须对中断的孔扫孔并进行复注。2.串浆：发现串浆立即采取措施，将串浆孔上高压球阀关闭，待注浆孔注浆结束后，对串浆孔进行扫孔、冲洗，而后继续钻进或进行注浆。3.冒浆：降低注浆压力，采用小流量注浆，同时加大浆液浓度，配加水玻璃，加快浆液凝结。若上述措施效果不显著，则进行间歇注浆。4.大量吃浆：采用降低注浆压力、限制进浆量、加大注浆浓度、间歇注浆、水泥-水玻璃双液浆等。5.井壁观察：当注浆压力升高时，注意空帮井壁、永久井壁及岩帽变化，特别预防空帮井壁掉块事故。6.注入量保证：压水时间适当延长（20～60min），水泥浆采用稀浓度、慢流量注入法。

6注浆后施工

每次注浆段高为5m，为保证下序注浆有足够岩帽，每次放炮段高控制在3.5m以内；下循环施工依据探水结果决定施工方式，若8个5m深探水孔均无涌水，则可直接进行小段高放炮作业，若探孔内有涌水，则先进行炮孔预注浆施工，后进行小段高放炮掘进。井筒施工存在大段高含水层的情况，可提前考虑此施工方案，施工准备期将需要的地面注浆泵站及专用耐高压管路提前考虑，可节省后期影响时间；此施工方案最大的特点在于可短期内最大限度的封堵工作面涌水以保证混凝土浇筑质量，充分利用伞钻、排水管等现有设施并实现最大程度的平行作业，减少工作时间，且对于各种复杂地质条件都能够广泛应用。

作者：司书波单位：临沂矿业集团有限公司凤凰山铁矿