CN102003191B - 一种矿山帷幕注浆效果判定方法 - Google Patents
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Abstract
一种矿山帷幕注浆效果判定方法，属采矿技术领域，用于解决帷幕注浆效果判定方法严重滞后于工程质量管理问题。技术方案是，它按照如下步骤实施：a.确定矿山帷幕注浆导水岩层为结晶灰岩层；b.根据结晶灰岩层地质构造特性确定浆液在注浆压力作用下的两种主要运动模式及特点；c.确定各序孔分段注浆“管道流”持续时间T与“渗透流”持续时间t的比值，d.打孔注浆过程中各序孔单段按照C步骤标准判断注浆效果是否合格。本方法可以在帷幕注浆单孔单段阶段，根据注浆量和注浆压力的变化实时做出注浆效果判断，对不符合注浆条件的及时采取补救措施，使工程质量管理与工程进度同步进行，有效加快工程进度，提高工程管理水平。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿山帷幕注浆工程技术，特别是矿山帷幕注浆效果确定方法，属采矿技术领域。
背景技术
帷幕注浆是指通过地质钻孔后，以一定压力将注浆材料经所钻孔注入岩石裂隙中，构筑帷幕以堵截地下水的一种防治水方法。利用帷幕注浆防治矿山地下水不仅可以提高企业经济效益、保护矿区水文地质环境，而且可以消除大水矿山的安全隐患，该技术已被大水矿山逐步采用。目前，帷幕注浆工艺、技术还处于完善提高阶段，对注浆效果的判定方法如下：不同序次打孔分别注浆(常规是三序次)，待全部注浆完成后，以各序次孔中注浆量的变化为依据判定注浆效果是否合格，即由I序孔至III序孔若单孔平均注灰量依次减少30％～60％即可认为达到注浆效果，若达不到上述要求则通过加密孔补注等措施补救。这种方法存在的问题是：必须完成一个完整序次(通常是4-5个注浆孔)才能分析确定注浆效果及采取的措施，因此使工程质量管理严重滞后于工程进度。此外，一直以来矿山帷幕注浆钻孔孔径均取108mm或90mm，孔径偏大，钻进效率低，增加了注浆次数及帷幕注浆的工程投资。
发明内容
本发明目的在于克服已有技术的缺陷而提供一种可对矿山帷幕注浆效果做出实时判断以便及时处理的矿山帷幕注浆效果判定方法。
本发明所称问题是由以下技术方案解决的：
一种矿山帷幕注浆效果判定方法，其特别之处是，它按照如下步骤实施：
a.确定矿山帷幕注浆导水岩层为结晶灰岩层；
b.根据结晶灰岩层地质构造特性确定浆液在注浆压力作用下的两种主要运动模式及特点：其一，浆液沿主要构造裂隙方向以“管道流”方式运动，此时注浆流量大、注浆压力小且相对稳定；其二，浆液沿次生构造裂隙以“渗透流”向外均匀扩散，此时注浆压力逐渐增大至稳定，注浆流量逐渐减少，直至注浆结束；
c.确定各序孔分段注浆“管道流”持续时间T与“渗透流”持续时间t的比值，其中：I序孔T1/t1为5-45；II序孔T2/t2为3-25；III序孔T3/t3为0-6，各序孔的对应段需满足T1/t1≥T2/t2≥T3/t3；
d.打孔注浆过程中各序孔单段按照C步骤标准判断注浆效果是否合格。
上述矿山帷幕注浆效果判定方法，所述d步骤中钻孔直径为75毫米、108毫米或90毫米。
上述矿山帷幕注浆效果判定方法，所述各序孔分段长度≤30米。
本发明方法针对目前帷幕注浆效果的判定方法严重滞后于工程质量管理的问题进行了改进，该方法根据地质构造、浆液运动方式及运动规律建立矿山帷幕单孔单段注浆浆液运动模型，在该模型基础上提出矿山帷幕注浆效果判定标准，采用本方法可以在单孔单段阶段，根据注浆量和注浆压力的变化实时做出注浆效果判断，对不符合注浆条件的及时采取补救措施，使工程质量管理与工程进度同步进行，可有效加快工程进度。此外，本方法注浆孔采用75毫米直径小孔，在达到注浆目的、保证工程质量的基础上，提高了钻机钻进效率和注浆效率，减少工程投资。
附图说明
图1是帷幕注浆序孔示意图；
图2是单孔单段浆液运动规律示意图。
附图中标号表示如下：1.I序孔，2.II序孔，3.III序孔，4.注浆帷幕线。
具体实施方式
本发明根据地质构造、浆液运动方式及运动规律建立矿山帷幕单孔单段注浆浆液运动模型，并以其判断矿山帷幕注浆单孔单段工程质量，弥补了以往以不同序次单孔注浆(灰)量变化分析工程质量、工程质量管理严重滞后于工程施工进度的不足。
本发明方法按如下步骤实施：
1.确定导水岩层及性质：矿山帷幕注浆导水岩层为结晶灰岩，结晶灰岩地质特性为：高序次为主要构造裂隙，低序次为次生构造裂隙，裂隙之间相互贯通。
2.根据结晶灰岩层地质构造特性确定浆液在注浆压力作用下的两种主要运动模式及特点，参看图2，(1)浆液沿主要构造裂隙方向以″管道流″方式运动，此方式时注浆流量大、注浆压力小且相对稳定；(2)浆液沿次生构造裂隙以“渗透流”向外均匀扩散，此时注浆压力逐渐增大至稳定，注浆流量逐渐减少，直至注浆结束。
3.根据浆液两种主要运动模式及特点，确定各序孔分段注浆“管道流”持续时间T与“渗透流”持续时间t的比值，图1所示为帷幕注浆序孔示意图。I序孔、II序孔单孔单段注浆开始阶段浆液以管道流充填，随主要裂隙被充填逐渐转为渗透流充填；III序孔管道流充填时间明显降低，有些注浆段只出现渗透流方式，直至注浆结束。据此，确定各序孔分段注浆“管道流”持续时间T与“渗透流”持续时间t的比值如下：I序孔T1/t1为5-45；II序孔T2/t2为3-25；III序孔T3/t3为0-6，且各序孔的对应段应满足条件T1/t1≥T2/t2≥T3/t3。
4.打孔注浆过程中各序孔单孔单段按照上述“管道流”持续时间T与“渗透流”持续时间t的比值标准判断注浆效果是否合格，符合标准的为合格注浆段，否则即判定注浆质量不合格，进而采取调整浆液浓度或补打加密孔等补救措施。
以下提供具体实施例：
中关铁矿矿体围岩为结晶灰岩，浆液运动符合″管道流″和″渗透流″运动方式和规律，采用本发明方法进行帷幕注浆质量管理取得了理想的效果，质量达到设计要求。
实施例1：钻孔直径90毫米，各序孔分别为7段，分段长度30米，各序孔分段注浆特性见表1。
表1
| 孔号 | 段号 | T(min) | T(min) | T/t | 质量评述 |
| K-1(I序孔) | K-1-(1) | 2835 | 64 | 44.3 | 合格 |
| K-1-(2) | 3187 | 75 | 42.5 | 合格 | |
| K-1-(3) | 2529 | 90 | 28.1 | 合格 | |
| K-1-(4) | 1934 | 73 | 26.5 | 合格 | |
| K-1-(5) | 2318 | 76 | 30.5 | 合格 | |
| K-1-(6) | 1450 | 89 | 16.3 | 合格 | |
| K-1-(7) | 1329 | 88 | 15.1 | 合格 | |
| K-2(II序孔) | K-2-(1) | 198 | 64 | 3.1 | 合格 |
| K-2-(2) | 218 | 68 | 3.2 | 合格 | |
| K-2-(3) | 234 | 65 | 3.6 | 合格 | |
| K-2-(4) | 317 | 66 | 4.8 | 合格 | |
| K-2-(5) | 1108 | 78 | 14.2 | 合格 | |
| K-2-(6) | 1094 | 81 | 13.5 | 合格 |
| K-2-(7) | 787 | 64 | 12.3 | 合格 | |
| K-3(III序孔) | K-3-(1) | 0 | 64 | 0 | 合格 |
| K-3-(2) | 0 | 63 | 0 | 合格 | |
| K-3-(3) | 0 | 71 | 0 | 合格 | |
| K-3-(4) | 245 | 68 | 3.6 | 合格 | |
| K-3-(5) | 348 | 59 | 5.9 | 合格 | |
| K-3-(6) | 269 | 64 | 4.2 | 合格 | |
| K-3-(7) | 0 | 61 | 0 | 合格 |
实施例2：钻孔直径90毫米，各序孔分别为6段，分段长度30米，各序孔分段注浆特征见表2：
表2
| 孔号 | 段号 | T(min) | T(min) | T/t | 质量评述 |
| K-82(I序孔) | K-82-(1) | 2285 | 67 | 34.1 | 合格 |
| K-82-(2) | 3003 | 78 | 38.5 | 合格 | |
| K-82-(3) | 3588 | 81 | 44.3 | 合格 | |
| K-82-(4) | 4802 | 87 | 55.2 | 不合格 | |
| K-82-(5) | 470 | 87 | 5.4 | 不合格 | |
| K-82-(6) | 657 | 62 | 10.6 | 合格 | |
| K-83(II序孔) | K-83-(1) | 1104 | 80 | 13.8 | 合格 |
| K-83-(2) | 787 | 61 | 12.9 | 合格 | |
| K-83-(3) | 750 | 62 | 12.1 | 合格 | |
| K-83-(4) | 700 | 68 | 10.3 | 合格 | |
| K-83-(5) | 547 | 74 | 7.4 | 不合格 | |
| K-83-(6) | 758 | 79 | 9.6 | 合格 | |
| K-84(III序孔) | K-84-(1) | 0 | 61 | 0 | 合格 |
| K-84-(2) | 192 | 62 | 3.1 | 合格 | |
| K-84-(3) | 353 | 62 | 5.7 | 合格 | |
| K-84-(4) | 347 | 71 | 4.9 | 合格 | |
| K-84-(5) | 435 | 75 | 5.8 | 不合格 | |
| K-84-(6) | 444 | 78 | 5.7 | 合格 |
K-82-(4)段T/t＝55.2，大于标准值45，判断为不合格注浆段；K-82-(5)段、K-83-(5)、K-84-(5)段不符合各序孔对应段T1/t1≥T2/t2≥T3/t3的要求，判断其为不合格注浆段，对上述不合格注浆段采取了加密补注措施。
实施例3：中关铁矿对帷幕注浆采用75毫米小孔径钻机进行了试验，各序孔分别为6段，分段长度30米。试验过程为：先进行I序孔注浆试验，通过浆液运动模型判断已施工注浆段质量，如其浆液运动符合浆液运动模型，则进行其下注浆段试验，如I序孔注浆质量合格再进行II序孔注浆试验，II序孔合格再进行III序孔试验。结果表明：75mm孔径进行帷幕注浆，其注浆压力、流量与所建立的浆液运动模型相符合(见表3)，经检查孔检测表明：采用小孔径进行矿山帷幕注浆可保证工程质量，技术可行。
表3中关铁矿75mm孔径注浆试验数据
| 孔号 | 段号 | T(min) | t(min) | T/t | 质量评述 |
| SY-1(I序孔) | SY-1-(1) | 2463 | 69 | 35.7 | 合格 |
| SY-1-(2) | 2870 | 78 | 36.8 | 合格 | |
| SY-1-(3) | 3620 | 84 | 43.1 | 合格 | |
| SY-1-(4) | 2216 | 83 | 26.7 | 合格 | |
| SY-1-(5) | 1931 | 68 | 28.4 | 合格 | |
| SY-1-(6) | 2246 | 64 | 35.1 | 合格 | |
| SY-2(II序孔) | SY-2-(1) | 1043 | 74 | 14.1 | 合格 |
| SY-2-(2) | 990 | 75 | 13.2 | 合格 | |
| SY-2-(3) | 678 | 64 | 10.6 | 合格 | |
| SY-2-(4) | 302 | 63 | 4.8 | 合格 | |
| SY-2-(5) | 378 | 64 | 5.9 | 合格 | |
| SY-2-(6) | 870 | 68 | 12.8 | 合格 | |
| SY-3(III序孔) | SY-2-(1) | 143 | 68 | 2.1 | 合格 |
| SY-2-(2) | 0 | 65 | 0 | 合格 | |
| SY-2-(3) | 0 | 63 | 0 | 合格 | |
| SY-2-(4) | 100 | 59 | 1.7 | 合格 | |
| SY-2-(5) | 109 | 64 | 1.7 | 合格 | |
| SY-2-(6) | 85 | 61 | 1.4 | 合格 |
Claims (3)
1.一种矿山帷幕注浆效果判定方法，其特征在于，它按照如下步骤实施：
a.确定矿山帷幕注浆导水岩层为结晶灰岩层；
b.根据结晶灰岩层地质构造特性确定浆液在注浆压力作用下的两种主要运动模式及特点：其一，浆液沿主要构造裂隙方向以“管道流”方式运动，此时注浆流量大、注浆压力小且相对稳定；其二，浆液沿次生构造裂隙以“渗透流”向外均匀扩散，此时注浆压力逐渐增大至稳定，注浆流量逐渐减少，直至注浆结束；
c.确定各序孔分段注浆“管道流”持续时间T与“渗透流”持续时间t的比值，其中：I序孔T1/t1为5-45；II序孔T2/t2为3-25；III序孔T3/t3为0-6，各序孔的对应段需满足条件T1/t1≥T2/t2≥T3/t3；
d.打孔注浆过程中各序孔单段按照c步骤标准判断注浆效果是否合格。
2.根据权利要求1所述的矿山帷幕注浆效果判定方法，其特征在于：所述d步骤中各序孔直径75毫米、108毫米或90毫米。
3.根据权利要求2所述的矿山帷幕注浆效果判定方法，其特征在于：所述各序孔分段长度≤30米。
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