CN106567714A - 地下矿山巷道的注浆材料及注浆治水方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地下矿山巷道的注浆材料及注浆治水方法，其方法步骤为：（1）在巷道轮廓的四周布置11～15个注浆钻孔，钻孔的角度向巷道轮廓外延伸；（2）采用注浆材料进行注浆；所述注浆材料由水泥浆、水玻璃和外加剂混合而成；所述水泥浆与水玻璃的比例为1∶1～1∶0.8；（3）注浆结束后，在巷道的中心布置检查孔，检查注浆情况。本注浆治水方法改善了注浆材料、注浆孔布置、注浆设备、注浆压力的设计，优化了注浆施工工艺，改善注浆质量，确保注浆效果达到设计要求。本注浆治水方法一方面封堵岩石裂隙，起到封堵涌水的左右；一方面加固围岩，确保施工安全；具有注浆效果好、安全、成本低等特点。
Description
技术领域
本发明地下矿山施工技术领域，尤其是一种地下矿山巷道注浆治水方法。
背景技术
受第四系等含水岩层影响的地下矿山在基建过程中，需严密观测巷道地质条件变化，及时采取防水措施，治理可能出现的掘进突水。目前，在矿山生产建设过程中，大多采用的方式是采用穿凿钻孔，采用注浆机将水泥浆液等介质，沿着钻孔注入，使注浆介质沿着围岩裂隙扩散，一方面充填岩石裂隙，封堵涌水；另一方面加固围岩，确保掘进安全。
在实际注浆过程中，注浆效果受注浆材料、注浆孔布置、注浆设备、注浆压力等诸多因素限制，注浆效果存在不满足设计要求的情况，注浆方法需要进一步优化改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种效果好的地下矿山巷道的注浆材料；本发明还提供了一种注浆效果好的地下矿山巷道的注浆治水方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其由水泥浆、水玻璃和外加剂混合而成；所述水泥浆与水玻璃的重量比为1∶1～1∶0.8。
本发明所述外加剂为水泥浆中水泥重量0.4～0.6%的食盐和0.05%的三乙醇胺。
本发明所述水泥浆采用普通早强硅酸盐水泥，水玻璃浓度为35～40波美度。
本发明方法的工艺步骤为：（1）在巷道轮廓的四周布置11～15个注浆钻孔，钻孔的角度向巷道轮廓外延伸；
（2）采用注浆材料进行注浆；所述注浆材料如上所述；
（3）注浆结束后，在巷道的中心布置检查孔，检查注浆情况。
本发明方法所述步骤（1）中，钻孔向巷道轮廓外延伸的角度为3～5度。
本发明方法所述步骤（2）中，注浆时的注浆压力为巷道处地下水压力的2～2.5倍。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明选用经济合理，来源广泛的水泥和水玻璃作为主要原料，具有成本低、注浆效果好等特点。
本发明方法改善了注浆材料、注浆孔布置、注浆设备、注浆压力的设计，优化了注浆施工工艺，改善注浆质量，确保注浆效果达到设计要求。本发明方法一方面封堵岩石裂隙，起到封堵涌水的左右；一方面加固围岩，确保施工安全；具有注浆效果好、安全、成本低等特点。
采用本发明方法后注浆段掘进漏水量不大于6m3/h，单孔漏水量不大于0.5m3/h，有效地达到了规范要求，经在矿山的应用计算，工期可降低百分之二十，水泥消耗量可降低百分之十五。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明注浆孔布置的剖面结构示意图；
图2是本发明注浆孔布置的俯视结构示意图；
图3是本发明注浆套管的结构示意图；
图4是本发明注浆系统的结构示意图。
图中：1－检验孔；2－注浆钻孔；3－巷道轮廓；4－巷道深部；5－注浆范围内岩石；6－巷道工作面；7－注浆套管；8－法兰盘；9－连接管；10－注浆机；11－吸浆管；12－造浆池。
具体实施方式
本地下矿山巷道的注浆治水方法采用下述工艺步骤：（1）首先结合工程地质资料和掘进过程中揭露的围岩条件，预判前方工作面出水情况，对没有采取过注浆治水施工的巷道，坚持“有疑必探，有水必注”的原则，开展注浆探治水工作。在注浆治水工作开展过程中，发现存在出水隐患的巷道，要停止掘进，在注浆过程中，要预留5米左右围岩较好的巷道作为岩帽，确保高压注浆过程中，注浆介质不会沿着工作面喷出。
（2）图1、2所示，在巷道轮廓的四周布置注浆钻孔2，根据巷道断面的大小，布置11～15个，注浆钻孔2的角度向巷道轮廓3外延伸，延伸角度为3～5度，以确保形成有效的注浆帷幕。巷道深部4与巷道工作面6之间的注浆段长需根据地质条件确定，一般不大于潜孔钻机的最大穿孔长度。
（3）图2、3、4所示，采用潜孔钻机沿着巷道在注浆范围内岩石5上平行穿孔，注浆钻孔钻进一定距离后，在注浆钻孔2的孔口安装注浆套管7，并安装法兰盘8，并外露一定距离，方便通过连接管9与注浆机10连接；注浆机10通过吸浆管11连通造浆池12；在造浆池12加入注浆材料，即可开展注浆工作。
（4）采用下述注浆材料：注浆材料选用经济合理，来源广泛的水泥浆、水玻璃，再加入外加剂混合而成。水泥浆是由水泥按常规配比加水混合而成；水泥最好采用PO42.5R普通早强硅酸盐水泥；水玻璃浓度为35～40波美度，水泥浆与水玻璃的重量比为1∶1～1∶0.8。所述注浆材料中还掺入有干水泥重量0.4～0.6%的食盐和0.04～0.06%的三乙醇胺作为外加剂，外加剂起速凝早强作用。
（5）注浆时的注浆压力是浆液流动、扩散充塞、压实的能量，是控制浆液距离的重要因素之一，本方法注浆压力为巷道处地下水压力的2～2.5倍，注浆压力为工作面表压力，前期封堵注浆取高值将出水头压入，后期针对小裂隙注浆取低值再到高值。注浆达到设计压力后，对巷道轮廓的各个钻孔进行注水泥浆封堵。
（6）注浆工程结束后，在巷道的中心布置一个检查孔，通过观察中心检查孔的出水情况，检查注浆帷幕是否形成，注浆施工是否达到设计要求。检查孔的钻孔深度与巷道轮廓钻孔一致，观察检查孔涌水情况，检查孔为出水，则达到设计注浆效果。若检查孔出水了较大，超过注浆规范要求，则巷道注浆未形成注浆帷幕，需对巷道轮廓孔扫孔复注，直至注浆效果达到设计要求。
实施例1：本地下矿山巷道的注浆治水方法的具体工艺如下所述。
（1）工程概述：斜坡道-400m中段平巷掘砌工程，在2015年某月某日施工至沿脉巷483.5m时遇破碎带，有大量基岩裂隙水涌出,涌水量为21.3m3/h。此处为矿岩交界处，矿体沿巷道纵向发育，且挤压变形、破碎严重，裂隙非常发育，并伴有基岩裂隙水涌出；经勘查，确定对工作面进行探治水，以减轻局域排水系统排水压力，确保井巷施工安全。
（2）施工方案：
A、深孔注浆方式及注浆孔布置：根据该工程的裂隙发育程度和涌水量大的特点，两头采用前进式的注浆方式进行注浆。
在加固岩墙过程中，布设导向、注浆钻孔，按照裂隙等级及断面大小依据梅花形布设，孔距1.5×1.5m，孔径φ90（开口5m孔径φ130，预埋导向管），由于沿脉巷工作面向前9.2m到拐弯位置，所以孔深布设15m；注浆钻孔11个孔，向巷道轮廓外延伸，延伸角度为3～5度。
B、钻孔及管路连接：按上述过程钻孔并管路连接之后，即可开展注浆工作。
C、注浆作业：本次选用注浆压取地下水压力的2～2.5倍，注浆压力为工作面表压力，前期封堵注浆取高值将出水头压入，后期针对小裂隙注浆取低值再到高值。
注浆材料：水泥浆与水玻璃的重量比为1∶0.9；水泥为PO42.5R早强硅酸盐水泥，按照常规水灰比加水配制成水泥浆；水玻璃浓度为35～40波美度；另掺入水泥干料重量0.5%的食盐和0.05%的三乙醇胺作为外加剂。根据围岩裂隙率、布孔数量及注浆孔深度估算总注浆量。
D、注浆工程结束后，在巷道的中心布置一个检查孔，通过观察中心检查孔的出水情况，检查注浆帷幕是否形成，注浆施工是否达到设计要求。实施阶段注浆后该注浆段掘进漏水量≤6m3/h，单孔漏水量≤0.5m3/h，达到规范要求。
实施例2：本地下矿山巷道的注浆治水方法的具体工艺如下所述。
（1）工程概述：斜坡道-375m中段平巷掘砌工程，在2016年某月某日施工至双轨运输巷104.0m时遇破碎带，围岩破碎，裂隙沿巷道纵向发育，有基岩裂隙水涌出，工作面涌水量达24.5m3/h。对工作面进行了TRT超前探测，结果显示破碎带有三段，第一段在工作面前方9米至38米范围内，第二段在工作面前方41米到58米范围内，第三段在工作面前方66米至100米范围内。确定对工作面进行探治水。
（2）施工方案：
A、深孔注浆方式及注浆孔布置：根据该工程的裂隙发育程度和涌水量大的特点，采用阶段的注浆方式进行注浆，依据超前探测，显示破碎带有两段，第一段在工作面前方9米至38米范围内，第二段在工作面前方41米到58米范围内，第三段在工作面前方66米到100米范围内，故本次探治水分两阶段进行。
布设导向、注浆孔，按照裂隙等级及断面大小布设，孔距1.5m，孔径φ90（开口5m孔径φ130，预埋导向管），第一阶段孔深50m，第二阶段孔深50m；成孔后，埋设导向、注浆管φ108，外露200mm用于与注浆管连接。
探治水孔布设位置按照断面大小按放射状布设，终孔位置超出巷道荒断面轮廓线。孔间距根据涌水情况确定为1.5m，第一阶段注浆钻孔11个孔，共14个孔；第二阶段注浆钻孔15个孔。注浆钻孔的角度向巷道轮廓外延伸，延伸角度为3～5度。
B、钻孔及管路连接：按上述过程钻孔并管路连接之后，即可开展注浆工作。
C、注浆作业：本次选用注浆压取地下水压力的2～3（7.5～9.375Mpa）倍，前期封堵注浆取高值将出水头压入，后期针对小裂隙注浆取低值再到高值。
第一阶段注浆材料：水泥浆与水玻璃的重量比为1∶1；水泥为PO42.5R早强硅酸盐水泥，按照常规水灰比加水配制成水泥浆；水玻璃浓度为35～40波美度；另掺入水泥干料重量0.4%的食盐和0.04%的三乙醇胺作为外加剂。根据围岩裂隙率、布孔数量及注浆孔深度估算总注浆量。
第二阶段注浆材料：水泥浆与水玻璃的重量比为1∶0.8；水泥为PO42.5R早强硅酸盐水泥，按照常规水灰比加水配制成水泥浆；水玻璃浓度为35～40波美度；另掺入水泥干料重量0.6%的食盐和0.06%的三乙醇胺作为外加剂。根据围岩裂隙率、布孔数量及注浆孔深度估算总注浆量。
D、注浆工程结束后，在巷道的中心布置一个检查孔，通过观察中心检查孔的出水情况，检查注浆帷幕是否形成，注浆施工是否达到设计要求。实施阶段注浆后该注浆段掘进漏水量≤6m3/h，单孔漏水量≤0.5m3/h，达到规范要求。
Claims (8)
1.一种地下矿山巷道的注浆材料，其特征在于：其由水泥浆、水玻璃和外加剂混合而成；所述水泥浆与水玻璃的重量比为1∶1～1∶0.8。
2.根据权利要求1所述的地下矿山巷道的注浆材料，其特征在于：所述外加剂为水泥浆中水泥重量0.4～0.6%的食盐和0.04～0.06%的三乙醇胺。
3.根据权利要求1或2所述的地下矿山巷道的注浆材料，其特征在于：所述水泥浆采用普通早强硅酸盐水泥，水玻璃浓度为35～40波美度。
4.一种地下矿山巷道的注浆治水方法，其特征在于，其方法步骤为：（1）在巷道轮廓的四周布置11～15个注浆钻孔，钻孔的角度向巷道轮廓外延伸；
（2）采用注浆材料进行注浆；所述注浆材料由水泥浆、水玻璃和外加剂混合而成；所述水泥浆与水玻璃的重量比为1∶1～1∶0.8；
（3）注浆结束后，在巷道的中心布置检查孔，检查注浆情况。
5.根据权利要求4所述的地下矿山巷道的注浆治水方法，其特征在于：所述步骤（1）中，钻孔向巷道轮廓外延伸的角度为3～5度。
6.根据权利要求4所述的地下矿山巷道的注浆治水方法，其特征在于：所述步骤（2）中，注浆时的注浆压力为巷道处地下水压力的2～2.5倍。
7.根据权利要求4所述的地下矿山巷道的注浆治水方法，其特征在于：所述步骤（2）中，外加剂为水泥浆中水泥重量0.5%的食盐和0.05%的三乙醇胺。
8.根据权利要求4－7任意一项所述的地下矿山巷道的注浆治水方法，其特征在于：所述步骤（2）中，水泥浆采用普通早强硅酸盐水泥，水玻璃浓度为35～40波美度。
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