CN109931067B - 一种纤维硅酸盐树脂复合止浆墙快速构筑方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纤维硅酸盐树脂复合止浆墙快速构筑技术，可应用与深竖井工程突涌水灾害快速治理，其核心施工步骤包括：1、膜袋法引排水施工，2、纤维硅酸盐树脂快速止浆加固层施工，3、复合注浆法施工止浆加固带施工。使用本发明可快速构筑止浆墙垫，得以快速应对深竖井工程的突涌水灾害。

Description

一种纤维硅酸盐树脂复合止浆墙快速构筑方法

技术领域

本发明涉及一种止浆墙构筑技术，具体涉及一种纤维硅酸盐树脂复合止浆墙快速构筑技术。

背景技术

随着浅部资源的减少，国内外矿山都相继进入深部资源开采状态。从中国资源开采来看，几十年持续的大规模资源开采使得浅部矿产资源已趋于枯竭，矿产资源开采已逐步进入1000～2000m以深水平。大规模的矿藏开发与深地战略的稳步实施带来了大量的深部工程建设，但是深部地层具有高地应力、高地温、高渗透水压等特殊工程地质条件。

深部工程的突涌水有别于浅部工程的突涌水灾害，具有水压大，水量大，滞后性等特征，一旦发生对结构破坏巨大。传统的止浆墙构筑技术及材料难以满足深部工程的突涌水灾害治理要求。现有的600m～1000m以深的止浆墙基本为混凝土结构，但是强度增长慢，导致后续注浆施工风险增大，且钢混结构后期破除困难。止浆墙施工速度慢，延误工期。这些问题的存在即造影响施工进展，又有较高的风险，且当深部工程进入1000m～1500m，以及1500m以深后，地下水赋存情况更加复杂，现有技术及材料难以应对。

论文《模袋法施工技术在海子水库南副坝截渗工程中的应用》的研究表明：模袋具有透水不透浆的特性，充填料在泵压和自重的作用下，能从模袋的孔隙中排出多余的水分，降低水灰比，缩短充填料凝结时间，提高填料固化后的强度，模袋法目前已被广泛应用于渗透基础的处理。结合北京市平谷区海子水库南副坝截渗工程的具体实际，详细阐述模袋法施工技术和主要质量控制要点，以达到截渗的最终目的。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种纤维硅酸盐树脂复合止浆墙快速构筑技术，可应用与深竖井工程突涌水灾害快速治理，其核心施工步骤包括：1、膜袋法引排水施工，2、纤维硅酸盐树脂快速止浆加固层施工，3、复合注浆法施工止浆加固带施工。使用本发明可快速构筑止浆墙垫，得以快速应对深竖井工程的突涌水灾害。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种治理深竖井工程突涌水灾害用止浆墙构筑方法，包括：

在深竖井突涌水点采用膜袋法引排水施工，至工作面无积水；

在深竖井开挖面表面采用纤维硅酸盐树脂进行止浆加固层施工，构筑止浆加固层；

采用复合注浆法向工作面下层注浆，构筑止浆加固带施工。

对于深部工程的突涌水的注浆封堵，目前一般采用快速凝结的注浆材料，以保证凝结速度，不被水冲走，例如：市售的HSP-1材料等。但本申请研究中发现：由于深部工程的涌水点附近，地质结构复杂，常存在较多的大块的碎石，现有的注浆材料形成的止浆墙往往抗拉强度、变形能力不足，难以满足后续人员在止浆墙上进行施工，以及深层注浆的要求。为此，本申请提出了先构筑止浆墙对地层进行抹平，再使用复合注浆法向工作面下层注浆的方法，对深部工程的突涌水的起到了较优的封堵效果。

在止浆墙的构筑过程中，为了满足抗拉强度的要求，本申请市售的HSP-1材料中加入一定量的纤维，以提高止浆墙的抗拉性能和变形能力，结果表明：在HSP-1材料加入4％～10％聚乙烯纤维，止浆墙的机械性能较优，能够满足人员在止浆墙上进行施工的技术要求。

另一方面，由于快速浇注的止浆加固层强度有限，本申请还向其注入了泡沫注浆材料，来起到支撑作用，以保证后续的深度注浆。

在一些实施例中，所述膜袋法的具体步骤为：

在引排水管根部安装膜袋，将所述引排水管设置在突涌水点后，向膜袋注浆，使膜袋膨胀，形成结石体对引排水管快速固定，同时对原有突涌水通道进行封堵。

在一些实施例中，所述纤维硅酸盐树脂的制备方法为：向硅酸盐树脂中掺入聚乙烯纤维，混合均匀，即得。

在一些实施例中，所述纤维硅酸盐树脂中，纤维质量为树脂质量的4％～10％。

在一些实施例中，纤维硅酸盐树脂层的铺设厚度为30～50cm。

在一些实施例中，所述复合注浆分两步施工，第一步使用阻燃型硅酸盐发泡注浆材料，快速封堵动水；第二步使用上述的硅酸盐树脂(其具有不收缩不膨胀的特性)进行加固注浆。

在一些实施例中，所述方法适用的突涌水点极限深度约为1600m。

在一些实施例中，所述硅酸盐树脂为山东宏禹工程科技有限公司生产的HSP-1材料。

在一些实施例中，所述阻燃型发泡注浆材料为山东宏禹工程科技有限公司生产的HSP-2材料。

本发明还提供了任一上述的方法在构筑深部隧道、巷道等工程的止浆墙垫中的应用。

本发明的有益效果

(1)本发明主要优点在于止浆墙构筑速度快，应对深竖井工程的速度快，最大程度上缩短因突涌水延误的工期，缩短工程周期，降低工程造价；

(2)可治理的突涌水灾害规模大，适应能力强，可以用于深部工程的突涌水灾害治理。

(3)本发明制备方法简单、封堵效率高、实用性强，易于推广。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本复合止浆墙垫构筑技术示意图。

其中，1.竖井井壁、2引排水、3工作面、4纤维+硅酸盐树脂、5复合注浆加固带多材料联合加固、6深层注浆管、7常规堵水注浆、8膜袋快速封堵、9复合止浆垫。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有的深部工程进入1000m～15000m，以及1500m以深后，地下水赋存情况复杂，传统的止浆墙构筑技术及材料难以满足深部工程的突涌水灾害治理要求。因此，本发明提出一种纤维硅酸盐树脂复合止浆墙快速构筑技术，实现本技术的关键施工步骤包括3步：

第一步：膜袋法引排水施工

第二步：纤维硅酸盐树脂快速止浆加固层施工

第三步：复合注浆法施工止浆加固带施工

进一步的，所述的膜袋法引排水施工，在深竖井突涌水灾害发生后，在突涌水点设置引排水管道，在引排水管根部安装膜袋，在引排水管送至预定位置后，向膜袋中注浆，使膜袋膨胀，用于快速固定引排水管，同时封堵了原有突涌水通道。之后进行引排水作业，井深竖井中水引排至井外。待工作面无积水后，方可进行下一步工作。

进一步的，所述纤维硅酸盐树脂快速止浆加固层施工的具体步骤为：在引排水施工完成后，用双液型、具有不干缩不膨胀特性的硅酸盐树脂进行止浆加固层施工。在上述硅酸盐树脂搅拌过程中掺入聚乙烯纤维，形成纤维硅酸盐树脂，将搅拌均匀的纤维硅酸盐树脂铺设在深竖井开挖面表面。铺设厚度需大于30cm。使用的硅酸盐树脂应该具有不膨胀、不干缩、可注性好、高强度、强粘接、快凝固等优点。铺设后一小时内即可产生强度。

进一步的，复合注浆法施工止浆加固带施工，硅酸盐树脂快速止浆加固层产生强度后，设置注浆孔向工作面下层碎裂岩体注浆。注浆分两步进行，第一步使用阻燃型硅酸盐发泡注浆材料，快速封堵动水。反应生成的泡沫也是二序注浆中骨架的一部分，提高二序注浆的留存性，发泡反应生成的CO₂气体也有利于第二步注浆的再次渗透。第二步使用上述的硅酸盐树脂(具有不收缩不膨胀的特性)进行加固注浆。若工作面下方围岩破碎程度较高，可辅助添加适量锚杆进行加固。注浆完成后形成止浆加固带。

进一步的，纤维硅酸盐树脂快速止浆加固层及复合注浆法施工止浆加固带两部分共同组成了本发明所述的复合止浆墙垫。复合止浆墙垫快速构筑完成后，可向深层打注浆孔，继续常规堵水注浆作业。保证注浆施工过程中不会引发二次突涌水灾害。

进一步的，本发明中所述技术也可用于深部隧道、巷道等工程的止浆墙垫快速构筑，将本方法使用到除此之外的其他深地工程，或调整施工材料，但其核心施工步骤相同的，也应纳入本专利保护范围内。

下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步的说明。

以下实施例中使用的HSP-1材料、HSP-2材料的基本参数如下表：

表1 HSP-1材料的基本参数

表2 HSP-2材料的基本参数

本文所述参数均为实验室测得数据，由于材料性能受地层的温度、湿度和压力等条件的影响，实践中材料性能参数可能有所不同。

实施例1

现有设计井深1500m金属矿深竖井，开挖面突发突涌水灾害，采用本发明所述的纤维硅酸盐树脂符合止浆墙快速构筑技术进行抢险救灾。首先进行膜袋法引排水施工，在主要突涌水点设置引水管，用膜袋固定，控制灾害破坏范围，将水引排至深竖井外。然后进行纤维硅酸盐树脂快速止浆加固层施工，在硅酸盐树脂(HSP-1材料)搅拌过程中参入5wt％聚乙烯纤维，将搅拌均匀的纤维硅酸盐树脂铺设在深竖井开挖面表面，铺设厚度为40cm。最后是复合注浆法止浆加固带施工，首先加固纤维硅酸盐树脂层下方5m内的范围，设置注浆孔向工作面下层碎裂岩体注浆。先使用阻燃型硅酸盐发泡注浆材料(HSP-2材料)，再使用不收缩不膨胀的硅酸盐树脂(HSP-1材料)进行加固注浆，并完成快速止浆垫施工，实现了该涌水的成功封堵。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种治理深竖井工程突涌水灾害用止浆墙构筑方法，其特征在于，包括：

在深竖井突涌水点采用膜袋法引排水施工，至工作面无积水；

所述膜袋法的具体步骤为：在引排水管根部安装膜袋，将所述引排水管设置在突涌水点后，向膜袋注浆，使膜袋膨胀，形成结石体对引排水管快速固定，同时对原有突涌水通道进行封堵；

在深竖井开挖面表面采用纤维硅酸盐树脂进行止浆加固层施工，构筑止浆加固层；

所述纤维硅酸盐树脂的制备方法为：向硅酸盐树脂中掺入聚乙烯纤维，混合均匀，即得；

采用复合注浆法向工作面下层注浆，构筑止浆加固带施工；

所述复合注浆分两步施工，第一步使用阻燃型硅酸盐发泡注浆材料，快速封堵动水；第二步使用所述硅酸盐树脂进行加固注浆。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纤维硅酸盐树脂中，纤维的质量分数为4％-10％。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，纤维硅酸盐树脂层的铺设厚度为30～50cm。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法适用的突涌水点极限深度为1600m。

5.权利要求1-4任一项所述的方法在构筑深部隧道、巷道工程的止浆墙垫中的应用。

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