王宏宇,趙伏軍,2,徐燕飛,申培文,彭 云

(1.湖南科技大學能源與安全工程學院， 湖南 湘潭 411201; 2.湖南科技大學煤礦安全開采技術(shù)湖南省重點實驗室， 湖南 湘潭 411201)

寶梨斷層為傾向正斷層，位于周源山煤礦井田東北翼邊界寶源河一帶，與寶源河相交段河寬22m，斷層出露長度43m。斷層走向120°～135°，傾角55°～70°，落差70～90m，切割了礦井含煤地層的全部巖層。斷層內(nèi)巖石破碎，河床所見斷層破碎帶局部寬達1.2m。由于該斷層屬于張性斷層，屬含、導水斷層并且與地面水系有直接聯(lián)系，故導致該礦井北翼涌水量的增大(達300m3/h以上)。給礦井北翼的采掘生產(chǎn)帶來了一定的安全威脅，開采過程中必須先探后采，否則極易發(fā)生透水事故。為了避免由于斷層水引發(fā)礦井水災事故，周源山礦采用雙液帷幕注漿技術(shù)及鋪設鋼筋砼層對該斷層進行堵水，并取得了良好效果。

1 帷幕注漿原理及技術(shù)要求

通過注漿對斷層裂隙帶巖體中飽和性質(zhì)的粉砂、中細砂以及卵石進行補強加固。具體過程為滲透、劈裂擴散、填充和擠密四部分。漿液在壓力作用下向鉆孔周圍土體中發(fā)生滲透、劈裂擴散。漿液包裹泥土團，而土體間的孔隙、裂隙被水泥顆粒填充。水泥中的硅酸二鈣發(fā)生水解和水化反應，產(chǎn)生氫氧化鈣。氫氧化鈣與水玻璃發(fā)生反應，生成細分散狀的凝膠體-水化硅酸鈣。漿液凝固后形成強度較高、水穩(wěn)定性較好的水泥結(jié)石體，從而使地基擠密，固結(jié)強度增高，達到高壓注漿形成固結(jié)帷幕止水帶。

注漿后要達到如下要求：①保證漿液對斷層空隙的密實充填，在斷層面周圍形成隔水帷幕，阻斷寶梨河與斷層之間的水力聯(lián)系；②注漿堵水效果以減少滲透率達到85%～90%為基本目標。

2 施工方案

斷層所經(jīng)河床相交面面積為100m2，為了確保堵水成功率，采用打孔注漿和地表澆注鋼筋砼結(jié)合的方法。雙液注漿孔采用兩排孔徑為Φ91mm的孔，按三花眼形式布置。第一排孔距斷層1.5m，第一、二排孔間距為1.5m，采用直線形布置，每排孔與孔之間距離為2.0m，

孔深為嵌入斷層5.0m。打好鉆孔后立即用煤電鉆掃孔、裝入注漿管，并開始注漿。注漿完畢后，在斷層與河床交面區(qū)域一定面積的河床面現(xiàn)澆鋼筋砼，澆注面積為200m2，砼層厚0.3m，澆注體積約60m3，砼內(nèi)鋪設Φ6.5@200×200的鋼筋網(wǎng)?，F(xiàn)澆前要對所澆區(qū)域河床進行平整，面積為200m2。主要施工順序為：鉆孔→插管→制漿→注漿→注漿軸線放樣→整平河床→鋪設鋼筋網(wǎng)→澆注混凝土。

3 注漿工藝及注意事項

3.1 鉆眼及裝漿孔

按設計要求的注漿孔參數(shù)布置，打注漿孔。鉆跟時要待前一個注漿孔注漿即將結(jié)束時，再鉆下一個注漿孔，以防止出現(xiàn)跑漿和串漿現(xiàn)象。

各段注漿管連接的絲扣纏生麻，利用煤電鉆將注漿管裝入孔內(nèi)。并對裸露在地表的注漿管進行標記，以防注漿管在施工過程中彎曲而影響注漿效果。

3.2 試泵

用清水試注漿泵及注漿管路、攪拌桶，確保注漿系統(tǒng)運行良好。

嚴格按漿液配制比例配制，并攪拌均勻，攪拌5～10min后注漿，注漿過程中仍要不斷攪拌。制好的漿液在進入混合器前，加過濾網(wǎng)嚴格過濾漿液以免堵塞注漿管。 注漿?？卓诓捎没炷了ㄈ忾]。在注漿泵的出漿閥上安裝流量計和壓力表，在吸漿閥上安裝腳門。注漿過程中，通過觀測流量計和壓力表，根據(jù)需要隨時調(diào)節(jié)雙液比例。在混合器上分別安裝水泥漿液和水玻璃溶液的控制閥門。一旦停泵后，應立即關(guān)閉水泥漿液和水玻璃溶液兩閥門，防止水泥漿液和水玻璃溶液串漿混合器堵塞高壓注漿管。注漿過程中，嚴禁更換水泥漿液和水玻璃溶液的管路。注漿采用單孔連續(xù)注漿和多孔反復注漿以保證注漿效果。

3.3 變漿標準

1) 灌漿漿液應由稀到濃逐級變換。當灌漿壓力保持不變,注入率持續(xù)減少時,或當注入率保持不變而灌漿壓力持續(xù)升高時,不得改變水灰比。

2) 當某一比級漿液注入量已達300 L以上,或灌注時間已達30 min,而灌漿壓力和注入率均無顯著改變時,應換濃一級水灰比漿液灌注。

3) 當注入率大于30 L/ min時,根據(jù)施工具體情況經(jīng)設計,可越級變濃。

清洗。單孔達到停注標準時，為防止?jié){液在管路中凝結(jié)，停注前要壓清水5～10min沖洗管路、注漿泵等。

3.4 跑漿的處理

雙液注漿時出現(xiàn)點、縫輕微跑漿屬正?，F(xiàn)象，但如從裂縫或孔洞出現(xiàn)嚴重跑漿，則須及時采取措施：如出現(xiàn)孔洞跑漿可用術(shù)楔(最好纏麻絲)楔入堵塞；如出現(xiàn)接茬或較大縫隙嚴重跑漿，則可停注一會兒再注(停注時間一般控制在4～5min)，停注前要壓清水0.5～1min沖洗管路，或適當提高水玻璃液濃度并采取間歇式注漿(注入一定量出現(xiàn)跑漿現(xiàn)象時停注1～2min，這種情況下須嚴防漿液堵塞混合器管路)。當滲漏段注漿結(jié)束后，仍存在滲漏部位或出現(xiàn)新的滲漏點時，須在滲漏部位附近補深孔進行注漿，直至滲漏點消失為止。

4 注漿效果檢查

本次斷層防漏帷幕灌漿工程，累計完成注漿鉆孔470m ，注漿91.2m3，灌注水泥50t，水玻璃0.5t。為檢查注漿施工的質(zhì)量情況， 根據(jù)施工具體情況并結(jié)合注漿成果資料，布置了3個檢查孔，并自下而上分段做了15段壓水試驗。從壓水試驗結(jié)果來看，滲透系數(shù)最大為5Lu。另外，從探孔觀察、取樣分析, 注漿時有漿體滲出, 最后取出的巖樣, 裂隙間充填凝固漿體飽滿, 注漿效果顯著。說明該斷層注漿防滲達到了預期的效果。在工程施工完畢后，礦井北翼涌水量有了明顯的減小。

5 結(jié)語

通過采用雙液注漿和鋪設鋼筋砼層治理寶梨斷層漏水，較好地解決了周源山煤礦井田東北翼邊界寶源河一帶涌水問題，為礦井的安全生產(chǎn)提供了有效的保證。此項成果從注漿方面講，可用于發(fā)育至地表導水性斷層的堵水，也可用于煤礦井下過斷層工作面的治水，還可以用于工作面預注漿；從作用方面講，不但能有效解決因斷層漏水導致的礦井涌水，也能進行斷層破碎帶巖層的加固。困此，此項技術(shù)可在采礦工程類似條件下推廣應用。

[1] 易凱,張迎華.象山隧道帷幕注漿快速施工技術(shù)探討[J].隧道建設,2010,30(1):87-83.

[2] 代聰,宋鵬飛,王愛華.某深基坑工程止水帷幕透水滲漏的防治[J].青島理工大學學報,2010,31(1):114-117.

[3] 趙杰,薛懷軍.注漿堵水技術(shù)在井壁防治水中的實踐與探索[J].山東煤炭科技,2010(1):172-174.

[4] 楊力.淺談小灣大壩帷幕灌漿施工工藝[J].水利與建筑工程學報，2010,8(1):155-159.

[5] 朱克法.帷幕注漿施工技術(shù)在隧道斷層破碎帶中的應用[J].鐵道建筑技術(shù)，2006,7(13):47-49.

[6] 申瑞龍.化學洼漿治理井簡涌水的技術(shù)[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2008,18(34):180-181.

[7] 任曉光.帷幕注漿法預加固隧道周壁圍巖及止水理論與實踐[J]. 鐵道建筑技術(shù)，2009,4(2):130-132.

[8] JGJ/T 211-2010, 建筑工程水泥-水玻璃雙液注漿技術(shù)規(guī)程[S].

[9] DL 5331-2005,水電水利工程鉆孔壓水試驗規(guī)程[S].