止浆墙注浆技术在破碎底板含承压水层中的应用

陈桢宇，李晓飞

止浆墙注浆技术在破碎底板含承压水层中的应用

陈桢宇，李晓飞

(山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿，山东 莱州市 261400)

止浆墙注浆技术是有效解决巷道底板承压水突出的有效方法,通过参数计算，合理选择止浆墙厚度，根据现场实际情况选取注浆参数，能有效解决注浆过程中墙体发生位移及四周封堵难的问题，起到了裂隙加固的作用，使得周边岩体成为一个整体，为破碎底板承压水突出治理提供了成功的范例，对巷道后期治理也起到了一定作用。

止浆墙;底板出水;注浆参数

焦家金矿位于山东莱州境内，随着开采的不断加深，水文地质越来越复杂，突水事件比较频繁[1]，尤其是破碎底板出水，治理难度大，工期长。针对这一现象，采用止浆墙承压注浆技术，对破碎底板出水进行有效治理，取得了一定成效。

1 工作面突水状况

焦家金矿某工程位于−630 m水平，是连接两个矿区的运输通道，该工程岩石硬度系数=6～12，松散系数为1.6，矿岩体重为2.68 t/m3。水文地质条件不详细,需要进一步做工作[2]。

该工程在右帮施工装车硐室期间无涌水，当施工装车硐室至15 m处工作面右帮出现涌水，水的颜色较清晰，水温为31.6°C，水量从10 m3/h迅速增加到140 m3/h。最终稳定在120 m3/h左右。根据送检样水质测试结果，地质人员结合巷道上下水文观测资料，得出出水点主要补充水源为下部连通裂缝水，上部裂隙水为间接补给，出水通道为迎头断层与F断层（倾角23°～48°，高差为1～4 m），并且决定在距离工作面4～6 m的位置处构造挡墙，堵住装载硐室中的水。

2 注浆堵水方案及措施

2.1 施工期准备工作

组织专业技术人员与管理人员现场勘察，选好围岩较稳固的地段施工封闭墙。对施工区域进行清理，在迎头后方6 m处开挖尺寸为650 mm×650 mm 的基槽，由于出水量较大，现场环境恶劣，致使施工封闭墙难度增大。首先施工两道临时挡墙，挡水墙间距1.5 m，安设直径100 mm临时导水管3条。

2.2 止浆墙浇筑

2.2.1 止浆墙厚度确定

现场混凝土止浆墙厚度按公式（1）计算[3-6]：

式中，为止浆墙的平均厚度，m；为安全系数，一般取1.0~2.0；为作用在墙上的载荷，=()；为混凝土止浆墙的面积，m2；为注浆压力，MPa；为止浆墙宽度，m；为巷道高度，m；[]为混凝土允许抗压强度，MPa。

该巷道喷射混凝土标号为C20，断面较大，根据经验计算公式得出止浆墙厚度。在该巷的施工中，装车硐室规格为3.5 m×3.5 m，选取C20混凝土性能参数允许抗压强度，即[]=10 MPa。据公式（1），可以得出止浆墙厚度为1.91 m，考虑到现场实际施工难度及混凝土性能的影响，最终确定墙厚度为 2.0 m（见图1）。其中封闭墙底部根基厚度2.2 m，其余部分厚度2 m，选用混凝土强度等级为C30的混凝土材料。

图1 止浆墙剖面

2.2.2 止浆墙施工

混凝土墙体内先用圆钢沿巷道轮廓打成一条直线[7]，深度为0.6 m，共10根，以提高封闭墙抗压强度。然后布置钢筋网，加入Φ16钢筋与圆钢连接成一体。钢筋铺设网度为300 mm×300 mm，共1排，横纵钢筋使用 12#铁丝十字绑扎。为了前期注浆时泄压和整体墙的安全，在封闭墙内安装了2根100 mm注浆泄压管，第一根在墙的中部，第二根在墙的顶部（见图2）。

图2 泄压管布置

2.3 注浆堵水方案

2.3.1 施工准备

在施工止浆墙时首先预埋两套100 mm无缝钢管（4 m一根），首先将双液浆通过预埋管对止浆墙内进行浇筑，浇筑封闭墙内预计容积20 m3，待止浆墙注浆与平巷灌浆完毕后，按设计施工钻孔并进行注浆作业。

施工顺序：按照施工组织设计，首先施工钻孔1号至5号，进行注浆，直至出水量小于10 m3/h后，在止浆墙后侧1 m处施工剩余钻孔。

其中左帮布置钻孔3个，钻孔法向角为10°；右帮布置3个钻孔，钻孔法向角为10°；中间布设检查孔1个。根据岩石结构情况调查及注浆经验，钻孔进尺定为15 m。

2.3.2 注浆参数

参照前期工程施工经验，注浆段压力为4.2 MPa，浆液填充系数取值为95%，结石率为92%，扩散半径为2.5 m。注浆结束标准[8]:

（1）实际注入浆液量大于或接近设计计算的注入量；

（2）注浆压力达到一定数值后呈规律性增加，并最终达到注浆设计终压；

（3）维持终压、终量的时间为5～10 min；

（4）施工检验孔时，总出水量不大于10 m3/h。

2.4 效益或效果

针对该巷装车硐室迎头底板突水点的断层进行注浆加固，加固范围为迎头后方8 m，注浆为止浆墙前方15 m范围。根据现场施工钻孔揭露地质情况来看，出水点在巷道右帮，且存在较大裂隙，该裂隙范围内2号孔的出水量为210 m3/h，该孔累计注浆量为931 t。根据现场水文地质情况勘察，该裂隙导通性较好，2号孔注浆期间，与之联通的止浆墙附近，出现滴水量明显增大的现象。止浆墙上的水压观测值也在逐步升高。最终，随着钻孔的施工和注浆，止浆墙上的滴水，淋水以及现场的温度都在逐步稳定。止浆墙挡墙有效解决了止浆墙施工难度大的问题，为破碎底板承压水突出治理提供了成功的范例。经钻探12号验证孔，该巷点装车硐室止浆墙承压注浆取得了圆满成功，后期掘进期间工作面滴水量仅6 m3/h左右，达到了最终注浆质量要求。

3 结 论

该巷发生破碎底板承压水突出后，采用止浆墙加挡墙注浆治理，及时有效封堵了巷道涌水，缓解了现场高温，减轻了排水负担，通过注浆加固作用改善了破碎段的巷道围岩整体性能，有利于后期巷道施工。在巷道施工过程中出现破碎底板承压水突出时，首先应对现场地质情况进行勘察，在勘察基础上将止浆墙设置离涌水工作面较合理的区域，钻孔注浆前可另掘小导硐至涌水处，对其进行工作面注浆，以避免涌水对止浆墙的冲击，影响止浆墙浇筑质量。通过现场实际操作，采用止浆墙承压注浆技术能有效解决破碎底板承压水突出问题，为日后类似情况积累了经验。

[1] 李树存.浅谈掘进巷道防治水[J].科技资讯,2014(03).

[2] 蒲文龙,郝传波,张国华. 煤矿突水灾区变坡巷道堵塞特征[J].黑龙江科技大学学报,2016(06).

[3] 张海波,张耀辉.高压富水条件下破碎巷道钻孔施工及防治水技术[J].煤矿安全,2015(01).

[4] 宗义江,韩立军,黄小忠,郝鸿声.高承压水作用下突水巷道注浆恢复与支护技术[J].采矿与安全工程学报,2016(06).

[5] 闫鹏宇,高 超.井巷破碎带止浆墙注浆技术及预算定额套用[J].现代矿业,2018(04).

[6] 王田民.基于止浆墙加固防水技术的破碎塌方带处理[J].现代矿业, 2015(06).

[7] 何远富,邱熠华,董军庭,姜凡均,张友轩,赖 伟.岩溶破碎富水大断层巷道支护技术研究[J].采矿技术,2017(01).

[8] 郑 璐,钱国媛,高宇梁.采用止浆墙注浆法治理金属矿山巷道突水[J].建井技术,2014(05).