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摘要：采用分段前进注浆方式，治理已掘巷道围岩涌水，并利用掌子面预留岩柱作为止浆墙，导水管作为最后注浆封孔设施，堵住掌子面涌水。根据现场条件不同，采取不同的处理方式，取得了良好的治水效果。
关键词：全断面注浆技术；已掘巷道涌水；分段前进式注浆；导管注浆封孔
中图分类号：TD745 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）04-0044-03
1 工程及地质概况
铁山矿区矿体底板为含水性相对较好的大理岩层，是矿区主要含水层。大冶群下部T1dy1-T1dy4，原岩以泥质灰岩为主，变质后为硅质条带大理岩，裂隙度小，岩溶不发育，含裂隙水甚少，实际上是隔水层。大冶群上部T1dy5，原岩为中厚层灰岩和白云质灰岩，变质后为大理岩和白云质大理岩，此段大理岩易受地下水淋滤，溶蚀、裂隙溶洞发育，富水性明显增大，属弱-中等富水层。
勘察表明，-240.30～-222.70m，（T1dy5）中风化大理岩，块状构造，裂隙发育。裂隙面平直，由泥质充填，普见溶蚀孔洞，直径0.5～3cm。
-551.90～-240.30m，（T1dy4）微风化大理岩，块状构造，主要矿物成分为方解石和白云石，裂隙不发育。
武钢矿业大冶铁矿深部开采-270m水平阶段开拓工程，东西两个采区相距2km多，中间通过运输大巷连接，巷道宽2.85m。从副井掘支、-270m水平已掘巷道的渗水情况看，地下水在局部有很明显的变化。
东副井-270m水平车场掘完后，从东向西施工联络东西采区的运输大巷，在2012年10月8日开挖至11号点向17号点56.2m、73.2m、74.8m处出现10条裂隙，且沿裂隙出现大面积股状涌水，且伴有泥沙，其中掌子面右帮有6条裂隙涌水量较大，经实测最大日涌水量（总）达16.5m?/h。涌出的泥水沿裂隙倾泄而下，泥沙堵住底板炮孔，运输铁路被泥水淹没，恶化了施工环境，影响正常掘进、出碴。
2 施工方案
2.1 原因分析
从现场揭露的岩层发现，裂隙比预计的分布密集，孔隙比较大，已大于3cm；在20m长度内，已有10条明显的裂隙渗、涌水。可能的原因是-270m水平是大理岩从中风化层向微风化层转化的过渡部位，也可能是中风化岩层向下的延伸部分，因此裂隙发育与中风化层接近。
涌水的原因是-270m水平的裂隙与上部水平中风化层的裂隙连通，由于T1dy5段大理岩的富水性是极不均一的，因此有的裂隙涌水大，有的裂隙涌水小。巷道揭露后，涌水开始时伴有的泥沙是裂隙中夹有的风化胶结物被裂隙水流带出来的。
由于裂隙的连通变化大、范围广，涌水量在短期内变化小，泥沙时有时无。为保证施工的正常进行，也为保持地下水的平衡，需对巷道涌水进行治理。
2.2 处理方案
井下施工，巷道涌水，治理方式一是疏通排出，二是封闭堵水。在开始时发现有小的裂隙渗水时，采取的是疏排方式，后来随着掘进面的推进，裂隙水由渗水变成涌水夹泥沙，水量也增大，影响掘进施工。采取疏排方式已不能满足施工要求。根据类似工程的施工经验，在裂隙发育，出现涌水、泥的巷道段采用全断面注浆法进行治水。
由于掌子面的涌水量较大，为了尽快减少巷道内的水流，开始时采用后退式注浆法施工，在掘进掌子面的涌水处凿注浆孔，注浆时，巷道底板冒注浆液，涌水依旧，基本没有效果。分析原因：一是裂隙较大，二是巷道掘进爆破后，围岩裂隙增加，水流很快将浆液稀释，导致注浆液从底板裂隙中流出。因此改用分段前进式注浆法，分两小段实施注浆堵水。每分段10～12m。
采用双液注浆，根据类似工程，确定注浆参数：
水泥-水玻璃双液注浆（C-S双液注浆），用P.O42.5水泥和浓度为35～40Be′的水玻璃配制，水泥浆水灰比为1∶1。水泥浆与水玻璃体积比为1∶1。注浆施工中，根据需要，随时调整水玻璃掺量。
注浆设备选用2TGZ60/210型双液调速高压注浆泵，各孔注浆终压为2～2.5MPa。
注浆孔深2500～3000mm（根据裂隙的变化，调整注浆孔的角度，故孔深有变化），注浆孔直径Φ40。采用7655风动凿岩机打眼。
孔间距（孔口距）1200mm，巷道断面周长10.84m，需要布置注浆孔9孔。孔底距约2400mm。根据裂隙的大小，在需要时加密注浆孔。
沿断面排间距也取1200mm，布孔时与上一排孔错开，呈梅花形。
注浆管采用无缝钢管Φ34×3.5×2600，孔口1200mm不开压浆孔，其他部分管壁上每隔100mm开对称压浆孔两个，孔径Φ12。梅花式排列注浆管外露端车丝、焊接加劲箍（用Φ4mm钢筋焊接固定环）。管口处安装阀门。
3 施工工艺
根据现场情况：已掘约20m巷道壁及掌子面涌水，施工时分开进行处理。
3.1 对已掘段巷道涌水
从11#点方向向前涌水位置开始，沿巷道断面布置注浆孔，注浆孔在拱部与拱切线方向垂直。要求注浆孔与主要裂隙贯通（或者沿裂隙方向），贯通点与孔口不得小于2m，防止注浆堵塞长度不够。
注浆孔钻凿时，隔孔钻注，每一断面分两次钻孔注浆，即第一次钻孔间距2.4m，安装注浆管，注浆完成，达到凝固时间后，再在两孔中间位置钻凿新的注浆孔，安装注浆孔，进行注浆。可防止注浆孔太近，在邻孔注浆时，注浆液从邻孔冒出。
先钻凿墙孔，再钻凿拱顶孔，最后钻底板孔。
注浆管安装：注浆管插入注浆孔中后，用木楔或斜铁楔紧孔壁，封严孔口。连接注浆机，开始注浆，浆液浓度由低到高，逐渐调到设计值。注浆从底板开始，后墙，最后注拱顶的注浆孔。
3.2 掘进掌子面涌水治理
因距离掌子面远的裂隙已经被注浆封堵住了，所以掌子面的涌水更集中，水量流速更大，采用直接注浆方式，在浆液还没初凝时就被水冲出。经分析和尝试，在掌子面涌水的裂隙位置（或是探水孔的位置），钻凿两个孔深为4m的导水孔（相距注浆孔的距离），安装导水钢管（材料规格与注浆管相同，但不在管身上开压浆孔），管口安装阀门。在掌子面1m范围内，包括掌子面，沿裂隙采用快硬水泥卷填缝，将整个裂隙缝堵塞，进行墙、拱部位注浆。完成后，巷道底板清除浮碴，用300～500mm厚混凝土封堵，再钻凿注浆孔，进行注浆堵水。
在整个断面注浆完成，达到浆液凝固时间后，采用导管注浆封孔法封孔，即利用两导水管作注浆管，向管内进行注浆，达到注浆终压后，结束
注浆。
注浆结束标准以两个指标衡量：一个是注浆压力，另一个是注浆量，当注浆压力达到设计终压，双液浆吸浆量小于10L/min，稳定10min即可结束。关闭阀门，断开注浆机。
4 施工效果
因前期采用在掌子面注浆，跑浆严重，基本没有效果，经分析原因，采取以上对策后，整个注浆施工用时5d。注浆结束后，该段巷道内已无明显渗水。仅用临时水沟，靠自流排水也能满足要求，表明该段注浆堵水取得了预期效果。
5 结语
对于巷道已掘一段长度，围岩涌水增加，已不便构筑止浆墙，通过采取前进式注浆法，先治理已掘巷道段的涌水，后处理掌子面的涌水点，避免了因先堵掌子面的涌水，而使裂隙水通过裂隙扩散到其他位置，导致已掘巷道段水压增大，而已掘段又没有岩柱可作止浆墙，增加堵水困难。又因涌水量与压力不同，采取了不同的施工措施，取得了较好的治水效果，可为类似工程的治水提供借鉴。
参考文献
[1] 崔云龙.简明建井工程手册[M].北京：煤炭工业出版社，2000.
[2] 彭振斌.注浆工程设计计算与施工[M].武汉：中国地质大学出版社，1997.
作者简介：丁振华（1970-），男，武钢宏信置业发展有限公司（原武钢矿业建设有限公司）主任工程师，采矿工程师，监理工程师，研究方向：矿山井下建设、矿石开采技术管理。
（责任编辑：周 琼）
关键词：全断面注浆技术；已掘巷道涌水；分段前进式注浆；导管注浆封孔
中图分类号：TD745 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）04-0044-03
1 工程及地质概况
铁山矿区矿体底板为含水性相对较好的大理岩层，是矿区主要含水层。大冶群下部T1dy1-T1dy4，原岩以泥质灰岩为主，变质后为硅质条带大理岩，裂隙度小，岩溶不发育，含裂隙水甚少，实际上是隔水层。大冶群上部T1dy5，原岩为中厚层灰岩和白云质灰岩，变质后为大理岩和白云质大理岩，此段大理岩易受地下水淋滤，溶蚀、裂隙溶洞发育，富水性明显增大，属弱-中等富水层。
勘察表明，-240.30～-222.70m，（T1dy5）中风化大理岩，块状构造，裂隙发育。裂隙面平直，由泥质充填，普见溶蚀孔洞，直径0.5～3cm。
-551.90～-240.30m，（T1dy4）微风化大理岩，块状构造，主要矿物成分为方解石和白云石，裂隙不发育。
武钢矿业大冶铁矿深部开采-270m水平阶段开拓工程，东西两个采区相距2km多，中间通过运输大巷连接，巷道宽2.85m。从副井掘支、-270m水平已掘巷道的渗水情况看，地下水在局部有很明显的变化。
东副井-270m水平车场掘完后，从东向西施工联络东西采区的运输大巷，在2012年10月8日开挖至11号点向17号点56.2m、73.2m、74.8m处出现10条裂隙，且沿裂隙出现大面积股状涌水，且伴有泥沙，其中掌子面右帮有6条裂隙涌水量较大，经实测最大日涌水量（总）达16.5m?/h。涌出的泥水沿裂隙倾泄而下，泥沙堵住底板炮孔，运输铁路被泥水淹没，恶化了施工环境，影响正常掘进、出碴。
2 施工方案
2.1 原因分析
从现场揭露的岩层发现，裂隙比预计的分布密集，孔隙比较大，已大于3cm；在20m长度内，已有10条明显的裂隙渗、涌水。可能的原因是-270m水平是大理岩从中风化层向微风化层转化的过渡部位，也可能是中风化岩层向下的延伸部分，因此裂隙发育与中风化层接近。
涌水的原因是-270m水平的裂隙与上部水平中风化层的裂隙连通，由于T1dy5段大理岩的富水性是极不均一的，因此有的裂隙涌水大，有的裂隙涌水小。巷道揭露后，涌水开始时伴有的泥沙是裂隙中夹有的风化胶结物被裂隙水流带出来的。
由于裂隙的连通变化大、范围广，涌水量在短期内变化小，泥沙时有时无。为保证施工的正常进行，也为保持地下水的平衡，需对巷道涌水进行治理。
2.2 处理方案
井下施工，巷道涌水，治理方式一是疏通排出，二是封闭堵水。在开始时发现有小的裂隙渗水时，采取的是疏排方式，后来随着掘进面的推进，裂隙水由渗水变成涌水夹泥沙，水量也增大，影响掘进施工。采取疏排方式已不能满足施工要求。根据类似工程的施工经验，在裂隙发育，出现涌水、泥的巷道段采用全断面注浆法进行治水。
由于掌子面的涌水量较大，为了尽快减少巷道内的水流，开始时采用后退式注浆法施工，在掘进掌子面的涌水处凿注浆孔，注浆时，巷道底板冒注浆液，涌水依旧，基本没有效果。分析原因：一是裂隙较大，二是巷道掘进爆破后，围岩裂隙增加，水流很快将浆液稀释，导致注浆液从底板裂隙中流出。因此改用分段前进式注浆法，分两小段实施注浆堵水。每分段10～12m。
采用双液注浆，根据类似工程，确定注浆参数：
水泥-水玻璃双液注浆（C-S双液注浆），用P.O42.5水泥和浓度为35～40Be′的水玻璃配制，水泥浆水灰比为1∶1。水泥浆与水玻璃体积比为1∶1。注浆施工中，根据需要，随时调整水玻璃掺量。
注浆设备选用2TGZ60/210型双液调速高压注浆泵，各孔注浆终压为2～2.5MPa。
注浆孔深2500～3000mm（根据裂隙的变化，调整注浆孔的角度，故孔深有变化），注浆孔直径Φ40。采用7655风动凿岩机打眼。
孔间距（孔口距）1200mm，巷道断面周长10.84m，需要布置注浆孔9孔。孔底距约2400mm。根据裂隙的大小，在需要时加密注浆孔。
沿断面排间距也取1200mm，布孔时与上一排孔错开，呈梅花形。
注浆管采用无缝钢管Φ34×3.5×2600，孔口1200mm不开压浆孔，其他部分管壁上每隔100mm开对称压浆孔两个，孔径Φ12。梅花式排列注浆管外露端车丝、焊接加劲箍（用Φ4mm钢筋焊接固定环）。管口处安装阀门。
3 施工工艺
根据现场情况：已掘约20m巷道壁及掌子面涌水，施工时分开进行处理。
3.1 对已掘段巷道涌水
从11#点方向向前涌水位置开始，沿巷道断面布置注浆孔，注浆孔在拱部与拱切线方向垂直。要求注浆孔与主要裂隙贯通（或者沿裂隙方向），贯通点与孔口不得小于2m，防止注浆堵塞长度不够。
注浆孔钻凿时，隔孔钻注，每一断面分两次钻孔注浆，即第一次钻孔间距2.4m，安装注浆管，注浆完成，达到凝固时间后，再在两孔中间位置钻凿新的注浆孔，安装注浆孔，进行注浆。可防止注浆孔太近，在邻孔注浆时，注浆液从邻孔冒出。
先钻凿墙孔，再钻凿拱顶孔，最后钻底板孔。
注浆管安装：注浆管插入注浆孔中后，用木楔或斜铁楔紧孔壁，封严孔口。连接注浆机，开始注浆，浆液浓度由低到高，逐渐调到设计值。注浆从底板开始，后墙，最后注拱顶的注浆孔。
3.2 掘进掌子面涌水治理
因距离掌子面远的裂隙已经被注浆封堵住了，所以掌子面的涌水更集中，水量流速更大，采用直接注浆方式，在浆液还没初凝时就被水冲出。经分析和尝试，在掌子面涌水的裂隙位置（或是探水孔的位置），钻凿两个孔深为4m的导水孔（相距注浆孔的距离），安装导水钢管（材料规格与注浆管相同，但不在管身上开压浆孔），管口安装阀门。在掌子面1m范围内，包括掌子面，沿裂隙采用快硬水泥卷填缝，将整个裂隙缝堵塞，进行墙、拱部位注浆。完成后，巷道底板清除浮碴，用300～500mm厚混凝土封堵，再钻凿注浆孔，进行注浆堵水。
在整个断面注浆完成，达到浆液凝固时间后，采用导管注浆封孔法封孔，即利用两导水管作注浆管，向管内进行注浆，达到注浆终压后，结束
注浆。
注浆结束标准以两个指标衡量：一个是注浆压力，另一个是注浆量，当注浆压力达到设计终压，双液浆吸浆量小于10L/min，稳定10min即可结束。关闭阀门，断开注浆机。
4 施工效果
因前期采用在掌子面注浆，跑浆严重，基本没有效果，经分析原因，采取以上对策后，整个注浆施工用时5d。注浆结束后，该段巷道内已无明显渗水。仅用临时水沟，靠自流排水也能满足要求，表明该段注浆堵水取得了预期效果。
5 结语
对于巷道已掘一段长度，围岩涌水增加，已不便构筑止浆墙，通过采取前进式注浆法，先治理已掘巷道段的涌水，后处理掌子面的涌水点，避免了因先堵掌子面的涌水，而使裂隙水通过裂隙扩散到其他位置，导致已掘巷道段水压增大，而已掘段又没有岩柱可作止浆墙，增加堵水困难。又因涌水量与压力不同，采取了不同的施工措施，取得了较好的治水效果，可为类似工程的治水提供借鉴。
参考文献
[1] 崔云龙.简明建井工程手册[M].北京：煤炭工业出版社，2000.
[2] 彭振斌.注浆工程设计计算与施工[M].武汉：中国地质大学出版社，1997.
作者简介：丁振华（1970-），男，武钢宏信置业发展有限公司（原武钢矿业建设有限公司）主任工程师，采矿工程师，监理工程师，研究方向：矿山井下建设、矿石开采技术管理。
（责任编辑：周 琼）