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摘要：随着国民经济的发展，隧道和大型矿山建设越来越多，这就必然涉及竖井井筒掘砌工程，而竖井掘砌工程难免会遇到突发涌水，文章以山东东平石河王铁矿副井工程实践为例，从施工角度浅析静水注浆施工工艺。 关键词：静水注浆；注浆技术参数；压水试验
一、工程概况
东平石河王铁矿位于山东省泰安市东平县梯门乡石河王村，距东平县城16km。该区地处东平湖东侧10km，地势北西高；南东低，为剥蚀低山丘陵。矿区含水层主要为寒武系灰岩和泰山岩群黑云变粒岩。
二、治水方案确定
副井井筒掘砌工程在施工至-9m高程时，突发涌水，涌水量超过100m3/h。由于事发突然，井下设备无法及时撤离，被迫浸入水中，由于施工单位资金比较紧张，无力承担架设新的排水管路及其设备所需的费用，根据工程现场实际情况，决定采取静水抛渣封底注浆治水施工方案。
（一）静水抛渣注浆方案工艺流程
1．在井下无法撤离设备的情况下，预埋∮108高压胶管注浆管1根。
2．在井筒水位近自然水位的条件下，从地面向井筒内下毛石（100mm～300mm），厚1米，再注入单液浓水泥浆。
3．连续注单液水泥浆至下抛的石渣空隙及涌水通道中，将水挤走，自行胶结骨料。
4．将井壁四周及出水部位充填密实，达到封水目的。
5．养护7～10天后，即进行试排水检查与排水，直至将井内水排净。
6．水泥浆采用水灰比0.75：1～1：1浓浆，加速凝剂和防水膨胀剂。
7．此方案主要目的是先封住水，为下一步砼封底注浆施工方案做好基础。
（二）砼封底注浆施工方案工艺流程：
1．首先将工作面积水排干，出矸清底。
2．铺设滤水层0.5米，预留内径108mm注浆管8个。
3．浇筑混凝土止浆垫1.00m。
4．在无淋水条件下，止浆垫洒水养护3～7天，有水适当延长养护期。
5．利用预留的注浆管进行滤水层加固注浆，滤水层的注浆压力（即孔口表压）为静水压力的1.3～1.5倍。
6．注浆完毕，养护2～3天，转入掘进施工。
（三）主要施工设备
1．排水设备：吊泵两台，流量≥50m3/h，扬程≥200m，备用两台。
2．电动注浆泵50型一台，200～250 l/min。KD-100型深孔钻机一台。
三、注浆施工
（一）工作面预注浆施工准备工作
包括工作面砌筑人工止浆垫，搭设钻机工作平台，注浆泵站等。
1．工作面砌筑人工止浆垫：工作面预注浆时，为保证浆液在压力下沿裂隙有效扩散、并防止从工作面跑浆，采用工作面砌筑人工止浆垫的方法。
2．搭设钻机工作平台：在止浆垫（井底工作面）利用凿井小吊盘，搭设钻机（注浆）作业平台，钻机底座固定在吊盘上，一端斜撑在井壁上固定。
3．注浆泵站设置：水泥浆液搅拌站设置在井口地面，注浆泵、储浆池、清水池设置在井下小吊盘上。水泥浆液、水玻璃、清水通过专设的输送管道下放到工作面。
（二）注浆孔布置
原则上按8孔设计，沿井筒周围均匀布置，现场视注浆情况再行适当加密。孔位距净井壁0.8m，径向斜孔钻进成孔，开孔直径Ø108mm，终孔直径Ø108mm，钻孔倾角86°，终孔孔间距4.12m，钻孔斜长30m。
（三）注浆方法选择
注浆采用全孔一段式注浆方法。即成孔后，采用止水器封孔后对全孔段进行注浆。
为加大浆液扩散半径，增强注浆封水效果，注浆以单液注浆为主，双液封孔为辅。
（四）注浆技术参数确定
1．压水试验：为了检查注浆泵、管路等是否正常，冲洗管路、岩石裂隙中的泥浆及充填物，畅通注浆通道，提高浆液结石体与岩石裂隙面的粘结强度及抗渗能力，并根据压水试验取得的泵压和吸水量结果，确定注浆参数，检查注浆效果，每个注浆孔正式注浆前及最后一个注浆孔注浆完毕，均须进行压水试验，做法是：
注浆前先用一台泵压清水，其流量由小逐渐增大，当钻孔耗水量大、泵的流量虽已全量，而压力仍然很低时，则可采用两台泵压水，尽量使压力控制在比注浆终压高0.5MPa左右，压水时间一般10～20min，复注20～30min，在破碎或大裂隙岩层中，取用较短的压水时间。根据压水试验记录资料，利用下式计算单位钻孔吸水量：
q=Q/H（L/min/m）
式中：Q—压水最大压力时的流量，L/min
H—注浆段高，m
注浆后压水试验采用一台泵，其结果可作为鉴定注浆效果的依据之一。
注浆完成后，也可以通过打检测孔做压水试验来鉴定注浆效果。
2．水泥浆液。选用普硅P.O32.5R水泥配制，浆液浓度（水灰比）2︰1～0.6︰1，浆液具体浓度根据压水试验结果选用。
3．水玻璃浆液。选用模数2.6～2.8，波美度38～40的水玻璃浆液，水泥—水玻璃双液浆配比根据压水试验选用。
4．注浆压力：注浆终压P终=2～3P静水。
5．浆液的调配。
（1）根据压水试验单位吸水量，确定注浆浆液起始配比和浓度。
（2）在初期注浆压力条件下，吸浆量为吸水量的80％，可视为正常，否则调浓或调稀一级。
（3）当压力不变，连续注入30分钟后吸浆量不变，可调浓一级；
（4）当压力缓缓上升，吸浆量逐渐减少为正常，一直达到终压按结束注浆标准结束。
（5）注浆过程中应及时按上述要求调整双液配比和水泥浆液浓度。根据本次所配备的注浆泵实际情况，双液配比的调整可以通过及时换级变档和管路节流来实现。在实际操作中，须设专人观测记录双液的不同消耗量，根据所需配比和浓度，随时调整注浆泵，保证双液按比例混合注入。
6．单孔注浆结束标准：正常条件下，每一次注浆中，注浆压力由小逐渐增大，注浆流量由大到小，当注浆压力达到设计的泵压时，吸浆量为15～20L/min，稳定20min，即为该孔结束注浆标准。
7．全段結束注浆标准：在每一段工作面预注浆工作完成后，综合各孔放、压水实验资料，注浆材料消耗统计表，各孔注浆终压、终量统计表，经综合评价验收后，即可结束该段注浆。
四、效果验证通过在东平石河王铁矿副井掘砌工程的运用，效果还不错，注浆完成后，打开止浆垫发现不仅埋入井下的设备大都完好，维修一下还可继续使用，而且注浆达到预期效果，这就为我们以后减少设备投资，选择经济合理的施工方案提供了新的思路。
参考文献
[1]赵兴东．井巷工程．北京：冶金工业出版社，2010．
[2]李长权，杨建中．井巷设计与施工．北京：冶金工业出版社，2008．
[3]卢义玉．井巷工程设计与施工．北京：科学出版社，2010．
作者简介：王常吉（1981- ），男，山东滕州人，山东省黄金工程建设监理中心助理工程师，研究方向：土木工程。
一、工程概况
东平石河王铁矿位于山东省泰安市东平县梯门乡石河王村，距东平县城16km。该区地处东平湖东侧10km，地势北西高；南东低，为剥蚀低山丘陵。矿区含水层主要为寒武系灰岩和泰山岩群黑云变粒岩。
二、治水方案确定
副井井筒掘砌工程在施工至-9m高程时，突发涌水，涌水量超过100m3/h。由于事发突然，井下设备无法及时撤离，被迫浸入水中，由于施工单位资金比较紧张，无力承担架设新的排水管路及其设备所需的费用，根据工程现场实际情况，决定采取静水抛渣封底注浆治水施工方案。
（一）静水抛渣注浆方案工艺流程
1．在井下无法撤离设备的情况下，预埋∮108高压胶管注浆管1根。
2．在井筒水位近自然水位的条件下，从地面向井筒内下毛石（100mm～300mm），厚1米，再注入单液浓水泥浆。
3．连续注单液水泥浆至下抛的石渣空隙及涌水通道中，将水挤走，自行胶结骨料。
4．将井壁四周及出水部位充填密实，达到封水目的。
5．养护7～10天后，即进行试排水检查与排水，直至将井内水排净。
6．水泥浆采用水灰比0.75：1～1：1浓浆，加速凝剂和防水膨胀剂。
7．此方案主要目的是先封住水，为下一步砼封底注浆施工方案做好基础。
（二）砼封底注浆施工方案工艺流程：
1．首先将工作面积水排干，出矸清底。
2．铺设滤水层0.5米，预留内径108mm注浆管8个。
3．浇筑混凝土止浆垫1.00m。
4．在无淋水条件下，止浆垫洒水养护3～7天，有水适当延长养护期。
5．利用预留的注浆管进行滤水层加固注浆，滤水层的注浆压力（即孔口表压）为静水压力的1.3～1.5倍。
6．注浆完毕，养护2～3天，转入掘进施工。
（三）主要施工设备
1．排水设备：吊泵两台，流量≥50m3/h，扬程≥200m，备用两台。
2．电动注浆泵50型一台，200～250 l/min。KD-100型深孔钻机一台。
三、注浆施工
（一）工作面预注浆施工准备工作
包括工作面砌筑人工止浆垫，搭设钻机工作平台，注浆泵站等。
1．工作面砌筑人工止浆垫：工作面预注浆时，为保证浆液在压力下沿裂隙有效扩散、并防止从工作面跑浆，采用工作面砌筑人工止浆垫的方法。
2．搭设钻机工作平台：在止浆垫（井底工作面）利用凿井小吊盘，搭设钻机（注浆）作业平台，钻机底座固定在吊盘上，一端斜撑在井壁上固定。
3．注浆泵站设置：水泥浆液搅拌站设置在井口地面，注浆泵、储浆池、清水池设置在井下小吊盘上。水泥浆液、水玻璃、清水通过专设的输送管道下放到工作面。
（二）注浆孔布置
原则上按8孔设计，沿井筒周围均匀布置，现场视注浆情况再行适当加密。孔位距净井壁0.8m，径向斜孔钻进成孔，开孔直径Ø108mm，终孔直径Ø108mm，钻孔倾角86°，终孔孔间距4.12m，钻孔斜长30m。
（三）注浆方法选择
注浆采用全孔一段式注浆方法。即成孔后，采用止水器封孔后对全孔段进行注浆。
为加大浆液扩散半径，增强注浆封水效果，注浆以单液注浆为主，双液封孔为辅。
（四）注浆技术参数确定
1．压水试验：为了检查注浆泵、管路等是否正常，冲洗管路、岩石裂隙中的泥浆及充填物，畅通注浆通道，提高浆液结石体与岩石裂隙面的粘结强度及抗渗能力，并根据压水试验取得的泵压和吸水量结果，确定注浆参数，检查注浆效果，每个注浆孔正式注浆前及最后一个注浆孔注浆完毕，均须进行压水试验，做法是：
注浆前先用一台泵压清水，其流量由小逐渐增大，当钻孔耗水量大、泵的流量虽已全量，而压力仍然很低时，则可采用两台泵压水，尽量使压力控制在比注浆终压高0.5MPa左右，压水时间一般10～20min，复注20～30min，在破碎或大裂隙岩层中，取用较短的压水时间。根据压水试验记录资料，利用下式计算单位钻孔吸水量：
q=Q/H（L/min/m）
式中：Q—压水最大压力时的流量，L/min
H—注浆段高，m
注浆后压水试验采用一台泵，其结果可作为鉴定注浆效果的依据之一。
注浆完成后，也可以通过打检测孔做压水试验来鉴定注浆效果。
2．水泥浆液。选用普硅P.O32.5R水泥配制，浆液浓度（水灰比）2︰1～0.6︰1，浆液具体浓度根据压水试验结果选用。
3．水玻璃浆液。选用模数2.6～2.8，波美度38～40的水玻璃浆液，水泥—水玻璃双液浆配比根据压水试验选用。
4．注浆压力：注浆终压P终=2～3P静水。
5．浆液的调配。
（1）根据压水试验单位吸水量，确定注浆浆液起始配比和浓度。
（2）在初期注浆压力条件下，吸浆量为吸水量的80％，可视为正常，否则调浓或调稀一级。
（3）当压力不变，连续注入30分钟后吸浆量不变，可调浓一级；
（4）当压力缓缓上升，吸浆量逐渐减少为正常，一直达到终压按结束注浆标准结束。
（5）注浆过程中应及时按上述要求调整双液配比和水泥浆液浓度。根据本次所配备的注浆泵实际情况，双液配比的调整可以通过及时换级变档和管路节流来实现。在实际操作中，须设专人观测记录双液的不同消耗量，根据所需配比和浓度，随时调整注浆泵，保证双液按比例混合注入。
6．单孔注浆结束标准：正常条件下，每一次注浆中，注浆压力由小逐渐增大，注浆流量由大到小，当注浆压力达到设计的泵压时，吸浆量为15～20L/min，稳定20min，即为该孔结束注浆标准。
7．全段結束注浆标准：在每一段工作面预注浆工作完成后，综合各孔放、压水实验资料，注浆材料消耗统计表，各孔注浆终压、终量统计表，经综合评价验收后，即可结束该段注浆。
四、效果验证通过在东平石河王铁矿副井掘砌工程的运用，效果还不错，注浆完成后，打开止浆垫发现不仅埋入井下的设备大都完好，维修一下还可继续使用，而且注浆达到预期效果，这就为我们以后减少设备投资，选择经济合理的施工方案提供了新的思路。
参考文献
[1]赵兴东．井巷工程．北京：冶金工业出版社，2010．
[2]李长权，杨建中．井巷设计与施工．北京：冶金工业出版社，2008．
[3]卢义玉．井巷工程设计与施工．北京：科学出版社，2010．
作者简介：王常吉（1981- ），男，山东滕州人，山东省黄金工程建设监理中心助理工程师，研究方向：土木工程。