摘要：帷幕注浆技术已成为矿山治水的主要技术手段之一，分析了帷幕注浆技术的概述， 介绍了帷幕注浆的成功案例、帷幕注浆监测、检验技术， 提出了帷幕注浆存在的问题和帷幕注浆技术在矿山中的应用。
关键词：帷幕注浆；矿山；治水
矿业在我国经济产业中占有较大比重，矿山的防排水问题一直都制约着矿山的发展， 特别是岩溶充水矿床地带。防排水问题解决不好增加矿山排水费用， 降低矿山经济效益；引发事故、灾害，造成生命、财产损失；影响生态环境， 致使泉水断流、水井干涸、地面塌陷， 形成公害。在疏干排水治理中， 岩溶含水层矿山由于积水量大、地下涌水量大， 造成地面塌陷， 大范围的地质环境和农田破坏， 对矿区附近工业和民用建构筑物的安全构成威胁。
1 概述
矿井水害的防治一直是煤矿安全生产过程中的重中之重，注浆堵水技术是防治矿井水害的有效手段之一。所谓注浆堵水，就是指把注浆材料制成浆液，采用高压设备将浆液压入地下设计的预定位置，使其沿岩石裂隙、松散层孔隙等通道进行扩散，待固结、硬化后堵水截流，加固松软的岩层，堵塞导水通道，起到减小或杜绝突水概率、降低或阻隔突水点涌水量的作用。而超前帷幕注浆堵水加固技术，就是通过对巷道前方施工超前钻孔进行预注浆，既封堵了突水含水层的导水通道，又使巷道前方一定范围内的围岩得到充分加固。这是煤矿巷道必须要穿过复杂水文地质条件下的富水含水层及工程地质条件差的岩层时，需要采取的一种预防矿井水害的措施。
2 帷幕注浆存在的问题
帷幕注浆技术是一门以经验为主的科学，它涉及多门学科和多种技术， 在理论上尚不成熟， 特别是矿山帷幕注浆， 由于各矿山情况不一样， 目前仅有少量的经验可借鉴。对于厚岩层建幕， 在较大范围内堵截矿床附近的地下水， 帷幕轴线长、防渗帷幕深、质量要求高、灌浆材料量多， 帷幕注浆工程量大， 帷幕造价高。帷幕注浆工程是地下工程， 与地面工程相比， 具有独立性、隐蔽性、复杂性、风险性、时效性等特点。由于地下情况复杂多变， 实际工程量， 特别是注浆量往往与设计有较大的出入。帷幕注浆建成后， 只是阻断了幕外区域地下水对矿坑补给的主要通道， 幕内地下水位仍然很高， 并未解除矿井掘采突然涌水的威胁。注浆工程的投资和效果难以估计。矿山对水防治的要求紧迫， 但帷幕注浆按常规速度施工， 需要一段时间，不能满足矿山企业时间上的要求。帷幕注浆是一复杂的系统工程， 若没有经验丰富的技术人员现场指导操作， 其中可能会出现许多诸如冒浆、串浆、压力陡升陡降等情况， 影响整个施工工期和施工质量，注浆材料在地层中隐蔽扩散， 直接判断注浆堵水效果， 在技术上很困难，流量和压力都是随时间而波动的， 单纯靠总注浆量或注浆终压来控制注浆过程， 是不科学的。
3 帷幕注浆技术在矿山中的应用
经过工程实践， 我国矿山帷幕注浆工艺成功地应用到多个矿山治水工程， 且堵水效果都很好， 保护了水资源环境， 节省了排水费用， 大幅度降低了矿石生产成本。
3.1帷幕注浆的应用及案例。某铁矿帷幕注浆堵水，该矿主要是采用以“帷幕注浆堵水为主， 结合矿坑同水平完全疏干”的综合治理技术方法。在小帷幕试验区内施工铺底注浆工程， 并利用铺底钻孔对小帷幕体进行了辅助性的补幕注浆，小帷幕区堵水效果由补幕前的53%提高到85%以上。矿区大型帷幕注浆治水工程[1] ， 采用“地面-井下联合注浆帷幕治水方案” 。该方案自始自终均采用自流注浆的新方法，简化注浆工艺， 省去注浆泵， 提高了效率。同时采用孔内爆破技术， 即注浆孔内预定位置进行孔内爆破，形成人为的网状裂隙， 使注浆孔与周围固有裂隙沟通， 达到提高岩层裂隙率和可注性， 从而达到减少注浆孔数、提高堵水效果的目的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆铁矿竖井井筒止水帷幕， 该工程采用最流行和简便的高压旋喷工艺进行设计。但高喷成孔垂直度差、接触带止水效果较差， 导致接触带及卵砾石层漏水， 旋喷桩咬合不严密等造成止水效果满足不了要求， 因此制定了采用上部旋喷下部高压注浆堵结合的施工工艺， 达到90%的止水效果。[1]帷幕灌浆试验采用“孔口封闭灌浆法”的施工工艺流程， 充分应用试验中取得的原始灌浆资料和统计成果。结果表明：灌浆试验工艺流程与地质条件相符合， 灌浆参数经过修正可直接用于生产施工。此外， 还为“孔口封闭灌浆法”在中低压、砂岩地区帷幕灌浆中的应用提供了实例。矿山帷幕注浆防治水技术， 帷幕平面布置为半封闭式， 即布置在矿区进水的主要通道和集中迳流带上， 帷幕两端延伸至隔水岩体4 /4/花岗闪长岩体中；帷幕的结构形式为半封底式。采用孔口封闭、全孔循环、自上而下分段的注浆方法， 堵水率大于60%。[2]凡口铅锌矿帷幕注浆。整个帷幕注浆均在动水条件下进行， 部分较为细小的裂隙注浆量很大， 且多次难以起压， 属于小裂隙强动水注浆。采取了隔阻浆液效果好、可泵性强的廉价材料， 如谷壳、稻草等掺杂在浆液中进行灌注， 利用这些材料容易聚集在一起堵塞过水通道的特点， 降低地下水的流速， 从而达到降低水运载能力的目的， 在部分水力梯度特别大的孔段， 则调整浆液中水玻璃的含量， 促使浆液更快地凝固。根据不同的地下出水情况， 成功地建造了不同的止浆岩盘， 运用帷幕注浆完成了隧道的堵水工作， 制止了地下水的流失。
3.2帷幕注浆治水分析。（1）注浆方案的可行性研究是决定矿山堵水效益的关键， 因帷幕注浆一次性投资较高， 工程规模较大， 要求对矿区勘探资料掌握比较准确。（2）帷幕注浆试验对注浆成果有很大的影响。对试验区域的工程地质以及水文地质条件进行了全面调查， 并且所选取的试验段要具有一定的代表性，需要开展专项试验。同时注浆实验区可以作为帷幕注浆的一个预运行阶段。（3）帷幕注浆可结合实际情况， 采用两种或多种施工工艺结合的办法， 如采用疏干法与帷幕注浆法联合。（4）注浆堵水技术的关键， 还在于对出水点补水通道的判断和注浆材料的选择。水泥-水玻璃双液浆， 因其具有凝固速度快、结实率高、凝固强度大、成本低等特点， 一直是帷幕注浆材料中的首选。（5）新方法的运用。采用新方法自流注浆， 同时采用孔内爆破技术， 形成人为的网状裂隙。
3帷幕注浆监测、检验技术。注浆施工属于隐蔽工程， 质量控制主要靠施工过程的监控， 质量检验主要依赖于各种检测方法。（1）传统的控制方式。主要有流量控制法、压力控制法等。（2）注浆过程监控技术。可动态跟踪监测注浆过程流量和压力的变化， 并且已积累了大量的实测资料， 但用这些成果解释和指导施工， 目前还缺乏有说服力的论证。（3）抽水试验， 得出帷幕区域内水量变化数值，计算堵水率；通过幕内外观测孔水位， 测量帷幕两侧水位差值来分析注浆效果。堵水率越高， 水位差越大， 注浆效果越佳。（4）钻孔无线电透视检查， 电磁波钻孔透视（ＣＴ）是采用层析成像技术， 勾画出探测剖面上大的岩溶裂隙具体位置及规模， 检测帷幕注浆质量。通过对比， 可以明显看出， 帷幕注浆后， 明显的岩溶裂隙发育带已不存在， 验证了帷幕注浆的施工质量是可靠的。地球物理勘探方法， 检查帷幕注浆前后的岩石弹性波速的变化， 验证注浆效果。
总之，超前帷幕注浆治理方案在矿山应用，同时煤矿也正在借鉴，帷幕注浆关键技术是首先查清含水层层位、导水通道、出水水压等水文条件，再通过加大注浆压力、提高扩散半径、增加注浆量等，从而达到注浆加固堵水的效果。
参考文献
[1]朱克法.帷幕注浆施工技术在隧道断层破碎带的应用[J].建筑工程学院学报，2016（3）.
[2]杜忠江.浅谈巷道过断层破碎带注浆堵水加固技术的研究与应用[J].中小企业管理与科技，2015，（3）.
[3]孙光华，王庆林.帐幕注浆在竖井掘进中的应用[J].河北理工大学学报（自然科学版），2014（3）.
[4]祝世平，王伏春，曾夏生.浅谈大红山矿帷幕注浆治水工程及其评价[J].金属矿山，2016（3）.
论文作者:张阳
论文发表刊物:《基层建设》2017年第30期
论文发表时间:2018/1/7
标签：注浆论文; 帷幕论文; 矿山论文; 技术论文; 裂隙论文; 效果论文; 浆液论文; 《基层建设》2017年第30期论文;