深孔注浆在疆锋铁矿斜井开拓中的应用

摘 要：本文笔者以疆锋铁矿为实例，结合该地的地质特征，探讨了深孔注浆在铁矿斜井开拓中的应用相关问题。

关键词：深孔注浆；疆锋铁矿；应用

疆锋铁矿箕斗斜井设计长度471m，倾角-23°，巷道净宽3.5m，净高3.31m。斜井位于矿区南端橡胶林山坡一侧，掘进过程中涌水频发，设备被淹。频繁的涌水一方面不利于掘进工程顺利开展，另一方面水量流失过多会造成橡胶水减产，影响矿农关系。当井筒长度达到288m时，涌水量逐渐增大，实测单孔见水60m3/h以上，难以强行掘进，经过各方反复论证，决定采用深孔注浆方式封堵水源。

一、地质特征

箕斗斜井穿过的底层主要是大勐龙群下段第三层（Ptdm1-3），在xxm时和矿区最大断层F10斜交。大勐龙群下段第三层（Ptdm1-3）主要由变粒岩、斜长片岩、石英片岩、角闪岩，局部夹大理岩透镜体组成，矿区内厚度为55.60-256.10m，岩（矿）层节理、裂隙发育，含水组地下水赋存空间以风化裂隙为主，构造裂隙次之，深部裂隙联通性差，富水弱。F10断层断层呈北东-南西向展布，倾向97-177°（南东），平均倾向139°；上陡下缓，倾角73-89°，平均倾角80°，總体为向南东陡倾斜的正断层。纵向切穿了大勐龙群下段第三层（Ptdm1-3）、第四层（Ptdm1-4）地层及印支期辉绿岩（βμ51）。断层破碎带由构造角砾和含碳质断层泥组成，角砾呈棱角状，角砾成分以斜长片岩、石英片岩为主，次为斜长变粒岩。

二、堵水方案设计

（一）本次注浆长度40m，之后工作面每向前推进35m分段预注浆堵水。

（二）考虑到当前迎头围岩破碎，为确保注浆时围岩不垮塌，所以在工作面设置止浆墙，止浆墙厚度3m，并埋置3根直径108mm的导水套管，顶部焊接法兰盘，数根直径25mm的注浆管，以便进行压水实验。做压水实验时应观察水压及井壁情况，若出现井壁来压现象应立即停止实验，并对止浆墙加固处理。

（三）注浆孔结构：注浆孔开孔直径110mm，孔深6m，埋设直径108mm的带法兰盘的套管。裸孔钻进，终孔直径75mm，孔深40m。在钻进过程中若出现大量涌水影响钻进时，即停止钻进，开始注单液浆，凝固后扫孔复钻。注浆孔共布置11个，布置集中在水量大的顶部和右帮，孔距50cm～100cm不等，距边帮50cm左右。钻孔布置及参数见如下图表。

（四）注浆顺序：先从水量比较大的顶板和右边帮开始，隔孔注浆，留两孔的中间孔作为检查孔。具体顺序为4、8、2、7、11、3、9、10、1、5、6。

三、注浆施工

（一）钻孔技术要求：（1）以设计孔深为参照。要求钻孔偏斜≤1°（2）在钻进施工过程中要认真观察各种简易水地质现象并认真准确的做好相关记录记录。包括：钻孔内岩石破碎、松软、掉钻（等位置，若遇涌水，则要记录涌水位置、并实测涌水量，记录涌水颜色、含杂物情况以及水变清时间。提钻前、下钻前各测量一次水量和水压（开孔口阀30分钟后测）。

（二）注浆设备：注浆设备使用新购置的2TGZ-60/120型注浆泵1台，单液浆制浆设备利用现有的JL200型搅拌机。注浆泵和搅拌机放在斜井口左侧的工业场地上。在注浆机一侧开挖一个有效容积3m×2m×0.3m（深）的池子用于搅拌浆液。

（三）注浆浆液：注浆液分为单液浆和双液浆，单液浆原则采用四级浆液，浆液配比（重量比）Ⅰ级为4（水）：1（水泥）；Ⅱ级为3：1；Ⅲ级1.5：1；Ⅳ级为1：1。在实际操作施工中，遇到较大的破碎带时可适当水灰比。

双液浆采用标号425的普通硅酸钙水泥及40～45波美度的水玻璃配制，水泥浆与水玻璃的体积比为1：0.4～1：1。实际应用中双液浆仅用于孔口封堵，用量较小。

（四）注浆：注浆方式采用下行式注浆法，起始浓度的应用Ⅰ级，注入60分钟后，无压力变化，水泥浓度改为Ⅱ级，逐步达到Ⅲ级为主力浆液，注浆压力达到后封孔浓度为Ⅳ级。注浆过程中井下留2人观察是否有跑浆及钻孔相互串浆现象，并作好详细记录（跑浆、串浆位置等）。发现问题及时电话联系井口操作人员。在浆液浓度提高过程中，操作人员要时刻留意压力表，若出现压力明显升高则应降低浆液浓度。注浆必须连续进行不得中断。根据压力的变化适时地调整给浆量，防止突然升压堵塞进浆通道达不到应有扩散半径。当压力达到8MPa时，维持15min以上，即可停止注浆，或者出现单位消耗量<5L/min时可以停止，注浆结束时，要同时关闭孔口闸阀，实施孔内保压。关阀与停泵要做到同步进行，以防止浆液回流和造成管内短路瞬时高压。关阀结束注浆后，要继续观测记录孔口压力表的失压过程，每5min记录一次，直至失压为零后，孔口注浆人员方可撤离现场。

注浆过程中要认真做好记录，记录内容包括：（1）注浆前钻孔的涌水量﹑涌水位置﹑水压、水的颜色。（2）每一次注浆的起止孔深。（3）压水情况。（4）浆液配比与转换使用情况（每30分钟测试记录一次）；（5）浆液注入量（每60分钟记录一次）、水泥消耗量（每120分钟记录一次）。（6）注浆压力（每60分钟记录一次）。

四、结语

深孔探水注浆后，基本摸清了出水位置及断层破碎带位置，并且有效的将涌水量降低到5m3/h左右，给工人施工带来便利，也不会造成矿农关系紧张。本轮深孔注浆为后两次深孔注浆积累了大量宝贵经验，在疆锋矿区普遍存在涌水断层裂隙的条件下，本次经验值得推广借鉴。

参考文献

[1] 陈海远，于正兴，朱权洁，西曰峰.深孔注浆堵水技术在矿井恢复中的应用[J].采矿技术，2012，06：37-40.

作者简介：唐加祥，玉溪大红山矿业有限公司。