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1、第二章：注浆法施工 一、概述注浆技术是矿山建设中凿井、治水的要紧方式之一，也是地下工程中地层改良的重 要手腕。注浆法是将浆液注入刀岩土的间隙，裂隙或空洞中，浆液经扩散，凝固，硬化 以减少岩土的渗透性，增加其强度和稳固性，达到岩土加固和堵水的目的。注浆法永久改变了岩土的性质，岩土强度提高，稳固性增强，而冻结法中的冻结壁 是临时改变岩土的性质，冻结解冻后岩土又恢复到原先的性能。一、注浆分类分类方式很多，可按注浆时刻，浆液注入形态，将浆液材料类型，主将目的等进行 分类，矿山注浆通常按注浆工作与矿山掘砌工序的前后时刻顺序分类：预注浆、后注浆（r地面预注浆1改变围岩性质进行预注浆1工作面预注浆加固（施工
2、地址不同）后注浆壁后注浆治水方法（注浆位置不同）壁内注浆 J （封水与加固）二、注浆法在矿山中的应用一、国外：1882年南非第一次应用工作面预注浆开凿井筒1885年德国又成功地采纳地面预注浆开凿井筒1925年荷兰采纳水玻璃浆液注浆，开始了化学注浆的历史。注浆法在英、法、南非、美、加拿大、德国及苏联应用普遍。6070年代，英国有 80%煤矿井筒采纳注浆技术，注深达1657m，南非注浆深度达1700m多，苏联78年用 注浆法凿井占煤矿用特殊施工总进尺的75%。二、国内：我国50年代初期开始成功应用注浆法，60年代开始应用水泥一水玻璃 浆液及其它化学浆液。55年代新汶张庄矿主井第一次采纳工作面注浆，
3、58年峰峰薛村矿主井副井采纳地 面预注浆。目前，注浆技术在矿山中应用及其普遍，注浆深度已达900m，注浆技术即可用于 井筒工程，为了减少井筒涌水，加速凿井速度，对所有含水层进行预注浆施工，也可对 破碎地层，高应力大地压地层进行堵水加固，能够说，对所有地下工程都可采纳注浆技 术。二、注浆材料正确选择注浆材料是实现岩土改良、完成注浆工程的关键，因为它直接阻碍注浆工 艺进程，注浆成效及注浆工程的本钱和工期。一、注浆材料分类一、对理想注浆材料的要求 粘度低，流动性好，可注性好。 具有可调剂操纵的凝固时刻 结石率高，强度大，抗渗透性好。 稳固性好 价钱低，来源丰硕，不污染环境，对人体无害。二、注浆材料分
4、类：单液水泥浆I水泥水玻璃双浆液，水泥浆液 无机类水泥粘土浆J水玻璃类Jr丙烯酰胺类、有机类J 铭木素类化学浆液1 聚氨脂类f脲醛树脂类二、注浆材料的要紧性能粘度、渗透能力、凝固时刻，渗透系数、抗压强度 一、粘度H浆液流动时，液体分子间彼此作用而产生阻碍运动的内摩擦力，粘度大小阻碍浆液扩散半径、注浆压力和浆液流量等。.H t R! Pt QI尸 工/ 麒曲线要求:浆液粘度具有可调剂性，通常有两种类型：&购，曲线II单液水泥浆15140s1经常使用浆液粘度：水泥一水玻璃15140s丁水玻璃类 （34）X10-3Pas侦化学类（几百）X10-3Pas二、渗透性一一注入岩层的难易程度的指标，通经常使
5、用浆液可能注入砂层的最大 粒径来表示，mm。单液水泥浆 mmV 水泥水玻璃mm化学类mm3、凝胶时刻一一参加反映的全数成份，从混合时起，直到凝胶发生，浆液再也不 流动为止的一段时刻。h .min.要求：能随意调剂，并能准确操纵。祖/ 单液水泥浆 615 h/水泥水玻璃十几秒几十分钟化学类 刹时几十分钟一4、渗透系数一一浆液固化后，结石体抗渗性强 弱的 指标，cm/sT-单液水泥浆10-110-3 cm/s水泥水玻璃 10-210-3 cm/s化学类 10-210-6 cm/s五、抗压强度一一浆液固化后，结石体的极限抗压强度，Mpa单液水泥浆 1025 Mpa水泥水玻璃520 Mpa化学类10
6、Mpa三、几种要紧浆液一、单液水泥浆一一以水泥为要紧成份，添加必然量外加剂，用水调制而成，用单 液方式注入的浆液。水泥一一一般硅酸盐水泥，矿渣硅酸盐水泥，级、级成份，C水玻璃（Na2O nSi2O）可缩短浆液凝胶时刻，加入量3%。、外加剂 氯化钙（CaCl2）加入量5%。） 减水剂12%，减少水灰比，使浆液变稀。 硅粉（SiO2）颗粒细（水泥的1/100），对水泥有活化 作用，和增强作用，可增加结石体密度， 抗渗性好，34%。I粉煤灰，煤渣，砰石粉一一充填作用。水灰比 经常使用特点：结石体强度高，25Mpa，工艺简单，但结石率低75%，凝固时刻长615h， 且难以操纵。二、水泥水玻璃双液浆（C
7、S浆液）以水泥，水玻璃为要紧成份，外加Ca（OH）2、Na2HPO4等外加剂配置而成。 特点一一克服了水泥浆液凝固时刻长，且凝固施工不易操纵、结石率低等缺点， 又具有了水泥浆液强度高等优势，工艺相对复杂。 水泥一一一般硅酸盐水泥，级、级，水灰比 水玻璃（Na2O nSi2O）泡化碱，经常使用模数与浓度表示水玻璃的参数模 数M=/Na2O,二氧化碳遇氧化钠的物质量之比。模数大小对注浆阻碍较大，M小，SiO2含量低，凝胶物，且结石体强度低，注浆要 求模数M =较为适宜。浓度通经常使用波差度BQ表示，一样注浆用3045BQ，市场上5056 Beo 配比一样：水泥浆越浓，凝固越快（水灰比小）水玻璃越稀
8、，反映越快。水泥与水玻璃的体积比1：1： 1随水玻璃用量较少，凝固时刻缩短。3、化学浆液P97101自学特点:化学浆液，结石体强度低，本钱昂贵，要紧用于堵水，应用较少。四、浆液材料的选择依照地质条件和施工目的而定。一、基岩裂隙含水层注浆一一用量大，要求有较高的强度（堵水为主）采纳单液水泥浆或水泥水玻璃浆液。二、松散冲击层泥浆（含水砂层）要紧堵水与加固属于挤压注浆，较少孔隙率：粗砂层一一水泥水玻璃浆液；其它一一化学浆。3、特殊地层（破碎带，断层）一一裂隙间隙大，用量大，主若是充填加固。粗骨料+水泥浆粗骨料+水泥水玻璃浆粗骨料一一细砂、炉渣、粉煤灰、粘土等。4、选择上优先考虑水泥浆一水泥水玻璃一化
9、学浆 强度高，廉价，材料来源广，工艺简单。 3、注浆设备注浆泵，搅拌机，止浆塞，混合器等。一、注浆泵一一输送浆液的动力设备要求：有足够的压力，泵压 倍最大注浆压力 有足够的流量，适应大流量注浆要求 双液注浆时，能保证两液的比例关系 流浪与压力相对稳固经常使用注浆泵：一、YSB250/120液力调力注浆泵最大注浆压力12Mpa，流量250L/min，适用于地面预注浆。二、2MJ3/40型隔膜计量注浆泵压力4Mpa，流量3m3/h。双液注浆用，适用于工作面预注浆。3、其它注浆泵压力 15Mpa ,50L/min 压力 3Mpa ,150L/min 压力，m3/h,50L/minTBW50/15泥浆
10、泵TBW150/30泥浆泵KOBJ矿用防爆砂浆泵HB50/15活塞式灌浆泵二、搅拌机一一拌浆设备要求：浆液搅拌均匀，保证持续供浆 搅拌能力与注浆能力相适应。三、止浆塞四、混合器4、地面预注浆井筒开凿之前或地下工程开凿之前，从地面钻孔到含水层，利用地面的注浆设备将浆液压送到注浆孔含水层中，以封堵裂隙，隔间水力联系的一种注浆方式。适用于裂隙含水层厚度较大，距地面深度较浅，或层厚不大，但层数较多的情形下。一、注浆工程设计（一）注浆深度及段高划分一、注浆深度一一注浆孔的终孔深度，依照含水层的埋藏深度确信。应穿过注浆范 围的含水层全厚伸入不透水层10m以上。二、注浆段高一一一次注浆深度，段高大，钻孔与注
11、浆工序重复次数少，工期短，但注浆成效差。依照岩层裂隙性及含水量大小，一样按裂隙特性划分:宽度（mm）初注（m）复注（m）细裂隙3304050100中裂隙3620304050大裂隙613102030破碎地层1341010(二)注浆参数一一注浆压力，浆液注入量，浆液扩散半径，注浆孔个数。一、注浆压力一一是浆液克服流动阻力，进行扩散，充塞和压实的能量。注浆泵压：=()H受注点到静水位的水扬高度，通经常使用注浆深度代 替。注浆应选泵压力P= p,地面预注浆要紧操纵泵压。二、单孔浆液注入量一一指一个注浆孔的受注段注入的浆液量。裂隙注浆单孔注入量q。冗R 2H门以q = Xm3/孔m式中：门岩层裂隙率，门
12、=3%。a浆液在裂隙内的有效充填系数，a=人 浆液损失系数，人=m结石率，m=R浆液有效扩散半径，H注浆段高总注入量 Q=nq m3 事实上先注入孔量大，后注孔量小，并非均匀。关于含水砂层，q=兀R2Hnc其中：n砂层孔隙率，3040%c修正系数，c = 3、注浆孔个数(同心圆等距离布置在井径内外) 井内布孔 n =川2)L 井内布孔N = S + 21)LD井筒净径，A孔距井径间距，A=D1井筒荒井，A1孔径距荒井的间距，A1 = 0 一样布置69个孔，L=()R裂隙连通性差，井径小，采纳井外布孔。裂隙连通性好，裂隙发育，井径大，采纳井内布孔。4、浆液扩散半径有效扩散半径浆液扩散（流失）的范
13、围一一扩散半径浆液充填堵水的扩散范围一一有效扩散半径R R与注浆压力、裂隙大小、注浆材料有关。关于单液水泥浆而言：注浆压力（MPa）裂隙宽度（mm）扩散半径R （m）2103025（三）注浆方式一一分段注浆一、分段下行式一一（自上而下注浆式）从地面开始，自上而下钻一段孔，注一段浆，在同一段内先钻孔后注浆，每注一段 浆，后继续下延钻孔与注浆如此交替进行，直到设计的最终注浆深度，然后再从下向上 复注。特点：上段已注浆，下段注浆时不跑浆。 注下段时，上段已复注，成效好。 钻注交替，工期长。二、分段上行式一一（自下而上注浆方式）注浆孔一次钻到注浆终深，利用止浆塞进行自下而上的分段注浆。止浆塞一一橡胶止
14、浆塞，靠机械压力使止浆塞产生横向变形，与孔壁挤紧，使孔内 注浆段与未注浆段分开。特点钻孔一次到底，施工速度快。需用止浆塞，且对地层条件要求严格，局限性大。适用条件：岩层坚硬，孔壁完整的稳固岩层中，且竖向裂隙不发育。3、一次注全深一一注浆孔一次钻到注浆终深，然后对全深进行一次注浆。施工简单，工期较短，但段高大，成效差。二、注浆钻进 注浆孔许诺偏斜率%，注浆深度大于500m时，e1%。 取芯钻进，以判明岩层裂隙发育与散布状况，确信注浆参数，取芯率：坚硬岩层8090% ；破碎岩层70%。三、注浆施工（一）注浆前的预备工作一、设备安装一一钻孔同时进行地面预注浆，搅拌机、地面管路等安装，调试并进 行管路耐压实验，要求管路耐压为注浆终压的倍，钻孔后下放注浆管，止浆塞和混合器 等。二、压水实验在注浆前向孔内压注清水，时刻1020min，压力比注浆终压高。压水实验目的：检查止浆塞的止浆成效。 测定钻孔吸水率，核实岩层的透水性，选择
