第６３卷第６期 ＤＯＩ：１０．３９６９／Ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－４１７２．２０１１．０６．０１０ 有 色 金 属（矿山部分） ２０１１年１１月 壁后注浆技术在尾矿库溢洪井隧道修护中的应用 付学会，侯克鹏 （昆明理工大学，昆明６５００９３） 摘要：针对铜街大沟尾矿库溢洪井隧道井壁出现渗漏、涌泥的现象，分析研究其渗漏的原因，提出壁后注浆 堵漏防渗处理措施。通过浆液充填和胶结围岩的空洞和裂隙，在巷道的外围形成完整的注浆帷幕，有效地将地下 含水层的涌水、涌泥封堵于壁后，同时还起到加固井壁的作用，避免因巷道失稳冒落而出现突发性事故，保证尾矿 库安全运行。根据实际状况合理选择注浆材料、技术参数、施工工艺等，通过工程实际应用，效果显著。 关键词：壁后注浆；壁后空洞；注浆工艺 中图分类号：ＴＤ２６５．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—４１７２（２０１１）０６—００４３－０４ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｂａｃｋｗａｌｌ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｓｐｉｌｌｗａｙ ｗｅｌｌｓ ｔｕｎｎｅｌ ＦＵ Ｘｕｅｈｕｉ。Ｈ０Ｕ Ｋｅｐｅｎｇ （Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００９３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓｅｅｐａｇｅ ａｎｄ ｇｕｓｈｉｎｇ ｍｕｄ ａｐｐｅａｒｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｗａｌｌ ｏｆ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｓｐｉｌｌｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ ｉｎ Ｔｏｎｇｊｉｅ Ｄａｇｏｕ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｐｏｎｄ，ｗｅ ａｎａｌｙｚｅ ａｎｄ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎｓ ｏｆ ｓｅｅｐａｇｅ，ａｎｄ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｂａｃｋｗａｌｌ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｐｌｕｇｇｉｎｇ ｓｅｅｐａｇｅ—ｐｒｏｏｆｉｎｇ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｌｅａｋａｇｅ ｃｌｏｇｇｉｎｇ．Ｔｈｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ ｏｆ ｃａｖｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｃｒａｎｎｉｅｓ ｗｉｔｈ ｓｌｕｒｒｙ ｃａｎ ｆｏｒｍ ａ ｗｈｏｌｅ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｃｕｒｔａｉｎ ａｒｏｕｎｄ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅ１．Ｉｔ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｃａｎ ｐｌｕｇ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｍｕｄ ｏｕｔｓｉｄｅ ｔｈｅ ｇｒｏｕ— ｔｉｎｇ ｃｕｒｔａｉｎ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅ ｔｈｅ ｗａｌｌ，ａｎｄ ａｖｏｉｄ ｔｈｅ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｕｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｉｎｂｒｅａｋ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ａｎｄ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ．Ｔｈｅ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈ— ｎｏｌｏｇｙ ａｒｅ ｃｈｏｓｅｎ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｓｔａｔｕｓ，ａｎｄ ｒｅｍａｒｋａｂｌｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｃｈｉｅｖｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂａｃｋｗａｌｌ ｇｒｏｕｔｉｎｇ；ｂａｃｋｗａｌｌ ｃａｖｉｔｙ；ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 作为一种后注浆技术，壁后注浆已被广泛应用 于地下工程的水害治理和地层加固中。我国煤炭行 业自２Ｏ世纪５０年代初首次采用井壁注浆堵水以 来，已逐步开发了许多新型注浆材料、注浆工艺、注 浆专用设备和配套机具，使注浆技术有了很大的发 展和提高。而水泥浆单液注浆工艺因其材料易购、 成本较低、工艺简单、污染小以及加固、堵水效果好 等优势，在壁后注浆中应用最为广泛ｌ＿】］。如在盾构 隧道施工过程中，壁后同步注浆技术的目的是尽早 后注浆技术广泛用于地表沉降控制、井筒水害治理、 巷道修复与壁后防渗堵水等。在铜街大沟尾矿库溢 洪井隧道工程修复中，提出了壁后充填注浆技术，有 效地将隧道井壁的涌水、涌泥封堵于壁后，同时还起 到了加固井壁的作用。 １ 工程概况 该工程地处于铜街大沟尾矿库构造侵蚀“Ｖ”型 沟谷中，沟谷走向近Ｎ２７。Ｗ，沟底宽约３．０～１３．０ 填充地层、减少地基沉降量、保证环境安全、确保管 片衬砌的早期稳定性和间隙的密封性。作为衬砌防 水的第一道防线，提供长期、均质、稳定的防水功能； 作为隧道衬砌结构加强层，具有耐久性和一定强度。 因此，盾构隧道壁后同步注浆是决定盾构隧道能否 ｍ。沟谷切割较深，谷底标高９６４．５９ ｍ，两岸坡度 较陡。右岸坡坡度５８。～８３。，植被较发育，局部为基 岩裸露；左岸坡坡度５７。～８２。，植被不发育，为基岩 裸露及少量灌木，局部为碎、块石土。铜街大沟尾矿 库溢洪井位于大沟的右岸，隧道在使用过程中井壁 稳定的关键性工序之一Ｌ２］。在复杂地质条件下，壁 作者简介：付学会（１９８７一），男，硕士研究生，采矿工程专业，主要研 究方向为地下采矿工程。 出现涌水、漏泥等情况，本着安全与环保的原则，避 免因壁后空洞导致巷道围岩失稳的突发性事故，需 对隧道渗漏段进行防渗堵漏加固处理。结合工程实 际情况，设计采用溢洪井隧道壁后充填注浆技术。 ４４ 有 色 金 属（矿山部分） 第６３卷 据收集的工程地质测绘及勘探工程资料得知， ２＃、３ 、４ 溢洪井所处地层从上往下依次为植物 层、粉质黏土；强风化层二云斜长片麻岩；中风化层 二云斜长片麻岩；微风化层二云斜长片麻岩。其中 植物层、粉质黏土为强透水层；强风化层二云斜长片 ２ 注浆施工 ２．１注浆方案 沿溢洪井隧道注浆段均匀布孔，在同一断面 （２ ｍ×２ ｍ）钻孔埋设注浆花管，注浆孔与断面斜交 麻岩为中等透水层；中风化层二云斜长片麻岩为主 打人，以增加浆液扩散范围和避免井壁破坏。眼排 距２．５～３ ｍ，每排５个眼或７个眼，根据工程实际 渗漏情况，选择不同的布孔方式（见图１）。按设计 要求钻孔，采用风镐打眼，孑Ｌ径３０ ｍｍ，孔深１．５ ｍ。 要含水层，富含裂隙水。经过实地考察论证得知，该 工程井壁出现渗漏水、漏泥，呈淋水状态的主要原因 是由于溢洪井隧道砌体质量差，壁后出现空顶空帮 现象，浇灌不密实、空洞、裂隙导致岩层裂隙水与孔 孔口打好后应及时埋管，注浆管采用 ２５ ｍｍ的无 隙水相互沟通，以渗流的形式涌人井筒，经过讨论决 缝钢管加工而成，一头为外丝扣，一头为马牙扣，并 定采取溢洪井隧道壁后充填注浆，通过浆液充填和 打成花孔，注浆小孔１ ｍｍ。埋设注浆管前，在马牙 胶结围岩的空洞和裂隙，切断出水段与上部裂隙水 扣上缠上麻绳，用大锤打人钻孔内，然后用水泥水玻 的水力联系，在巷道的外围形成完整的注浆帷幕［３］， 璃塑胶泥将注浆管和井壁之间的孔隙糊堵严密，粘 达到堵漏防渗加固的目的。 结牢固。 图１ 溢洪井隧道壁后注浆子Ｌ示意图 Ｆｉｇ．１ Ｗａｌｌ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｂｅｈｉｎｄ ｈｏｌｅ ｉｎ ｏｖｅｒｆｌｏｗｉｎｇ ｆｌｏｏｄ ｗｅｌｌｓ ｔｕｎｎｅｌ ２．２注浆参数及材料选择 壁后注浆的实质是利用泵压将浆液充填到壁后 较大空隙内，使破碎矸石胶结成一个整体，浆液充填 微小裂隙，阻止井壁的风化和吸水软化，有效地将地 下水含水层的涌水封堵于壁后；且浆液渗透到裂隙 中使整体重新胶结在一起，起到了加固围岩的作 用 ］。注浆材料主要采用水泥浆液，根据实际情况 掺一定的水玻璃，用量为水泥用量的３％［５ ；水灰比 控制在０．５：１至０．８：１，注浆压力控制在２．５ ＭＰａ以内，以使浆液充分扩散开来，在壁后形成一 个密闭圈，达到堵漏防渗的目的。 ３ 注浆工艺 ３．１工艺流程 图２注浆施工工艺流程 注浆施工工艺流程见图２。 Ｆｉｇ．２ Ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｌｏｗ ｄｉａｇｒａｍ ３．２施工方法 注浆设备选择ＫＢＹ一６０／７０液压注浆泵，如图４所 按设计要求布置注浆孔，如图１所示，把注浆接 示；注浆顺序纵向采用间隔注浆、同一断面由拱底向 头与注浆管露头外丝扣相接即可开始注浆，如图３。 第６期 付学会等：壁后注浆技术在尾矿库溢洪井隧道修护中的应用 ４５ 拱顶的顺序注浆、先注侧壁孔、后注顶部孔的原则。 水泥采用Ｐ．０４２．５普通硅酸盐水泥，水泥浆的水灰 比为０．５：１至０．８：１，注入时先稀后浓，每孔要 连续注浆，注浆时当出现压力不升、进浆量不减时， 应逐渐加大浆液浓差；反之，应降低。要对吸浆量和 压力进行及时观测，发现异常立即处理。注浆压力 大小取决于注浆孔静水压力、裂隙发育程度及井壁 的实际承压能力，然而工程最大静水压力只作为注 浆设备选择的依据，注浆设计不确定注浆初压、常 压、终压及其保持时间，以满足浆液能够顺利注人的 最低注浆压力为实际注浆压力口］。该工程在通过实 际压水试验及本着经济合理的原则，注浆压力选择 控制在２．５ ＭＰａ，同时注浆在拱顶中心角１８０。以内 应确保注浆质量。 图３注浆施工图 Ｆｉｇ．３ Ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ 图４ ＫＢＹ－－６０／７０液压注浆泵 Ｆｉｇ．４ ＫＢＹ一６０／７０ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｐｕｍｐ ３．３注浆结束标准 壁后注浆技术的目的是使井筒周围一定范围内 形成效果较好的隔水帷幕，阻挡含水层水及裂隙水 进入井筒，为此注浆结束标准为单个注浆孔内压力 缓缓上升达到设计注浆终压时注浆孔不进浆，而且 停止注浆一段时间后，打开孔口阀门不出水，若出水 应继续注浆，必要时加大注浆压力以达到上述要求。 溢洪井隧道井内注浆段结束标准：隧道内注浆 段含水层已无出水点，井壁无渗水现象。 ３．４注意事项 １）跑浆：注浆过程中发生跑浆、窜浆时，可采取 缩短凝固时间，或在跑浆的裂隙中用木楔、麻线等物 塞嵌或配合水泥一水玻璃塑胶泥封堵。必要时采用 间歇方式注浆封堵围岩跑浆裂隙。停泵２Ｏ～３Ｏ ｍｉｎ，使水泥浆有一个停止流动、固化的时间，然后 再次开泵注浆，如此反复进行，必要时加入粗砂、石 渣、棉纱、水玻璃等充填大裂隙。 ２）严格按水灰比进行浆液配制，参照相关试验 研究，壁后注浆浆液应具备如下工程特性Ｌ６］：（１）具 有良好的充填性，可控；（２）良好的和易性和流动性， 离析少；（３）稠度，不易被地下水稀释；（４）稳定性好， 不分层，满足长距离输送要求；（５）早期强度；（６）体 积收缩率和渗透系数要小；（７）无公害，价格便宜。 浆液的凝固时间要根据注浆孔的涌水量、井壁裂缝 的大小、壁后的连通情况来确定。当注浆孑Ｌ的涌水 量大，凝固时间要长些，反之则缩短。凝固时间要通 过水泥浆与水玻璃之间配比控制。注浆时要注意观 察井壁、注浆泵及管路，若发生异常情况及时处理。 浆液浓度现场配制。注浆泵在注浆前先进行空荷运 转，并按设计进行打压试验。 ３）控制注浆压力，注浆开始前先压力冲孑Ｌ，了解 地层特性。准确判断井壁涌水来源和水流通道是解 决溢洪井隧道井壁渗漏问题的根本保证，经分析该 溢洪井隧道井壁渗漏是由于岩层裂隙水与孔隙水相 互沟通，以渗透的形式涌人井筒，为此采用壁后充填 注浆的方式沿断面形成一个密闭圈，将地下含水层 的涌水、涌泥封堵于壁后。注浆开始时应认真分析 井壁渗漏情况，当井壁大面积渗漏，且无明显集中出 水点时，应布置泄压孔泄压，迫使浆液向泄压孔方向 扩散，以增大浆液扩散范围和避免井壁被破坏。 ４）浆液的扩散方式与周围土质、施工工艺、浆液 性质、注浆压力、地下水等多种因素有关 ］，可通过 调整浆液浓度、添加速凝剂、间断式注浆等措施有效 控制浆液的扩散半径。 ５）每次注浆应确认注浆喷嘴处连接牢固，当停 止注浆时方可拆除孔口管的连接装置，避免喷浆伤 人；注浆结束后应立即用清水冲洗机器及注浆管，防 ４６ 有 色 金 属（矿山部分） 第６３卷 止浆液残留凝固堵塞。 高井壁抗压强度，有利于降低巷道失修率，延长使用 ４ 注浆效果 年限，提高了整个尾矿库的抗灾能力，同时具备安全 高效、低成本的特点。 本工程工期历时３１ ｄ，完成了铜街大沟尾矿库 参 考 文 献 ２＃、３ 、４ 溢洪井隧道渗漏段壁后充填注浆堵漏防 Ｅ１３罗大贤，杨正东．低压限量壁后注浆技术［Ｊ］．煤矿设计，２００１ 渗工作，总计完成２＃、３ 、４ 溢洪井注浆段长度３３ （２）：２９—３Ｏ． Ｅ２３邓宗伟，陈建平，冷伍明．盾构隧道壁后注浆作用机理的计算 ｍ，井内注浆孔８Ｏ个，水泥用量１３８ ｔ。注浆结束后 研究［Ｊ］．塑性工程学报，２００５，１２（６）：１１４—１１７． 井壁壁面干燥，不潮湿、不滴水，解决了注浆前井壁 Ｅ３３徐贵南，侯广尧．壁后注浆在振兴煤矿井底车场的应用［Ｊ］．中 淋水、渗水、涌泥等问题，注浆达到了较好的预期效 州煤炭，２０１０（３）：６８—６９． Ｅ４３韩立军，李仲辉，王秀玲．ｕ型钢与喷网支护壁后充填注浆加 果。 固［Ｊ］．山东科技大学学报：自然科学版，２００１（１）：６５—６８． ５ 结语 Ｅ５３《岩土注浆理论与工程实例》协作组．岩土注浆理论与工程实 例［Ｍ］．北京：科学出版社，２００１：１２－１６． 本次注浆成功的实践证明，壁后注浆技术是治 Ｅ６３郑东升．壁后注浆对地表沉降的影响试验研究［Ｊ］．山西建筑， ２Ｏ１０（１８）：３３５－３３６． 理巷道井壁渗水、涌泥、涌水等的有效措施。可以有 Ｅ７３叶飞，朱合华，何川Ｉ．盾构隧道壁后注浆扩散模式及对管片的 效地根治井壁淋涌水，通过充填胶结作用，进一步提 压力分析ＥＪ３．岩土力学，２００９（５）：１３０７—１３１２． （上接第４２页） ２）每个注浆孔都可获得３ ｍ左右的有效扩散， 工程学院院报，１９９７，１３（１）：５９—６４． 巷道周围的锚注孔连起来，则在巷道周伺形成了一 Ｅ３３高大钊．岩土工程的回顾与前瞻ＥＭ３．北京：人民交通出版社， ２００１． 个连为整体的灌注桩群，它可以有效地保护巷道的 ［４］秦德先，范柱国．铜坑矿９２号矿体及其顶板圃岩工程地质调 周边稳定。 查研究报告ＥＲ３．２００４． ３）通过试验，确定了合理的施工技术参数、锚 ［５］韦方景，陈何．铜坑矿细脉带特大事故隐患区环境监测与控 制技术ＥＪ３．有色金属（矿山部分），２００９，６１（４）：６２—６５． 注加固工艺、加固效果检测和安全措施等，这对整个 Ｅ６３王湖鑫，陈何，孙忠铭．地下残矿回收方法研究［Ｊ］．矿冶， 工程的施工效果有非常重要的影响。 ２００８，１７（２）：２４—２６． ４）利用ＳＹ一１型声波测试仪等采用超声波速 ［７］秦秀山，梁飞林．金竹山矿区软岩掘进中注浆技术的应用［Ｊ］． 有色金属（矿山部分），２ｏ１０，６２（６）：６－８． 对比法进行了现场加固效果评价，结果表明对破碎 ［８］陈何，韦方景．铜坑矿细脉带特大事故隐患区火区治理技术 矿柱的高压锚注加固取得了较好的效果。 与工程实施ＥＪ３．中国矿业，２００９（１１）：５２—５５． 综合分析可知，锚注技术对铜坑矿破碎矿柱的 Ｅ９３孙兆明．不稳固岩层中的巷道掘进与支护实践ＥＪ３．有色金属 加固具有显著的效果。 （矿山部分），２００９，６１（４）：１７—１８． ＥｌＯ３ 王万秋，梁志荣，史世杰，等．大巷严重破坏段围岩加固技术 参 考 文 献 研究ＥＪ３．能源技术与管理，２００６（１）：２７—２８． ［１］吴徽，王中奎．注浆技术应用及发展［Ｊ］．辽宁交通科技， Ｅｌ１３熊厚金．国际岩土锚固与灌浆新进展ＥＭ３．北京：中国建筑 ２００４（１０）：８２—８４－ 工业出版社，１９９６． ［２］王杰，杜嘉鸿，陈守庸．注浆技术的发展与展望［Ｊ＝］．沈阳建筑