豎井注漿法掘進是指在有裂隙或孔隙、含水量大的岩層中，注入具有膠凝固化性能的漿材，以封閉湧水，形成隔水圍幕，在其保護下進行豎井施工的方法。注漿分預注漿和後注漿兩種方式，預注漿又分地面預注漿與工作面預注漿，而後注漿則分為壁後注漿和壁內注漿。一般根據含水層賦存條件和水文特徵。合理選擇注漿方式、漿液材料、注漿系統、設備和參數。
基本介紹
- 中文名：豎井注漿法掘進
- 外文名：Shaft grouting
- 學科：採礦工程
- 領域：能源
- 範圍：地下開採
- 作用：封閉湧水
簡介,地面預注漿,工作面預注漿,壁後注漿,壁內注漿,注漿材料,注漿系統,止漿墊,注漿參數,展望,
簡介
豎井注漿法掘進是指在有裂隙或孔隙、含水量大的岩層中，注入具有膠凝固化性能的漿材，以封閉湧水，形成隔水圍幕，在其保護下進行豎井施工的方法。注漿分預注漿和後注漿兩種方式，預注漿又分地面預注漿與工作面預注漿，而後注漿則分為壁後注漿和壁內注漿。一般根據含水層賦存條件和水文特徵。合理選擇注漿方式、漿液材料、注漿系統、設備和參數。
地面預注漿
井筒施工前，在井筒周圍由地面鑽孔注漿，形成隔水帷幕。這種注漿適用於岩層裂隙寬度大於0.3mm的距地表淺而厚的含水基岩，以及岩溶溶洞和含水砂礫層等。
工作面預注漿
井筒掘進至含水層上部約10m時。鑽孔探明含水層位置，構築混凝土止漿墊，或預留止漿岩帽，再進行注漿施工。這種注漿法適用於含水層埋藏較深，或分層間距較大，含水層有良好的隔水層。岩石裂隙寬度大於0.3mm的岩溶地層或含水砂礫層。
壁後注漿
井筒掘砌後，在井壁上鑽孔，埋管，注漿。此法適用於壁後圍岩裂隙的加固和堵水，或壁後空間充填。
壁內注漿
在井壁上鑽孔埋管，注漿孔深等於或稍大於內層井壁厚度。這種注漿法適用於雙層井壁的加固和堵水。
注漿材料
配製注漿液用的材料和改善漿液性能的各種附加劑，分懸濁液型漿材和溶液型漿材兩種。
1.懸濁液型漿材
指細微顆粒狀物質和液體組成的注漿材料，有水泥漿和水泥水玻璃漿液兩種。水泥漿配漿後水泥顆粒呈懸浮狀態，水泥漿水灰比為0.75:8.0，水灰比過大時，漿液沉澱多，穩定性差，結石率和結石體強度低，水灰比小時·漿液粘度增大，影響可注性。如漿液加塑化劑和減阻劑能提高可注性，加膨潤土或亞硫酸鹽紙漿廢液等懸浮劑和分散劑，能提高漿液的穩定性，減少沉析。純水泥漿用於裂隙寬度大於0.3mm的堅硬含水層及顆粒大於0.6mm的鬆散岩層注漿，經震動磨細水泥的粒徑。可注入更細小的裂隙。
水泥水玻璃漿液，是以水泥和水玻璃為主劑的懸濁型漿材。其特點是兩種漿材混合後，其凝結時間可以控制在幾十秒至幾十分鐘。可用於堵大水或充填注漿，一般採用雙液注漿系統。
2.溶液型漿材
指溶質為固體而溶於水的，或溶質本身為液體或溶液的注漿材料。是以各種有機及無機化學材料為主劑的漿材。常用的有水玻璃類、脈醛樹脂類、聚氨脂類、丙烯酞胺類等漿材。
水玻璃類漿材與酸、鹼或金屬鹽反應，可生成凝膠。水玻璃鋁酸鈉漿材可用於粉砂地層注漿，丙烯酞胺類槳材粘度小具有良好的滲透性，凝膠時間可準確控制在幾十秒到幾十分鐘，聚氯脂類漿材屬高分子漿材，遇水反應後，粘度逐漸增大，並產生二氧化碳氣體，反應物體體積膨脹數倍，產生二次滲透，在有流動水的條件下固結性能很好，腺醛樹脂類槳材，注漿效果尚佳，但因甲醛、脈素等有刺激味，不利於施工。
注漿系統
把漿液壓注到地層裂隙或孔隙內的工作系統，由注漿機械、儀表、管路和閥門等組成。分單液及雙液注漿系統兩種。
止漿墊
用於工作面注漿時封閉含水層。防止反漿和安設注漿導向管所構築的混凝土結構。有球面型和平底型兩種。墊的厚度取決於注漿壓力、井筒半徑及混凝土材料性能，一般為1.5-3.0m。
注漿參數
包括注漿壓力、漿液注入量和漿液擴散半徑。
(1)注漿壓力以注漿泵產生的動力，使漿液在岩層裂隙中擴散、充塞和壓實，一般按注漿深度的0.2-0.25倍水壓作為注漿終壓。
(2)漿液注入量在注漿壓力作用下充塞於地層裂隙或孔隙內的漿液總量口可按注漿的有效擴散半徑、注漿段高度、裂隙或孔隙率。充填係數等來計算。
(3)漿液有效擴散半徑漿液在注漿壓力推動下，在岩層裂隙或孔隙內的最小擴散範圍，可根據試驗或經驗數據確定。
展望
注漿法套用於豎井掘進已有百餘年歷史。1885年蒂詹斯成功地採用地面預注漿法掘進井筒，並取得了專利。從此在世界許多國家逐漸得到廣泛套用。英國、南非和前蘇聯在注漿技術方面居於領先地位。在注漿工藝、設備材料等方面都得到發展。中國在70年代研究出C-S雙液漿及其他高分子化學漿材，注漿法正向少孔、高壓、深孔的方向發展。
