巷道注浆工艺

1、巷道注浆技术第一节概述巷道注浆是指地下工程中的水平巷道，倾斜巷道，主要石门以及大的碉室在穿越断层破 碎带、裂隙含水层、流砂层或冒落破碎带时，为了堵水或加固所进行的注浆工作。 根据工程地质、水文地质条件和注浆的目的，巷道注浆可分为三类。一、堵水注浆 有下列情况之一者，需要进行堵水注浆。 巷道接近裂隙含水层或导水断层，已经预测出前方地层含水丰富，水压高，水量大， 并有突水威胁时，需要进行工作面预注浆。 在巷道掘进期间或正常使用期内，突然发生大量涌水，而现有的排水设备可以将水排 干而不至于淹井时，需要进行工作面后注浆。 巷道掘进以后，淋水量大或有集中突水，影响巷道正常使用时，需要进行壁后注浆、 壁内注浆或深孔围岩注浆。巷道注浆所使用的注浆材料大多是单液水泥浆和水泥一水玻璃双液浆，必要时加 入适量的化学添加剂，以控制浆液的流程和凝胶时间，化学注浆使用较少。在工艺方面， 不同的水文地质条件和突水特征，有其不同的工艺特点和施工程序，但都以封堵突水为 目的。应用工作面预注浆技术，在巷道周边围岩体内，造成一个隔水帷幕，使巷道能够 顺利掘进。应用先打止水垫而后注浆的办法，堵截、隔离、充填涌水通道，达到堵

2、水的 目的。而对于巷道大面积淋水，甚至看不到明显突水点的情况时，则需要实施壁后注浆 或深孔围岩注浆，才能封堵突水。在施工过程中，营造止浆层，安全钻进注浆孔是至关 重要的。通常采用强有力的措施营造止浆层，防止在高压注浆的过程中产生漏浆。有时 需要采取孔口管并装阀门的办法，防止钻进中突然涌水，必要时还要采取孔口设置密封 器或钻杆止退措施。二、加固注浆有下列情况之一者，需要进行加固注浆。1、巷道穿越风化带，岩层松软易碎。2、巷道穿越断层破碎带或其他构造复杂地带，有岩石冒落的威胁或发生大面积冒顶的 危险。3、巷道受动压或集中应力影响，发生严重的变形破坏，断面缩小，局部冒顶而无法继 续使用。加固注浆材料大多是单液水泥浆，只有在浆液漏失量较大时才使用水泥一水玻璃双液 浆。经过工作面预注浆，可以使巷道周围破碎的岩石重新固结，提高围岩的完整性和稳 定性，改变其力学性能，达到加固巷道之目的。应用后注浆技术，也可以充分充填围岩 体内的原生裂隙和次生裂隙，固结围岩，而后进行扩巷，使之重新投入正常使用。三、充填注浆 充填注浆主要应用于掘进工作面附近发生冒顶、片帮或巷道超挖，形成过水通道，并存 在冲击地压，巷道

3、面临跨落破坏等情况。充填注浆使用的材料视充填体大小而定。当充填体很大，形成大的冒落空间或空洞时， 应先向充填空间打钻、下管、利用混凝土喷射机喷入石子、砂子作为骨料，然后再注入 水泥浆与骨料结合进行充填加固。注浆压力低、注浆流量大是充填注浆的主要特点之一。 近些年来，在地下工程施工中，对巷道注浆技术的需求呈上升趋势，和地面注浆相比， 巷道注浆具有注浆系统简单，注浆设备小，辅助时间短，投资少、见效快等优点。一般 来说，封堵同样大小的突水，巷道注浆费用仅是地面注浆费用的 1/31/5。所以深受施 工单位欢迎。在工程实践中，巷道注浆技术已经解决了大量的实际问题。著名的大瑶山 隧道，穿越十多条大的断层，尤其是9#断层，水量大，破碎带宽，施工难度大，使用注 浆技术，实现了很好的技术经济效果。北京地铁、上海地铁和广州地铁，在施工中，多 次遇到软弱地层，使用预注浆和后注浆技术，问题都得到顺利解决。在我国煤炭系统， 巷道注浆技术的应用非常广泛。20 世纪6070年代，各矿区逐步掌握了人工浇筑止浆 垫封堵集中突水、壁后注浆，壁内注浆等常规的注浆技术； 8090 年代，工作面炮眼 注浆法得到了很快的发展，多

4、孔小孔、多孔长段钻注工艺取得了显著的成果，采用联合 导水，营造止浆层，深孔围岩注浆配以高效速凝的注浆材料封堵大面积高压散水取得了 圆满成功，基本解决了长期以来被认为散水难治的问题。但是也应该看到，巷道注浆技 术远没有得到普及。据了解，许多矿区煤矿井下存在集中突水和散水的情况很多。有些 是认识方面的不同，认为堵水不如疏放，长期疏放，付出很大的经济代价。有些明知长期排水费用惊人，使得企业在激烈的市场竞争中难以承受，但由于对巷道注 浆堵水技术认识不够，没有及对采取正确的注浆堵水措施，或错过了最佳的堵水时机， 或长期排水造成较大的经济损失。更有甚者让其长期淹井，停止施工或生产，损失更大。 所以认真学习、研究、发展和推广巷道注浆技术任重而道远。第二节突水水源和突水原因分析在制定巷道注浆堵水方案之前，全面正确地调查分析突水水源和突水原因，了解突水机 理是非常重要的。只有对水源的基本状况，如水的蕴藏量、补给水源、涌水通道、涌水 大小、涌水压力等有了清楚的了解，并正确客观地做出评价，才能综合各方面的因素， 制定切实可行的堵水方案，达到事半功倍之目的。一、地下水的分类 地下水赋存于岩土层的空隙中，并在其

5、间运动，由于不同地区的自然条件、地理因素和 地质条件不同，因而影响到地下水的化学成分、物理性质、循环条件及其动态等方面， 使地下工程穿越的各类岩层中存在不同类型的地下水。了解各类地 下水的赋存状况加、埋藏规律和运动规律，对于分析巷道突水的水源及其原因，很有必 要。（一）按埋藏条件对地下水进行分类1、上层滞水 上层滞水是埋藏在离地表不深的饱气带中局部隔水层上的重力水。上层滞水一般 分布不广，雨季出现，旱季消失。其动态变化，与气候及水文因素的变化密切相关。由 于上层滞水距地表较近，直接受降雨补给，补给区与分布区一致。一般只有当饱气带厚 度较大时，上层滞水才易出现，当其下部隔水层范围较广时，上层滞水存在的时间也较 长。通常，上层滞水是在饱气带中的孔隙、裂隙或岩溶溶洞内及具有局部隔水层（粘性土透 镜体）上形成。因此其分布范围有限，厚度小，水量少，季节性存在。2、潜水喷射机喷入石子、砂子作为骨料，然后再注入水泥浆与骨料结合进行充填加固。 注浆压力低、注浆流量大是充填注浆的主要特点。近些年来，在地下工程施工中，对巷道注浆技术的需求呈上升趋势。和地面注浆相比， 巷道注浆具有注浆系统简单，钻孔工作量小

6、，注浆设备小，辅助时间短，投资少、见效 快等优点。一般来说，封堵同样大小的突水，巷道注浆费用仅是地面注浆费用的 1/3 1/5,所以深受施工单位欢迎。在工程实践中，巷道注浆技术已经解决了大量的实际问题。 著名的大瑶山隧道，穿越十多条大的断层，尤其是9#断层，水量大，破碎带宽，施工难 度大，使用注浆技术，实现了很好的技术经济效果。北京地铁、上海地铁和广州地铁， 在施工中，多次遇到软弱地层，使用预注浆和后注浆技术，问题都得到顺利解决。在我 国煤炭系统，巷道注浆技术的应用非常广泛。！20 世纪 6070 年代，各矿区逐步掌握 了人工浇筑止浆垫封堵集中突水、壁后注浆、壁内注浆等常规的注浆技术；20 世纪 60 70 年代，工作面炮眼注浆法得到了很快的发展，多孔小孔、多孔长段钻注工艺取得了 显著的成果。采用联合导水，营造止浆层，深孔围岩注浆配以高效速凝的注浆材料封堵大面积高压散 水取得了圆满成功，基本解决了长期以来被认为散水难治的问题。但是也 应该看到，巷道注浆技术远没有得到普及。据了解，许多矿区煤矿井下存在集中突水和 散水的情况很多。有些是认识方面的不同，认为堵水不如疏放，长期疏放，付出很大的

7、 经济代价。有些明知长期排水费用惊人，使得企业在激烈的市场竞争中难以承受，但由 于对巷道注浆堵水技术认识不够，没有及时采取正确的注浆堵水措施，或错过了最佳的 堵水时机，或长期排水造成较大的经济损失。更有甚者让其长期淹井，停止施工或生产， 损失更大。所以认真学习、研究、发展和推广巷道注浆技术任重而道远。第三节突水水源和突水原因分析在制定巷道注浆堵水方案之前，全面正确地调查分析突水水源和突水原因，了解突水机 理是非常重要的。只有对水源的基本状况，如水的蕴藏量、补给水源、涌水通道、涌水 大小、涌水压力等有了清楚的了解，并正确客观地做出评价，才能综合各方面的因素， 制定切实可行的堵水方案，达到事半功倍之目的。一、地下水的分类 地下水赋存于岩土层的空隙中，并在其间运动，由于不同地区的自然条件、地理因素和 地质条件不同，因而影响到地下水的化学成分、物理性质、循环条件及其动态等方面， 使地下工程穿越的各类岩层中存在不同类型的地下水。了解各类地下水的赋存状况、埋 藏规律和运动规律，对于分析巷道突水的水源及其原因，很有必要。（一）按埋藏条件对地下水进行分类1、上层滞水 上层滞水是埋藏在离地表不深的饱气带

8、中局部隔水层上的重力水。上层滞水一般 分布不广，雨季出现，旱季消失。其动态变化，与气候及水文因素的变化密切相关。由 于上层滞水距地表较近，直接受降雨补给，补给区与分布区一致。一般只有当饱气带厚 度较大时，上层滞水才易出现，当其下部隔水层范围较广时，上层滞水存在的时间也较 长。通常，上层滞水是在饱气带中的孔隙、裂隙或岩溶溶洞内及具有局部隔水层（粘性 土透镜体）上形成。因此其分布范围有限，厚度小，水量少，季节性存在。2、潜水 潜水是埋藏在地表以下第一个隔水层之上且具有自由水面的重力水。（1）潜水的特征 潜水在自然界分布很广，一般埋藏在第四纪松散沉积层的孔隙中，以及坚硬基岩的裂隙 及可溶岩的岩溶溶洞内。潜水的自由表面，称潜水面。潜水面至地表的距离，称潜水埋 藏深度，自潜水面至隔水层顶面的距离，称潜水含水层厚度。潜水面上任一点的标高， 称该点的水位。根据埋藏条件，潜水有以下特征： 水面以上一般无隔水层存在，含水层可通过饱气带与地表相通。因此，大气圈和地表 的各种气象、水文条件等的变化，可直接影响潜水的动态变化。 水主要由大气降水、凝结水和地表水补给，在多数情况下补给区与分布区一致。潜 水面不承

9、受静水压力，为无压水。 水只能在重力作用下，由潜水位较高处向潜水位较低处流动。 潜水是巷道涌水的重要水源之一。（2）潜水的补给、径流和排泄条件 一般情况下，大气降水的渗入是补给潜水的主要水源。当大量降雨或融雪水渗入地下后， 含水层水量迅速增加，表现为潜水位的上升。通常当降水时间长、强度适中、或植被发 育及地面坡度较缓时，不易形成地表径流而沿地表面流走，也不致很快蒸发，因而有利 于降水的渗透，利于潜水的补给；反之，则不利于降水的渗透及潜水的补给。某些情况下地表水也是潜水的补给来源之一，这种情况多见于大河下游地区和河流中、 上游的洪水期间。地表水补给潜水的水量，决定于河水水位与潜水水位的高差、洪水的 延续时间和河流的流量及含水层透水性等。在较少情况下，承压水也能补给潜水。 潜水总是沿着一定方向由高水位向低水位处流动，最后在地形低洼处以下降泉形式出露 地表或直接补给地表水，从而结束其径流过程。这种由地下水补给地表水的排泄方式为 水平排泄。潜水在运动过程中，不断受到蒸发，尤其在干旱地区潜水还未出露地表几乎 全被蒸发。潜水的径流条件较好，经常补给河流，以水平排泄为主；在平原和河流下游 地区，潜水的径流条件较差，埋藏也较浅，易蒸发，以垂直排泄为主。3、承压水 承压水是充满于两个隔水层间的含水层中的重力水，它又称为自流水。（$1）承压水的形成 承压水的形成主要决定于构造条件，在适当的地质构造条件下，无论孔隙水、裂隙水和 岩溶水都可以形成承压水。最适宜形成承压水的构造条件有向斜（或盆地）构造和单斜 构造。形成承压水的向斜构造或盆地构造，在水文地质学中称为自流盆地。在向斜（或盆地） 构造中，含水层的顶板为其上部隔水层的底界面，含水层的底板为其下部隔水层的顶界 面，含水层出露在向斜构造的两翼（图91 ）。图中， I 区的位置较高，并接受大气降水 或地表水的补给，为补给区；渗入的水沿着含水层流动，在较低的另一翼II区以泉的形 式出露于地表，补给潜水或补给地表水，因而“区为排泄区；补给区与排泄之间的 m 区， 其内地下水充满整个含水层，承受静水压力，称为承压区。当钻孔或巷道穿越含水层顶 板

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