淺談帷幕注漿在尾礦庫山體防滲治理工程中的應(yīng)用

魏晨曦

（銅陵有色礦產(chǎn)資源中心，安徽 銅陵 244000）

1 尾礦庫基本概況

安徽境內(nèi)某尾礦庫南側(cè)山體發(fā)生了尾礦水滲漏事件。滲漏出水點(diǎn)距離尾礦庫南側(cè)山體約1km，庫內(nèi)水位標(biāo)高在+110m左右，出水點(diǎn)標(biāo)高在+43m左右，滲漏量在450m3/h～500m3/h。

2 尾礦庫場地地層條件

庫區(qū)出露的地層為三疊系中統(tǒng)南陵湖組（T2n）和分水嶺組（T2f），其巖性主要為薄—中厚層狀大理巖。巖脈均作北西向分布，其巖性主要為花崗斑巖脈、閃長斑巖巖脈，受平推小斷層組及裂隙控制，走向45°，切割北西向巖脈。場地水文地質(zhì)條件簡單，地下水主要有二種類型：第一類為賦存于殘坡積土中的上層滯水，其補(bǔ)給來源主要為大氣降水及地表散水。第二類為賦存于下覆基巖巖溶裂隙承壓水。

3 治理方案

治理方案采用帷幕灌漿防滲，治理分區(qū)進(jìn)行。每區(qū)先施工地表抬動觀測孔，孔距50m，孔深以相鄰灌漿孔計。再施工灌漿孔。后續(xù)灌漿孔先施工下游排灌漿孔，后施工上游排，每排孔按Ⅰ序孔、Ⅱ序孔，Ⅲ序孔的序次進(jìn)行施工。檢查孔待灌漿孔全部施工完畢后進(jìn)行。

4 鉆孔施工

4.1 灌漿孔施工方法及設(shè)備選用

（1）灌漿孔施工方法。為保質(zhì)、保量和按時完工，可選取氣動潛孔錘無芯鉆進(jìn)成孔工藝，它具有鉆進(jìn)效率高、鉆孔質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，開孔鉆入基巖1.0m后，下入地質(zhì)鋼管作為孔口管，然后用0.5:1的濃水泥漿進(jìn)行固管止水，并檢查止水效果。孔口管埋設(shè)之后，分段鉆進(jìn)分段壓水、灌漿。灌漿孔施工過程中要密切注意防止鉆孔偏斜。

（2）設(shè)備選用。①鉆進(jìn)設(shè)備選用潛孔錘鉆機(jī)無芯鉆進(jìn)，配大型空壓機(jī)，檢查孔及先導(dǎo)孔要取芯編錄，采用液壓勘察鉆機(jī)。②液壓勘察鉆機(jī)鉆進(jìn)用泵采用泥漿泵，沖洗液為清水。

4.2 灌漿鉆孔施工技術(shù)要求

（1）鉆機(jī)安裝要平穩(wěn)、對正、連接螺紋要牢固，桅桿和立軸中心與孔位中心、天車中心在同一條直線上，孔位偏差小于20cm。

（2）開孔鉆至基巖1.0m，下入套管，并用0.5：1的濃水泥漿封固牢靠，待凝48小時，確保套管底部和周圍用水泥固結(jié)好，以防止基巖灌漿時，漿液通過套管底部及外圍進(jìn)入第四系或冒出地表而無法加壓灌注淺部巖溶。

（3）灌漿孔采用潛孔錘無芯鉆進(jìn)，先導(dǎo)孔、檢查孔回轉(zhuǎn)清水鉆進(jìn)，不得使用泥漿。

（4）鉆孔偏斜度：換徑位置或地層破碎、巖性變化大的部位應(yīng)加密測斜，最終孔底偏差小于1m。測量方式為點(diǎn)測、直讀。頂角測量精度為±0.1°，分辨率0.01°，方位角測量精度為±4°（頂角1°～5°）。遇特殊情況下加密測斜，如果發(fā)現(xiàn)孔斜超標(biāo)立即進(jìn)行糾斜。

（5）灌入漿液初凝后應(yīng)及時掃孔，減少重復(fù)鉆進(jìn)，提高成孔率，減少偏斜。

（6）做好鉆孔簡易水文地質(zhì)觀測工作，按回次或每班至少應(yīng)觀測地下水動水位和鉆孔沖洗液消耗量一次，鉆孔終孔或遇裂隙溶洞漏水應(yīng)停鉆觀測地下水靜止水位。

（7）為了獲得鉆孔巖石的透水性資料，所有鉆孔均須自上而下分段做壓水試驗(yàn)，根據(jù)鉆探實(shí)際情況可適當(dāng)調(diào)整。壓水試驗(yàn)采用單點(diǎn)法，試驗(yàn)壓力取相應(yīng)深度注漿壓力的80%，或孔口壓力表的表壓值不大于1MPa，段長第一段2m，第二段3m，以下各段5m。

5 灌漿施工

灌漿孔施工采用從上至下分段施工，分段壓水灌漿，灌漿方式采用孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)、自上而下分段灌漿或采用純壓式灌漿施工方式。

5.1 鉆孔沖洗

當(dāng)決定鉆進(jìn)孔段需灌漿時，必須立即進(jìn)行鉆孔沖洗工作，鉆孔沖洗的目的是清除鉆孔中的殘留巖粉和巖石裂隙中所充填的粘土雜質(zhì)等物質(zhì)。沖洗結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)為：回水管的水潔凈后再延續(xù)10min，總沖洗的時間不少于30min，對個別特殊情況還要增加沖洗時間。

5.2 壓(注)水試驗(yàn)

壓(注)水試驗(yàn)的目的是為了了解注漿孔各灌漿段巖層的透水性，以確定漿液配比，是選擇初始注漿濃度的依據(jù)。除鉆探揭露巖溶洞穴和寬大強(qiáng)透水巖層外均須進(jìn)行壓(注)水試驗(yàn)。試驗(yàn)采用孔口封閉或孔內(nèi)膠塞止水封閉的形式，進(jìn)行單點(diǎn)式壓水試驗(yàn)，壓力表安裝在孔口，流量觀測采用灌漿自動記錄儀自動計量。試驗(yàn)壓力取灌漿壓力的80%。

5.3 灌漿材料

灌漿的主要對象為裂隙巖溶含水層，構(gòu)造破碎帶裂隙含水層，對空隙裂隙弱含水層可采用水泥漿注漿，對于大溶洞裂隙含水層，如果灌漿量較大時，可采用水泥～膨潤土混合漿。漿液的配比及物理力學(xué)試驗(yàn)在現(xiàn)場通過試驗(yàn)確定。

水泥：注漿水泥為P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水泥細(xì)度要求為通過80μm方孔篩篩余量不大于5%，所用水泥必須為無結(jié)塊的新鮮超細(xì)水泥。不合格水泥不能使用。

5.4 注漿施工工藝及有關(guān)技術(shù)要求

5.4.1 注漿工藝流程

制漿站制備好的合格漿液，通過注漿泵注入相應(yīng)的孔段，并通過灌漿自動記錄儀進(jìn)行灌漿記錄。

5.4.2 灌漿方式

本工程擬采取如下灌漿方式：采用孔口封閉，孔內(nèi)循環(huán)，自上而下分段或純壓式注漿。灌漿段長第一段2m，第二段3m，以下各段5m先灌下游排，后灌上游排，注漿過程的觀測和記錄采用灌漿自動記錄儀，灌漿結(jié)束后，自動打印出灌漿成果（流量、壓力、注入量）。

5.4.3 灌漿加固主要技術(shù)參數(shù)及施工技術(shù)要求

（1）灌漿壓力。灌漿壓力是漿液擴(kuò)散的動力，是判別漿液在巖土、石裂隙中充填擴(kuò)散擠密過程是否正常的主要依據(jù)。灌漿壓力隨著灌漿孔周圍漿液的擴(kuò)散、沉析、充填壓裂等情況的變化而隨時變化，一般分為以下三個壓力階段，并按下面三個階段控制。灌漿初期壓力P初：灌漿初期，漿液濃度相對較稀，過水的溶洞裂隙處于開放狀態(tài)，因而對漿體的阻力小，漿液擴(kuò)散相對遠(yuǎn)，所以初期的注漿壓力不宜過大，通常不超過注漿段靜水壓力的一倍，最終灌漿壓力根據(jù)現(xiàn)場灌漿實(shí)驗(yàn)確定。過程壓力：過程壓力出現(xiàn)在灌漿過程的中期，這個時期壓力的作用是使?jié){液在巖溶、裂隙中逐層的充填、擴(kuò)散，漿液濃度加大，粘度提高，灌漿層過水?dāng)嗝鏈p小，隨之壓力不斷升高，因而過程壓力不是一個定值，而是隨時間在初期注漿壓力到注漿終壓之間的一個變化量。灌漿終壓：灌漿終壓出現(xiàn)在注漿末期，是灌漿的結(jié)束壓力。影響灌漿終壓的因素很多，如灌漿巖層巖溶裂隙的發(fā)育程度和充填程度、灌漿材料的種類、受注地層的深度、加固體的抗?jié)B指標(biāo)等。

（2）灌漿段長。由于灌漿孔較淺，為確保加固滲漏防滲效果。灌漿段高按以下方式劃分：①在第四系地段，遇土洞即停鉆注漿，沒有土洞時，第四系作為一個灌漿段長，鉆孔進(jìn)入基巖面就開始對第四系地段灌漿。②基巖則視巖溶發(fā)育情況而定段長第一段2m，第二段3m，以下各段5m。③遇到高度大于0.2m的溶洞時應(yīng)立即停鉆灌漿，不受灌漿段高的制。

5.4.4 漿液濃度的變換

巖石灌漿一般采用先稀漿，后濃漿，逐級加濃的原則進(jìn)行漿液濃度變換。關(guān)于初始濃度的選擇已如前述，一般在裂隙注漿連續(xù)30分鐘不見升壓就應(yīng)及時調(diào)濃一級，在出現(xiàn)起壓跡象的情況下適當(dāng)延長持續(xù)灌漿時間。

遇到溶洞、大裂隙，孔口無返水的注漿段，開始即采用初始濃度較大的漿液，若灌漿30分鐘后仍不起壓時，則改用濃一級的漿液或加速凝劑，當(dāng)采用最濃漿液仍不起壓時，則采用間歇灌漿，間歇灌漿一次灌漿約為30m3，間歇時間為漿液初凝以后，終凝以前(不少于1小時)，必要時可進(jìn)行孔口投粗骨料(如碎石、稻草、海帶絲、黃豆、粗砂、谷殼等)。

當(dāng)孔口部分返水時，應(yīng)注意下面兩種情況：①當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，或當(dāng)注入率不變而壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比。②當(dāng)某一比級漿液的注入量已達(dá)3m3～5m3以上或灌漿時間已達(dá)40分鐘，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應(yīng)改濃一級。

5.4.5 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)對注漿質(zhì)量起控制作用，掌握好注漿結(jié)束時機(jī)，既可以使灌漿達(dá)到設(shè)計要求，取得比較好的堵水效果，又可以節(jié)約工程費(fèi)用。一般在灌漿過程正常進(jìn)行的前提下，可依據(jù)下述兩點(diǎn)結(jié)束灌漿：①小于10L/min時，穩(wěn)壓20分鐘～30分鐘。②灌漿完畢后，進(jìn)行掃孔沖洗，再進(jìn)行壓水試驗(yàn)，單位吸水率q小于5Lu時，即可認(rèn)為達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

5.4.6 灌漿孔封孔

鉆孔最后一段達(dá)到灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后，應(yīng)采用“全孔灌漿封孔法”進(jìn)行封孔。全孔灌注完畢，先采用導(dǎo)管灌漿法將孔內(nèi)余漿換置成水固比為0.5:1的水泥漿。此時應(yīng)觀測孔口回漿管返出的漿液的濃度和比重，當(dāng)孔口返回濃漿，而后將注漿導(dǎo)管提到孔口，繼續(xù)使用濃漿進(jìn)行純壓式灌漿封孔。封孔壓力可使用最大灌漿壓力，灌漿持續(xù)時間應(yīng)不小于30分鐘。封孔結(jié)束孔內(nèi)漿液終凝后還可能有一定的空孔段，對空孔段應(yīng)用水固比0.5:1的漿液回填飽滿。

6 結(jié)語

通過帷幕注漿前后滲漏量的比較，滲漏量明顯減少，可以判斷治理效果比較理想，堵水效果比較明顯，起到了阻斷尾礦庫庫內(nèi)和瓦窯山溶洞滲漏點(diǎn)之間的水力聯(lián)系，切斷滲漏通道的作用，達(dá)到設(shè)計預(yù)期目標(biāo)要求。