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帷幕注浆

/ground curtain grouting/
最后更新 2022-05-15
浏览 182
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通过注浆孔将在水中能固化的浆液压入含水岩层中的含水空间(裂隙、孔隙、洞穴),经过充塞、压密、固化过程后,在矿区主要过水断面上形成一条类似帷幕状的相对隔水带,以减少帷幕内矿坑涌水量的一种防治水方法。

英文名称
ground curtain grouting
所属学科
矿业工程

中国灰岩分布较广,岩溶特别发育,采用疏干降压技术成功地开发了一批大水矿床。然而疏排治水方法也带来了一系列问题。除破坏地下水资源、排水费用高之外,还引发地面塌陷、沉降等环境地质灾害。于是20世纪70年代以来,中国防治水工作者借鉴水电部门坝基灌浆防渗技术,开发出了矿区地面帷幕注浆技术。进入21世纪后,以长沙矿山研究院王军、容玲聪等为代表的防治水科研工作者逐渐完善了地面帷幕注浆技术,不仅大幅降低了注浆材料成本,而且显著提高了堵水效果。由于部分大水矿床地区地下水资源宝贵,地面帷幕投资成本太高,2004年以来,长沙矿山研究院又开发了井下近矿体帷幕注浆技术,该项技术首先在莱芜业庄铁矿获得成功,至今已成功解决了部分大水矿床的防治水难题,代表性专家有王军、辛小毛、黄炳仁等。

按平面布置形式分为全封闭帷幕及局部帷幕。按垂向布置形式分为封底式帷幕及悬挂式帷幕。帷幕工程是一项投资大、施工周期长的大型项目,而且与矿山安全开采密切相关,因此必须在项目设计前对矿山帷幕注浆堵水的必要性、可行性及经济性,以及帷幕对生态环境的影响、自身稳定性及耐久性等进行充分论证。

帷幕注浆工程设计可分为初步设计、帷幕注浆试验及施工图设计3个阶段。在开展防渗帷幕注浆初步设计之前,必须进行帷幕的工程地质勘察,以保证设计方案立于可靠的基础之上。在选择帷幕线时必须考虑矿山的矿床储量、矿山的采矿方式等,防渗帷幕必须建在地下开采错动界线或露天矿最终境界以外。帷幕注浆孔必须分序施工,注浆必须分段进行。注浆前后必须分段进行注(压)水试验,注浆材料应采用改性黏土浆、尾砂浆、粉煤灰浆等廉价环保材料。帷幕施工完成后,除根据各序孔注浆资料分析、幕内外观测孔地下水水位变化评价帷幕截流效果外,还应采用物探、钻探方法(检查孔)及抽放水试验进行效果检查。典型成功案例有:新桥硫铁矿、大冶大红山矿、赵家湾铜矿、广东凡口铅锌矿等。

适用于矿体相对集中,顶(底)板为富水层、涌水量较大,采取疏干方法易引起地面塌陷、地下水资源枯竭等环保问题,或矿山排水费用过高。

井下矿体旁侧帷幕要求堵水率高,能抵御采矿活动(爆破、沉降等)的影响,需要利用大量的钻探工程,研究掌握矿体旁侧水文工程地质特征及突水机理。

井下近矿体帷幕注浆孔布置采用纵横交错形式,一般分两期工程实施,前期工程采用纵向探水钻孔注浆,后期工程则在围岩中布置横向钻孔进行加密注浆。工程实施前应设计帷幕渗透系数、注浆孔孔距、帷幕厚度等主要参数。注浆孔必须分序施工,孔内注浆分段进行。注浆材料应采用水泥浆等相对强度较高的材料。帷幕施工完成后,应根据数据分析、检查孔、物探及涌水量变化等进行效果检查。代表性案例有:莱芜业庄铁矿、莱新铁矿、徐楼铁矿等。

矿山帷幕注浆技术可在保障矿山采矿安全的同时大幅减少矿坑涌水量,降低采矿成本;能有效保护矿山地质环境,减少周边地面塌陷;保护矿区周边地下水资源。今后必将成为大水矿床的主要防治水技术,并得到进一步发展。

  • 周爱民,等.难采矿床地下开采理论与技术.北京:冶金工业出版社,2015.

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