注浆技术在岩溶矿山涌水塌陷防治中的应用.pdf
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1、2023年第3期中图分类号:TQ172.6文献标志码:B文章编号:1007-0389(2023)03-81-04【DOI】10.13697/ki.32-1449/tu.2023.03.030注浆技术在岩溶矿山涌水塌陷防治中的应用彭小平1,郭强1,赵铁军2,曾思楗2,丁剑波2(1.江西南方水泥有限公司,江西 南昌 330038;2.湖南宏禹工程集团有限公司,湖南 长沙 410117)摘要:为了解决矿山开采中岩溶发育频繁引发的涌水塌陷等一系列灾害,针对矿区施工过程中因岩溶管道揭露后产生的矿山涌水和地表塌陷现象,基于帷幕灌浆技术提出了可控复合膏浆高压脉动灌浆工艺,并应用于江西安福南方石灰石矿矿山开采
2、中,在治理过程中,根据工程的重难点,对钻孔布局,浆液配比等进行了合理优化。结果表明:治理后矿区北侧西段帷幕治理范围涌水量减少70%以上,地表塌陷的范围、频次和危害程度也得以大幅减少,取得了良好的治理效果。关键词:帷幕灌浆;岩溶涌水;复合膏浆;浆液配比Application of grouting technology in the prevention and control of water gushing collapse in karst minePeng Xiaoping1,Guo Qiang1,Zhao Tiejun2,Zeng SiJian2,Ding Jianbo2(1.Jian
3、gxi Nanfang Cement Co.,LTD.,Nanchang330038,China)Abstract:In order to solve a series of disasters such as water gusher and collapse caused by frequent karst development in mining,aiming at the phenomenon of water gusher and surface collapse caused by karst pipe exposure during mining construction,th
4、e controllablecomposite paste high-pressure pulsating grouting technology is proposed based on curtain grouting technology,and applied to the mining of limestone mine in Anfu south of Jiangxi.In the treatment process,according to the important and difficult points of engineering,the layout of boreho
5、le and the proportion of grout are optimized reasonably.The results show that after the treatment,the water inflow inthe curtain treatment area of the north and west section of the mining area is reduced by more than 70%,and the scope,frequency andharm degree of surface collapse are also greatly red
6、uced,and good treatment effect has been achieved.Key words:curtain grouting;karst water gushing;composite paste;slurry ratio0引言采矿业在经济和工业中发挥着重要的作用,但是矿山涌水和地表塌陷仍是矿山发展的一大阻碍,特别是在矿山开采时,岩溶灾害更加频繁。矿山岩溶涌水问题若未得到合理解决,一方面会极大降低矿山开采的经济性,增加治水成本和安全隐患,另一方面也会对周围的环境和当地居民生活产生影响,造成公共损害1-2。针对矿山开采实际工程中出现的涌水与地表塌陷现象,需要结合设计要求
7、和实地情况制定合理的帷幕注浆方案,优化传统注浆工艺,并通过施工现场反馈不断调整注浆参数,才能将矿山涌水和地表塌陷问题得以圆满解决,给类似矿山岩溶灾害的治理提供参考。1工程概述江西安福南方水泥有限公司石灰石矿位于江西省安福县枫田镇境内,距安福县城约7km,矿区面积0.4333km2,开采深度由+236m至+0m标高。在对东南部盖层进行剥离掘进中出现矿坑涌水现象,矿坑涌水量1.4万m/d左右。其中南侧涌水量 4000m/d左右,北侧涌水量约 10000m/d左右。如图1。图1矿区现状图1.1治理的必要性目前初步估算矿坑北侧涌水量约 10000m/d,随着采掘深度和范围的不断加大,涌水量成增大趋势,
8、大量涌水势必对周边环境造成越来越大的影响,如图 2 所示。当前受矿区集水明排方式疏干矿坑水,已致矿区北侧的农田形成多处塌陷。随着矿坑周边地下水位下降,将逐步造成周边村民生产生活用水困难,进一步加剧诱发地表塌陷频率,严重影响矿山正常生产。基于这样的背景条件,及早采取帷幕注浆技术进行涌水治理是非常有必要的。1.2施工前期准备为了完善帷幕设计所需的一些关键地质资料,更加合理的安排帷幕布局,使得堵水效果良好,施工工程建设彭小平,等:注浆技术在岩溶矿山涌水塌陷防治中的应用-812023年第3期前期补充勘察查明了以下内容:(1)矿区北部的地层内断层的分布范围、规模、透水性、岩溶及充填情况,分析主要渗漏途径
9、。(2)查明矿区北部溶洞、溶隙与地表水的水力联系,分析可能的岩溶水入渗通道。图2矿区北部主要涌水点2注浆方案2.1帷幕设计2.1.1帷幕的确定结合设计要求和现场实际情况,帷幕中心线拟布置在矿区北侧西段管理房前的水泥坪上。帷幕线长270 m,桩号Y0+070-Y0+270,帷幕幕顶需高于管理房后溪沟正常水位,高程取+74 m,帷幕下限高程取-10 m,岩溶发育段适当降低,桩号Y0+070-Y0+270,长200 m,高程取-30-39 m。2.1.2孔位布置沿帷幕线总体单排布置,孔间距5 m;岩溶发育带等强透水性局部地段增加一排,排距3 m,孔间距5 m,总体呈梅花型布置。帷幕主排钻孔数为55孔
10、,加密排孔数41孔,钻孔总数96孔。钻孔深度视先导孔揭露的地质情况而定,孔位布置具体见图3。根据先导孔揭露地层情况或堵水效果适当调整加密排孔的布置。2.2施工流程帷幕灌浆采用“分排分序、逐次加密”的原则,孔位布置如图 3所示,双排孔施工时,按照地下水流向,先施工下游排,再施工上游排。单排孔注浆分二序施工,先施工序,再施工序。单孔施工工艺流程见图4。2.3帷幕注浆应用难点2.3.1帷幕设计深度大本工程设计最大钻孔深度为 120 m,深孔帷幕灌浆质量好坏是至关重要的。施工时,钻孔越深,受各方面因素影响的可能性越大,钻进时越容易发生钻孔偏斜的现象,严重时会极大降低钻进的质量和效率,同时也会严重影响防
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