堵水灌漿施工設備

㈠ 注漿堵水階段

礦區從年首先從治理夏家林被淹井開始了注漿堵水的研究和實踐。注漿堵水遇到的第一個問題就是先在地面打鑽注漿堵水，還是先將水排至井底在井下堵水。為了選擇合理的堵水方案，認真分析了「先堵後排」的條件和可能性，也分析了先排水到井下找到出水點進行堵水的「先排後堵」的條件和可能性。通過對夏家林進行試排水證明，「先排後堵」存在以下不利條件:

1)愈向下排，水量愈大。據排水試驗所取得的3個降深的穩定水量推算到+84水平的出水點水量至少23.6m³/min。兩個斷面很小的立井，特別是立井底通向出水點的兩條下山無法安裝、移動這樣大能力的排水設備。

2)設備和供電稍一發生故障，涌水立即上漲，能迅速淹沒設備，很不安全。

3)試排水證實，夏家林井降低水位，附近的秋谷泉群流量立即變小，而這些奧灰泉水是當地居民生活、生產的主要水源，若先排後堵就得解決復雜的供水問題。

4)先排後堵既要排靜儲量又要排動儲量，時間長、排水負擔重，電力資金消耗很大。

5)愈向下排，水壓差愈大，水的沖刷力愈大，隱伏著第二次突水的危險性。

研究比較的結果確定選用了「先堵後排」的方案。

本次堵水工程1956年9月動工，1956年12月17日結束，共打地面孔22個，總進尺2967.38m，共注入水泥496.1t，粘土62.4t。其中:17號、16號，特別是3號孔是本次注漿的關鍵孔;17號孔注水泥118.8t，因注漿管堵塞而失去了進一步注漿的機會;16號孔注水泥37.3t，也因上述原因停止注漿;3號孔在10_－2煤底層9.03m見斷層碎帶寬2.63m，對其注漿時曾發現與該孔相距8m孔深145m的19號孔及相距20m孔深147m的7號孔冒漿至孔口，表明沿斷層帶走向跑漿距離至少大於8m。本孔注入水泥339.6t，粘土49t，在該孔注漿過程中就發現井筒水位自動下降，從1956年11月4日至12月17日共下降39.97m，其中11月22日1d下降5.5m。分析認為:這是注漿後切斷了奧灰水源，而水淹區周圍又是新博一井的生產采區，其積水向生產采區滲漏所致，證明堵水成功。結束注漿後僅用40d的時間便將被淹23年之久的夏家林井恢復了生產，剩餘涌水量僅0.125m³/min，小於被淹前的原有涌水量0.24m³/min，堵水效果100%。

夏家林注漿堵水的成功，極大地提高了礦區與地下水作斗爭的信心。在此基礎上，又先後根據不同的條件進行了各種不同形式的注漿堵水工程。這些堵水工程不僅取得了很大的經濟效益，而且取得了一系列經驗教訓，豐富了注漿堵水的知識，使注漿堵水成為礦區防治水的一個重要手段。礦區主要的注漿堵水工程有以下幾次:

1)1958年8月5日至1960年3月1日，對雙山東四突水區進行注漿堵水。該工程在地面共打鑽15個，工程量5419.68m，用11個孔進行了15次注漿，共注入水泥2712.36t。經1960年9月25日至1961年7月3日實際排水看，出水點剩餘水量5.56m³/min，按堵水前排水試驗推導的最大水量70m³/min計算當時的堵水效果為92%。

2)1965年11月至1966年底，對石谷礦太原組三、四、五層灰岩進行截源帷幕注漿堵水。在中深部兩條火成岩牆之間，走向900m的進水斷面內在地面打鑽注漿充填太原組薄層灰岩的導水裂隙，切斷補給水源以減少石谷七、九層灰岩的涌水量。共打37個鑽孔，孔間距25～30m，孔深377～455m，總進尺1488.11m，注入水泥1084.16t，黃土29m³，使七、九層灰岩涌水量由4.19m³/min降為2.625m³/min。

3)1972年7月至1974年4月，對北大井一81水平周瓦庄斷層特大型突水點注漿堵水。通過對突水水文地質條件的分析，本次堵水也採用從地面打鑽注漿方式，以注斷層破碎帶中的徐灰、奧灰交面部位，切斷水流補給，並對斷層兩盤徐灰和奧灰適當加固的原則布孔。根據原來開采面積的采動影響和斷層產狀，沿斷層走向東西長150m，斷煤(十層煤)交面線兩盤南北寬60m的斷層影響帶中布置了三排鑽孔。中間一排穿過徐灰與斷層的交面位置，直接對斷層帶注漿，南北各一排為加固斷層兩盤的徐灰、奧灰影響帶。每排鑽孔間距為15～20m，共打鑽孔20個。其中，注漿孔18個，徐灰觀測孔一個，奧灰觀測孔1個。總進尺5016m，注入水泥9104t，水玻璃115.11m³，砂子447.63m³，石子15.10m³。堵住了曾以443m³/min的巨大水量突出的出水口。1975年5月排水至井底後實測涌水量為12.37m³/min，與突水前正常涌水量11.0m³/min比較多餘水量僅1.37m³/min，堵水效果99.7%以上。

4)雙山東四加固堵水工程。由於1958年至1960年的堵水還有5.56m³/min涌水沒有堵住，繼續開發雙山區的煤炭資源，需要長時間排水很不經濟，也不安全。因而，1977年11月13日至1979年3月又作了第二次加固堵水。本次加固工程總結吸取58年在此注漿堵水使87%的漿液充填采空區，沒有將全部涌水量堵住的教訓，鑽孔布置以堵塞導水通道為主，重點加固斷層帶，沿斷層走向圍繞出水點布孔8個，孔距6～12m，鑽孔穿過徐灰與斷層交面位置附近，總工程量3004.95m，用水泥1641.9t，三乙醇胺618.778kg，食鹽14519.15kg，堵住涌水5.47m³/min。排水證實原出水區只剩涌水0.09m³/min，堵水效果98.4%。

5)1980年3月20日至1981年4月30日，對夏庄礦一井190下山采區1903面底板突水區進行了注漿堵水。一開始先採用在工作面下運輸道向工作面出水點正下方徐灰打鑽對徐灰注漿，共3個孔，總進尺476.05m，注入水泥124t。因從出水點大量跑漿難於控制，同時由於鑽房簡易，鑽探施工十分困難，後改用在工作面上下出水口砌築擋水牆，封閉工作面采空區，希望創造「動水變靜水」注漿條件，但升壓試驗時有鼓破12m的煤壁，最後只好在上水閘牆放水的條件下，向800m³采空區注粉亞砂土和水泥各50%的混合漿液充填老塘加固煤壁解決頂板繞流等問題後，沿主要突水通路進行逆注漿。本次注漿共用水泥1461t，粉亞砂土1062t，不僅堵住了本工作面的涌水4.2m³/min，還使離此出水點70m的一個老出水點水量減少，底鼓減弱。

通過這一系列堵水和堵水後的繼續開拓實踐充分證明:底板突水，特別是奧灰突水是有條件的，突水解決了這種特殊薄弱點之後，繼續開采其他較安全區的煤炭是可能的。堵水是防治底板突水有效而經濟合理的措施之一。

㈡ 注漿堵水方法有哪些分別適用於什麼條件

注漿堵水是將水泥將或化學漿通過管道壓入井下岩層空隙、裂隙或巷道中，使其擴散、凝固和硬化，從而岩層具有較高的強度、密實性和不透水性，達到封堵截斷補給水源和加固地層的作用，是礦井防治水害的重要手段之一。
一、注漿堵水方法
注漿法的分類目前沒有統一的標准，但一般有以下幾種分類方法：
1 按含水岩土地層揭露前後進行注漿施工分類
（1） 預注漿：當井筒、巷道、硐室等構築物在開鑿前或開鑿到接近含水層以前所進行的注漿工程，稱之為預注漿。煤炭行業常見的有地面預注漿、工作面預注漿。預注漿法進行岩土堵水和加固，減少事故的發生。
（2） 後注漿：當井筒、巷道、硐室等構築物掘砌以後，用注漿法治理水害和地層加固，稱之為後注漿。
2 按注漿使用的漿液材料進行分類
（1） 水泥注漿：漿液材料以水泥為主，包括其它附加劑；
（2） 粘土注漿：漿液材料以粘土為主，包括粘土-水泥漿；
（3） 化學注漿：注漿材料以化學葯液為主劑。
3 按漿液進入地層產生能量方式進行分類
（1） 壓注漿：漿液用注漿泵輸送，使漿液壓入或滲透入受注地層，稱為靜壓注漿；
（2） 高壓噴射注漿：漿液利用高壓泵輸送，並通過特殊的噴嘴產生具有巨大動能的噴射流，切削地層，與土、砂顆粒攪拌混合、凝結稱為高壓噴射注漿。
4 按漿液在地層中運動的方式進行分類
⑴ 充填注漿：漿液充填大裂隙、洞穴等稱為充填注漿；
⑵ 擠壓注漿：依靠注漿壓力迫使漿液在地層中壓開各種各樣的通道來擠入地層，漿液多呈現脈絡狀或樹枝狀固結，這種漿液可以使松軟地層擠壓密實，所以在地基加固中也稱壓密法；
⑶ 置換注漿：通過一定的方法把受注地層中的土、砂逼放出來，形成的空間用漿液充填，稱之為置換注漿；
⑷ 高壓噴射注漿，利用噴射流的動能進行注漿。
二、注漿堵水的適用條件
(1)當老窯或被淹井巷的積水與強大水源有密切聯系時，可先注漿堵截水源，然後排干積水。如山東肥城國庄礦、河南焦作演馬庄礦等，都是先堵截水源而後排干積水恢復生產的。
(2)當井巷工程必須穿過一個或幾個強含水層或充水斷層，如不堵截水源，將給礦井生產和建設帶來很大困難和危害，甚至無法施工，我國許多礦井穿過強含水層時，都是利用這一方法。
(3)當井筒或工作面發生嚴重淋水，為了加固井壁、改善勞動條件、減少排水費用，可以採取注漿措施。如鶴壁鹿樓主、副井，新汶協莊主、副井，採取掛漿措施後，取得了良好的效果。
(4)某些涌水量特大的礦井，為了減少礦井涌水量，降低常年排水費用，亦可採用注漿堵截水源。

㈢ 注漿堵水

在地下工程施工中，當遇到地下水時，往往採取注漿技術進行堵水，以減少施工過程中流水量，滿足安全施工要求。

【工程實例1】 渝懷鐵路圓梁山隧道高壓動水粉細砂層充填型溶洞注漿堵水

圓梁山隧道PDK354＋435～＋495 段穿越高壓動水粉細砂層充填型溶洞。施工過程中，在右側邊牆下部發生大量涌水、涌砂，最大涌水量2500m³/h，隨後立即停止開挖，採用混凝土止漿牆封閉。之後進行超前帷幕注漿，注漿材料採用普通水泥單液漿、超細水泥單液漿、普通水泥-水玻璃雙液漿、超細水泥-水玻璃雙液漿、TGRM漿和HSC漿六種注漿材料共同組成的注漿材料體系。

注漿結束後，分析注漿施工P-Q-t曲線；鑽檢查孔，檢查孔放置1小時後無流水、流砂；測試注漿後滲透系數，滲透系數為1.45×10^-6cm/s。注漿效果檢查後進行開挖施工，施工過程中無涌水、涌砂，施工順利。注漿堵水前後照片如圖1-4、圖1-5。

【工程實例2】 宜萬鐵路齊岳山隧道富水溶槽注漿堵水

齊岳山隧道DK362＋060 處自左上向右下發育一富水溶槽，溶槽左寬右窄，寬度為0.7～0.1 m。溶槽中充滿水，經測試，水壓力為0.1MPa。

針對富水溶槽，採取注漿技術，在隧道開挖線外一定范圍製造截水帷幕，從而阻斷水流。之後，在隧道開挖輪廓線外設置超前大管棚並注漿，營造超前剛性支護體系。注漿材料採用普通水泥單液漿和普通水泥-水玻璃雙液漿。

注漿後，進行鑽檢查孔法檢查，檢查孔涌水量小於0.2 L/（m·min）；同時，對檢查孔進行注漿試驗，檢查孔注漿壓力上升很快，一般不超過10 分鍾達到設計終壓4～5MPa，達到終壓時地層吸漿量小於5L/min。注漿效果檢查後進行開挖，經開挖觀察，富水溶槽被漿液充填飽滿，注漿效果較好，滿足了安全開挖要求。開挖後又對該段進行了徑向注漿加強。注漿堵水前後照片如圖1-6、圖1-7。

圖1-4 高壓動水粉細砂層充填型溶洞突水照片

圖1-5 高壓動水粉細砂層充填型溶洞注漿堵水後開挖照片

圖1-6 富水溶槽探水孔照片

圖1-7 富水溶槽注漿後開挖照片

㈣ 注漿堵水

10.3.2.1 F9 斷層周邊預注漿

F9斷層工程地質如圖10-4，斷層部位埋深大（≥650m）、進深長（≈7 km）、圍岩軟弱破碎、自穩性差、地下水量大、水壓高、施工難度大、工期緊是其最突出的矛盾。因此，確定在斷層帶隧道線路右側增設超前導坑，為正洞穿越F9斷層探明地質、排水降壓。正洞採用上半斷面法施工，超前管棚、噴混凝土、鋼筋網和格柵鋼支撐聯合初期支護系統，採用周邊預注漿堵水和加固圍岩。

（1）注漿參數設計

1）注漿段長。注漿段長8 m，開挖段長6 m，預留2 m作為下段注漿的止漿岩牆。

2）注漿方式。採用全孔一次壓入式注漿，孔口止漿。

3）注漿有效范圍。注漿有效范圍為毛洞輪廓線外1.2～2.0m。

圖10-4 F9斷層工程地質圖

4）注漿孔布置。注漿孔沿開挖輪廓線布設，環向間距1.0m，外插角10°～20°；一般情況下為單圈孔布置，在特別軟弱破碎、水量大、有「泥石流」危險的地段則採用雙圈布孔。圖10-5為注漿孔布置示意圖。

圖10-5 周邊預注漿布孔設計圖

（單位：cm）

5）注漿壓力。經超前導坑排水降壓後，實測正洞水壓力為0.2～0.3MPa；漿液在地層裂隙中流動阻力0.5～0.7MPa，因此取注漿終壓1.5～2.0MPa。

6）注漿速度。據地層吸漿能力和注漿泵排漿能力，取為2×（15～50）L/min，斷層泥帶取小值，其他地段取較大值。

7）注漿量

按下式計算：

地下工程注漿技術

式中：Q為注漿量（m³）；R為擴散半徑（m）；H為注漿段長（m）；n為地層裂隙度或空隙率；α為漿液填充率，根據地層不同，一般取0.6～0.8；β為漿液損失率，取0.1～0.3。

8）注漿結束標准

單孔：採用定壓注漿，終壓達到或接近設計終壓時結束該孔注漿。

全段：所有注漿孔灌注完，符合單孔標準的受注孔數達到設計孔數的80%以上時可結束該段注漿。

（2）注漿材料

選用普通水泥-水玻璃雙液漿，水泥為P·O 42.5R普通硅酸鹽水泥，水玻璃原液為52Be′。雙液漿配比為：水泥漿水灰比1.25∶1～0.8∶1 ，水泥漿與水玻璃體積比1∶1～1∶0.6 ，水玻璃濃度35Be′。漿液凝膠時間1min30sec～3min，在要求凝膠時間較長的注漿地段則摻磷酸氫二鈉來延長漿液凝膠時間。

（3）注漿設備及配套

1）鑽孔設備：F₉斷層南、北端分別採用瑞典產的TH286四臂液壓鑿岩台車和H169兩臂液壓鑿岩台車鑽孔並安裝注漿管。

2）注漿泵：採用日本產HFV-5D型和PF-40A型全液壓雙液注漿泵，可實現定壓、定量、定速和定雙液配比注漿。

3）攪拌機：採用MVT-400型立式雙筒和MS-400型並列雙筒攪拌機，它們分別為HFV-5D注漿泵和PF-40A注漿泵的配套設備，均能二次攪拌、連續供漿。

4）混合器：採用自製帶逆止閥的「T」型和「Y」型混合器。

5）注漿站：採用移動式注漿站，見圖10-6。

（4）注漿施工

上半斷面注漿、開挖施工工序見圖10-7。

（5）注漿效果檢查評定

經16個注漿段的檢查和開挖測定，注漿總堵水率達到84%以上，個別循環高達100%。注漿後在毛洞輪廓線外形成了1.5 m厚以上的圍岩加固圈，有效地防止了流泥坍塌，並使初期支護變形減小，確保了洞室穩定。經實際統計計算，周邊注漿所佔時間為開挖時間的20%，大大低於帷幕注漿；每延米隧道的注漿費用僅為帷幕注漿的1/3～1/4。

10.3.2.2 股狀涌水圍截注漿

（1）股狀涌水概況

在隧道施工中，穿越砂岩地段遇到了大裂隙股狀涌水；而在灰岩地段則遇到溶洞溶裂而造成地下水夾雜大量泥砂湧出的現象。基本情況列於表10-2。

（2）治水原則與方案

根據突水對地層穩定性、地下地表水源以及施工和將來運營安全的影響程度，確定採用注漿方案治理，按「砂岩地段（清水）排堵結合，灰岩地段渾水力爭堵死，地表、洞內綜合治理」的原則，先襯砌後注漿。

圖10-6 注漿站平面布置示意圖

機具：1—注漿管；2—孔口連接閥；3—泄壓閥；4—混合器；5A—注漿泵動力部分；5B—注漿泵體；6—水泥漿儲漿桶；7—清水桶；8—水玻璃桶A；9—水玻璃桶B；10—攪拌機。管路：①混合管；②水玻璃輸漿管；③水泥漿輸漿管；④水玻璃吸漿管；⑤水泥漿吸漿管。材料：（1）水玻璃；（2）水泥

圖10-7 注漿、開挖工序及其關系

（3）注漿堵水時機

實測涌水形態特徵如圖10-8 ，據此確定在涌水穩定期或衰減期實施注漿。

表10-2 大瑤山隧道主要集中涌水點基本情況

圖10-8 涌水基本形態特徵曲線

（4）注漿堵水方法

根據出水點附近地層節理裂隙三維發育及其連通補給情況，採用「圍截注漿法」，即以出水點為中心，在其周圍一定范圍內布孔，從外到里，層層縮小包圍圈，對出水點進行圍截，最後造成相對靜水狀態下的集中堵水注漿。同時，在隧道底角適當部位設置排水系統。在灰岩地段，則先對地表塌陷坑作回填封閉處理，後進行洞內注漿。

（5）注漿參數

1）注漿壓力：按水壓力大小、襯砌承壓能力以及止漿深度等確定注漿壓力為1.5～2.5MPa。

2）漿液凝膠時間：按漿液在動水條件下擴散、充填固結機理確定為2min。

3）注漿速度及注漿量：注漿速度按出水量大小選定，原則上出水量大注漿速度快。注漿量則以注漿終壓作控制標准。

（6）注漿材料

砂岩地段採用普通水泥-水玻璃雙液漿；灰岩地段溶洞封堵據情況分別採用水泥漿、水泥-水玻璃雙液漿並輔以細砂、碎石等注漿材料。純水泥漿則摻「782」速凝劑控制漿液凝膠時間。

（7）注漿設備

同周邊預注漿。

（8）注漿實施情況

1）DK1994＋820：採用圖10-9布孔方式。出水點A，採用ϕ102mm孔徑、ϕ89mm注漿管，長3 m。內外圈圍截注漿孔，孔徑ϕ48mm，孔深8 m，注漿管長4.0m。採用普通水泥-水玻璃雙液漿。

圖10-9 ＋820注漿布孔示意圖

2）DK1995＋580、DK1995＋713：兩點為同一水源的不同出露點（圖10-10），因而按一整體考慮，先堵＋580 ，後堵＋713。

DK1995＋580注漿孔布置如圖10-11，圖中A為出水點，B，C，D，E，F為引排分流孔，最後注漿封堵。孔深5 m，孔徑ϕ60mm，孔距2～3 m，注漿材料採用普通水泥單液漿和普通水泥-水玻璃雙液漿。DK1995＋580封堵後做DK1995＋713注漿和引排，其布孔注漿方式見圖10-12。

圖10-10 ＋580、＋713水路連通

圖10-11 DK1995＋580段堵水注漿布孔平面展示圖

圖10-12 DK1995＋713段注漿布孔

3）灰岩地段岩溶突水封堵注漿。總體方案示於圖10-13。其步驟為：

a.從DK1994＋590～640先作襯砌背後填充注漿，注漿材料採用普通水泥-水玻璃雙液漿，注漿壓力0.5～0.7MPa。

b.DK1994＋595和＋640作環向全封閉式止水牆注漿，孔深4 m、孔距2.0m、孔徑ϕ50mm，採用普通水泥-水玻璃雙液漿。DK1994＋595～DK1994＋640兩側牆腳作垂直止水牆注漿，孔深4 m、孔距1.5 m。

c.DK1994＋595～DK1994＋640作隧道底板注漿（圖10-14），以防「V」形溶槽而致底板翻漿冒水破壞軌下基礎。孔深4 m、孔徑ϕ50mm。採用普通水泥-水玻璃雙液漿，注漿壓力1.0～1.5MPa。

d.按DK1994＋607、＋625、＋601、＋637 的順序對各出水點作圍截注漿，孔深5 m、孔距1.5 m，注漿壓力2.0～2.5MPa。分別採用普通水泥單液漿、普通水泥-水玻璃雙液漿和粗砂骨料。

e.上述出水點封堵完成後，進行較長期止水效果觀測，據此確定是否需要作適當的反濾引排水或補充注漿。

圖10-13 灰岩地段堵水注漿總體方案平面展示

圖10-14 灰岩地段底板注漿布孔圖

f.在進行上述工作的同時，對由於洞內出水引起的地表塌陷坑（深度≤3 m）作回填和封閉。

（9）注漿效果檢查評定

通過對上述出水點的注漿，砂岩地段原出水點得到有效封堵，襯砌乾燥無水。實測襯砌牆腳引排孔的排水量為注漿前出水量的34%。灰岩地段的出水封堵更好，注漿後該段隧道漏水量為注漿前的12.3%，並且分散出露於無害部位；地表也無新陷坑出現，這說明確定的注漿時機、治水原則以及圍截注漿方法對治理股狀涌水是有效的。

㈤ 注漿堵水方案的選擇

為了盡快恢復中馬村礦的正常生產，必須選擇一個速度快、經費省、技術相對可靠的恢復方案。然而淹井時一水平總涌水量高達153m³/min，這樣大的水量採用強排方案是不現實的，因為：第一，受井筒斷面的限制，安裝不了那麼多的潛水泵，如果將井筒裝滿水泵排水，水位降到井底，也無法下卧泵強占泵房；第二，今後生產期間排水量大，產量小，勢必不會有好的經濟效益，另外具有安全隱患。為此，須採用「先堵後排」的復礦方案。

這次堵水施工情況是，突水點位置不明，動水量大，突水點水壓高（28.3kg/cm²），流速快，斷層傾角平緩，水流通道波及的范圍廣，鑽探L₂灰岩過程中無明顯掉鑽（沒遇見大溶洞），注不進大顆粒固料，因而在動水條件下堵工作面上下風道（煤道），堵突水點的施工難度大，工期和效果難以保證，最後確定採用在靜水條件下直接封堵工作面突水點的方案。但由於中馬村與小馬村以-75 m大煤底板等高線為界，並於1979年已經采壞礦界煤柱。中馬村礦淹井後水流將通過采空區流入小馬村礦，直接威脅著小馬村礦的安全與生產，如果採用兩礦邊界進行帷幕截流，長度2500m，則工程量太大，工期長。因此，一方面在中馬村礦井筒安裝潛水泵排水，將水位保持在-60m以下，確保小馬村礦安全生產；另一方面在小馬村礦東西翼之間打6 道水閘牆和2 座水閘門，使小馬村礦東西區分隔，放棄西區，停止中馬村礦排水後，一則小馬村礦東區正常生產，二則以保中馬村23061工作面突水點靜水注漿方案的實施。

㈥ 注漿堵水

修建海底隧道，技術上的最難點就是以海水為源頭的無限的涌水存在。特別是在斷層破碎帶等軟弱地層發生高壓涌水，將會引起圍岩坍塌，異常出水，甚至有可能使工程癱瘓不能恢復。但海底隧道涌水的起源是無法控制的，因此，為了安全掘進，事先進行注漿以阻止高壓涌水以及改良加固軟弱破碎帶是必不可缺的。青函隧道注漿的基本思路如圖10-1 ，設定隨著隧道開挖，將要產生一定的松動范圍，在鬆弛區外側一定范圍內進行注漿並形成一個止水地帶，用該止水帶與水壓抗衡，這樣強大的水壓就不能直接作用於襯砌或支護上。但是怎樣定量把握由開挖形成的松動區以及確定止水帶的必要范圍，還是一個有待解決的難題，因為圍岩特性是千變萬化的，並且施工方法、支護方法也是多樣的。目前這些范圍的確定都是建立在經驗的基礎上。當圍岩松動的范圍遠遠大於預想的范圍時，將導致止水帶機能劣化。因此，在開挖施工過程中就應該盡力控制圍岩的松動，使圍岩盡早穩定下來，這是極其重要的。

圖10-1 注漿區概念圖

注漿止水或地質改良的是否成功，與隧道安全掘進有著密不可分的關系，因此，追求良好的注漿效果，改良開發與注漿方式相適應的器具，以及如何提高施工效率成為人們研究的課題，經過無數次的成功與失敗，現在終於確定了正確的可以統一評價的設計、施工方法。其標準的注漿設計、施工方法如圖10-2所示，從隧道橫洞中設置的鑽探基地打水平探孔，以探測前方地質及涌水情況並進行分析，然後決定需不需要進行注漿。若需要注漿，還要打多口探孔以確定覆蓋環的位置及其他詳細資料，然後進行注漿設計。沿隧道縱向注漿的分步方法，標準的為兩步，第一步30～45 m，第二步60～80m。另外，從洞壁開始的注漿范圍，也就是覆蓋環，普通區段應該是隧道半徑的2～3倍，但在斷層破碎帶應根據情況加大覆蓋環。

圖10-2 青函隧道注漿設計圖

青函隧道為海底隧道，因此出現高壓涌水是在所難免的。為了隧道的正常掘進，除了採取合適的注漿方法加以止水外，別無他法。可想而知，如果注漿不當，將招致大量涌水，引起坑道坍塌。因此，要求在把握前方地質狀況的基礎上進行切實有效的注漿。為此，青函隧道作為預測前方掌子面狀況的方法之一，選擇了在掌子面兩側開挖超前導坑，並進行超前鑽探，由此掌握前方的地質涌水情況，在此基礎上制定出開挖、注漿計劃，然後進行掌子面注漿，當確認注漿止水情況良好時，再進行開挖的最安全、最務實的工法。但遺憾的是即使採用了這種萬全之策，還是發生了斜井1次，作業洞3次，共計4次的異常涌水。幸運的是，超前導坑安然無恙，但如稍有差錯也肯定會發生類似的情況。1969年2月，龍飛調查斜井1223 m處發生的涌水，以及突破800m、900m處的破碎帶的經驗讓人們知道了涌水的可怕程度，也教給了人們注漿的重要性。

出水處的地質，4次中有3次都是斷層破碎帶，另外1次是發生在火山岩岩脈的龜裂帶。並且4次中的3次都是在做了認真嚴謹的注漿後才掘進的，但還是發生了涌水，由此可以看出出水與以下兩項技術關系密切：

（1）前方預測技術（作為注漿、掘進的情報，收集數據並加以分析）。

（2）止水注漿技術（選擇與地質、涌水情況相匹配的模型方法，並對該模式的止水效果加以確認）。

關於（1）包括斷層部分，即使已經掌握了前方的狀況，因為受鑽探根數、工期等的限制，也必須對可能出現問題時注漿和掘進的最低必須資料（地質構造、涌水狀況等）進行收集，並對數據進行分析，同時靈活運用，這是很重要的。

關於（2）主要是強調注漿技術，要根據（1）獲得的情報，制定出掘進計劃，並勘查以前的注漿狀況，止水效果等，從而對本次注漿結構、模式進行有效地設計。而後通過實驗性施工確認其效果，最後再將試挖孔擴大，確認其止水狀況，根據孔深處的情況，最終確定掌子面的位置。

為了對海底復雜的地質結構及涌水狀況採用切實有效的對應措施，在仔細研究超前鑽探、注漿、掘進時的情況以及推斷前方狀況的同時，還要經常對已推斷的狀況進行確認反饋，從而提高推測水平，這是非常重要的。

海底部分的地層為新近紀以後的地層。本州一側為火山岩，北海道一側為訓縫層，中間部分為年輕的黑松、無破碎帶斷層，毫不誇張地說有無數條斷層存在。

（1）粘土化、涌水帶並伴有膨脹壓的斷層：F₁₀

承載有水壓的土壓，粘土上面存在大量水。

（2）有岩脈貫入的斷層：F₁₄，F₁₅

安山岩，火山碎屑類岩（在地質性弱線部有玄武岩、流紋岩等噴出岩貫入）的基岩部分，不僅破碎變質而且噴出岩也龜裂產生裂縫。噴出岩將較厚的弱線部分充分填實時情況要好得多。

（3）軟岩伴有涌水的地層：F₁₀

地層較為不透水，破碎部分與涌水源不能直接相連，涌水就少得多。岩石強度小，能承受水壓引起的蠕變土壓。

（4）規模小但龜裂發達，並呈擦痕面狀分布：F₅₀

斷層粘土非常厚，幾乎不含有別的岩類。規模很小但涌水量很大。

在這里若將以前發生涌水的斷層進行分類，本州一側斜坑1223 m處，作業洞3690m處為B型；北海道一側，作業洞3509為A型；4588 m處為D型。

㈦ 注漿堵水方法有哪些

共拓岩土注漿堵水是將水泥將或化學漿通過管道壓入井下岩層空隙、裂隙或巷道中，使其擴散、凝固和硬化，從而岩層具有較高的強度、密實性和不透水性

㈧ 注漿堵水工藝及施工

1.動水注砂石試驗

靜水注漿方案確立以後，小馬村礦水閘牆施工尚需一定的時間。我們利用這段時間進行了流水試驗、聯通試驗等。經查找，L₂灰岩主要水流通道位於東部及北部；另外，在1986年1月19日完成10個鑽孔以後進行了動水條件下堵水試驗。根據鑽孔吸水量（大於1.5m³/min）大小情況，分別對2^＃、4^＃、5^＃、6^＃、7^＃、8^＃、10^＃、11^＃、15^＃孔灌注了砂石，共注入砂子203.4m³，直徑0.3cm的石子288.5m³，直徑0.5～1cm 石子81.70m³，共計573.60m³。全部注向L₂灰岩。由於打鑽過程中未見溶洞，使動水注砂石工作十分困難。於是在4月24日停止了動水堵水試驗，在此期間中馬村礦井筒排水量由125m³/min減少到85m³/min，水位標高-62m左右，水量減少的原因：一是枯水季節水量自動減少，二是所注砂石堵塞了部分過水通道所致。

2.靜水注漿及其工藝

當小馬村礦井下防水閘牆門打成，中馬村礦井筒所安裝的潛水泵停止運行，井筒水位上升，在1986年8月1日中馬村井筒水位+64.8m，小馬村礦西部水位+47.2m時，開始了突水點的靜水注漿。截止至12月27日注漿全部結束，工期4個月27天，靜水注漿階段共注21個孔（9^＃孔因不漏水，6^＃孔距1^＃、3^＃、11^＃孔較近未進行注漿），36個層段，進行了181次注漿，共注入水泥7833t，砂子2162.21m³，水玻璃（波美度25～30）76.65m³。

（1）注水段的確定

23061工作面突水點注漿鑽孔實見L₈灰岩頂板至L₂灰岩底板垂高65 m左右。石灰岩7層並貫穿以斷層破碎帶。為了消除各含水段之間由於壓力差所造成的擴散不均勻，採用了分段注漿。原則上，南部L₈灰岩與斷層帶為一段，L₂灰岩為一段，北部L₈灰岩為一段，斷層破碎帶與L₂灰岩為一段。

（2）注漿施工順序

由於施工力量所限，只能分期分批進行注漿。根據構造條件和聯通試驗結果，主要水流通道在北部和東部，抓住主要水流通道，切斷L₂灰岩的補給，這些鑽孔是19^＃、16^＃、18^＃、15^＃、13^＃、17^＃、10^＃、2^＃等孔，然後逐漸全面鋪開。

在注漿段的施工順序上，原設計所有鑽孔一直打穿L₂灰岩，利用孔內止漿塞由下而上分段分次、間歇注漿。通過16^＃、18^＃兩孔注漿，由於岩層破碎，漿液通過鑽孔圍岩裂隙串到止漿塞以上。在一次注漿之後，止漿塞起拔不動而出事故。為此，後來各孔均改成一次全段注漿後，自上而下分段透孔、分段注漿。

（3）漿液選擇

由於突水點以東受馮營礦排水的影響，北部小馬村礦西區水位尚未穩定，與中馬村礦水位未取得平衡，L₈灰岩水位向東、向北降落，形成水力坡度，地下水沿北東向緩慢流動，為了減少灰漿稀釋，初期大泵量高濃度砂漿（灰砂比0.5～0.68，砂漿比重1.65～1.71 g/cm²，加入3%～4%水玻璃）進行灌注，充塞主要通道，爭取早日將L₂灰岩給水線切斷。中期注以1.5～1.54 g/cm²的較稀液擴大擴散范圍，後期用高壓灌注比重1.7～1.74 g/cm²的灰漿加水玻璃3%～4%，提高凝結時間和結石體強度。

（4）注漿設備及工藝流程

在打鑽過程中各孔雖未遇到溶洞，但岩石破碎，消耗量大，兼之控制面積大，注漿孔多，因而注漿量大；加上中馬村礦停產，有剩餘勞動力，灰漿攪拌是人工上料、一次攪拌（攪拌機）、二次攪拌；加砂系統是裝載機鏟砂、皮帶轉運機、二次攪拌，待砂漿混成後，由兩台250/40注漿泵（泵量400～450L/min）送入鑽孔，當孔口壓力升到35～40kg/cm²後，下次注漿用鎮江產的250/120高壓注漿泵注水泥漿。250/120高壓注漿泵的優點是無級變速，可以根據鑽孔吸漿量的大小來調節注漿泵的泵量，從而滿足注漿壓力的需要。

（5）單孔注漿結束標准

注漿壓力 23061工作面突水點標高約在-198m，L₂灰岩水位+35m，承受水壓28.3kg/cm²以下，在規定受注層段最終壓力時一般取靜水壓力的1.5～2倍。此次注漿因突水點靜水壓力大，而且僅一道防線，為保證注漿質量，將單孔結束注漿壓力定為60kg/cm²，孔口壓力超過靜水壓力的2倍，加上漿液比重，受注層段壓力達到靜水壓力的3～3.5倍。

注漿孔吸水量及吸水率 注漿孔注漿結束時，吸水量（泵量）不大於200L/min，單位吸水率小於0.05L/min·m，其計算方法：

河南省焦作煤田礦井水防治研究

這次注漿在計算實際單位吸水率時，注漿段高度僅採用了主要灰岩含水層的厚度，部分鑽孔加上了斷層帶的厚度，此外的破碎裂隙段還未測定，不計算在內；另外，所選用的參數是最後一次注漿前壓水試驗的數據；也就是說，在壓水試驗後通過計算單位吸水率小於0.05L/min·m之後再注一次灰漿，因而安全系數是較高的。