堵水灌浆施工设备

㈠ 注浆堵水阶段

矿区从年首先从治理夏家林被淹井开始了注浆堵水的研究和实践。注浆堵水遇到的第一个问题就是先在地面打钻注浆堵水，还是先将水排至井底在井下堵水。为了选择合理的堵水方案，认真分析了“先堵后排”的条件和可能性，也分析了先排水到井下找到出水点进行堵水的“先排后堵”的条件和可能性。通过对夏家林进行试排水证明，“先排后堵”存在以下不利条件:

1)愈向下排，水量愈大。据排水试验所取得的3个降深的稳定水量推算到+84水平的出水点水量至少23.6m³/min。两个断面很小的立井，特别是立井底通向出水点的两条下山无法安装、移动这样大能力的排水设备。

2)设备和供电稍一发生故障，涌水立即上涨，能迅速淹没设备，很不安全。

3)试排水证实，夏家林井降低水位，附近的秋谷泉群流量立即变小，而这些奥灰泉水是当地居民生活、生产的主要水源，若先排后堵就得解决复杂的供水问题。

4)先排后堵既要排静储量又要排动储量，时间长、排水负担重，电力资金消耗很大。

5)愈向下排，水压差愈大，水的冲刷力愈大，隐伏着第二次突水的危险性。

研究比较的结果确定选用了“先堵后排”的方案。

本次堵水工程1956年9月动工，1956年12月17日结束，共打地面孔22个，总进尺2967.38m，共注入水泥496.1t，粘土62.4t。其中:17号、16号，特别是3号孔是本次注浆的关键孔;17号孔注水泥118.8t，因注浆管堵塞而失去了进一步注浆的机会;16号孔注水泥37.3t，也因上述原因停止注浆;3号孔在10_－2煤底层9.03m见断层碎带宽2.63m，对其注浆时曾发现与该孔相距8m孔深145m的19号孔及相距20m孔深147m的7号孔冒浆至孔口，表明沿断层带走向跑浆距离至少大于8m。本孔注入水泥339.6t，粘土49t，在该孔注浆过程中就发现井筒水位自动下降，从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。分析认为:这是注浆后切断了奥灰水源，而水淹区周围又是新博一井的生产采区，其积水向生产采区渗漏所致，证明堵水成功。结束注浆后仅用40d的时间便将被淹23年之久的夏家林井恢复了生产，剩余涌水量仅0.125m³/min，小于被淹前的原有涌水量0.24m³/min，堵水效果100%。

夏家林注浆堵水的成功，极大地提高了矿区与地下水作斗争的信心。在此基础上，又先后根据不同的条件进行了各种不同形式的注浆堵水工程。这些堵水工程不仅取得了很大的经济效益，而且取得了一系列经验教训，丰富了注浆堵水的知识，使注浆堵水成为矿区防治水的一个重要手段。矿区主要的注浆堵水工程有以下几次:

1)1958年8月5日至1960年3月1日，对双山东四突水区进行注浆堵水。该工程在地面共打钻15个，工程量5419.68m，用11个孔进行了15次注浆，共注入水泥2712.36t。经1960年9月25日至1961年7月3日实际排水看，出水点剩余水量5.56m³/min，按堵水前排水试验推导的最大水量70m³/min计算当时的堵水效果为92%。

2)1965年11月至1966年底，对石谷矿太原组三、四、五层灰岩进行截源帷幕注浆堵水。在中深部两条火成岩墙之间，走向900m的进水断面内在地面打钻注浆充填太原组薄层灰岩的导水裂隙，切断补给水源以减少石谷七、九层灰岩的涌水量。共打37个钻孔，孔间距25～30m，孔深377～455m，总进尺1488.11m，注入水泥1084.16t，黄土29m³，使七、九层灰岩涌水量由4.19m³/min降为2.625m³/min。

3)1972年7月至1974年4月，对北大井一81水平周瓦庄断层特大型突水点注浆堵水。通过对突水水文地质条件的分析，本次堵水也采用从地面打钻注浆方式，以注断层破碎带中的徐灰、奥灰交面部位，切断水流补给，并对断层两盘徐灰和奥灰适当加固的原则布孔。根据原来开采面积的采动影响和断层产状，沿断层走向东西长150m，断煤(十层煤)交面线两盘南北宽60m的断层影响带中布置了三排钻孔。中间一排穿过徐灰与断层的交面位置，直接对断层带注浆，南北各一排为加固断层两盘的徐灰、奥灰影响带。每排钻孔间距为15～20m，共打钻孔20个。其中，注浆孔18个，徐灰观测孔一个，奥灰观测孔1个。总进尺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月排水至井底后实测涌水量为12.37m³/min，与突水前正常涌水量11.0m³/min比较多余水量仅1.37m³/min，堵水效果99.7%以上。

4)双山东四加固堵水工程。由于1958年至1960年的堵水还有5.56m³/min涌水没有堵住，继续开发双山区的煤炭资源，需要长时间排水很不经济，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。本次加固工程总结吸取58年在此注浆堵水使87%的浆液充填采空区，没有将全部涌水量堵住的教训，钻孔布置以堵塞导水通道为主，重点加固断层带，沿断层走向围绕出水点布孔8个，孔距6～12m，钻孔穿过徐灰与断层交面位置附近，总工程量3004.95m，用水泥1641.9t，三乙醇胺618.778kg，食盐14519.15kg，堵住涌水5.47m³/min。排水证实原出水区只剩涌水0.09m³/min，堵水效果98.4%。

5)1980年3月20日至1981年4月30日，对夏庄矿一井190下山采区1903面底板突水区进行了注浆堵水。一开始先采用在工作面下运输道向工作面出水点正下方徐灰打钻对徐灰注浆，共3个孔，总进尺476.05m，注入水泥124t。因从出水点大量跑浆难于控制，同时由于钻房简易，钻探施工十分困难，后改用在工作面上下出水口砌筑挡水墙，封闭工作面采空区，希望创造“动水变静水”注浆条件，但升压试验时有鼓破12m的煤壁，最后只好在上水闸墙放水的条件下，向800m³采空区注粉亚砂土和水泥各50%的混合浆液充填老塘加固煤壁解决顶板绕流等问题后，沿主要突水通路进行逆注浆。本次注浆共用水泥1461t，粉亚砂土1062t，不仅堵住了本工作面的涌水4.2m³/min，还使离此出水点70m的一个老出水点水量减少，底鼓减弱。

通过这一系列堵水和堵水后的继续开拓实践充分证明:底板突水，特别是奥灰突水是有条件的，突水解决了这种特殊薄弱点之后，继续开采其他较安全区的煤炭是可能的。堵水是防治底板突水有效而经济合理的措施之一。

㈡ 注浆堵水方法有哪些分别适用于什么条件

注浆堵水是将水泥将或化学浆通过管道压入井下岩层空隙、裂隙或巷道中，使其扩散、凝固和硬化，从而岩层具有较高的强度、密实性和不透水性，达到封堵截断补给水源和加固地层的作用，是矿井防治水害的重要手段之一。
一、注浆堵水方法
注浆法的分类目前没有统一的标准，但一般有以下几种分类方法：
1 按含水岩土地层揭露前后进行注浆施工分类
（1） 预注浆：当井筒、巷道、硐室等构筑物在开凿前或开凿到接近含水层以前所进行的注浆工程，称之为预注浆。煤炭行业常见的有地面预注浆、工作面预注浆。预注浆法进行岩土堵水和加固，减少事故的发生。
（2） 后注浆：当井筒、巷道、硐室等构筑物掘砌以后，用注浆法治理水害和地层加固，称之为后注浆。
2 按注浆使用的浆液材料进行分类
（1） 水泥注浆：浆液材料以水泥为主，包括其它附加剂；
（2） 粘土注浆：浆液材料以粘土为主，包括粘土-水泥浆；
（3） 化学注浆：注浆材料以化学药液为主剂。
3 按浆液进入地层产生能量方式进行分类
（1） 压注浆：浆液用注浆泵输送，使浆液压入或渗透入受注地层，称为静压注浆；
（2） 高压喷射注浆：浆液利用高压泵输送，并通过特殊的喷嘴产生具有巨大动能的喷射流，切削地层，与土、砂颗粒搅拌混合、凝结称为高压喷射注浆。
4 按浆液在地层中运动的方式进行分类
⑴ 充填注浆：浆液充填大裂隙、洞穴等称为充填注浆；
⑵ 挤压注浆：依靠注浆压力迫使浆液在地层中压开各种各样的通道来挤入地层，浆液多呈现脉络状或树枝状固结，这种浆液可以使松软地层挤压密实，所以在地基加固中也称压密法；
⑶ 置换注浆：通过一定的方法把受注地层中的土、砂逼放出来，形成的空间用浆液充填，称之为置换注浆；
⑷ 高压喷射注浆，利用喷射流的动能进行注浆。
二、注浆堵水的适用条件
(1)当老窑或被淹井巷的积水与强大水源有密切联系时，可先注浆堵截水源，然后排干积水。如山东肥城国庄矿、河南焦作演马庄矿等，都是先堵截水源而后排干积水恢复生产的。
(2)当井巷工程必须穿过一个或几个强含水层或充水断层，如不堵截水源，将给矿井生产和建设带来很大困难和危害，甚至无法施工，我国许多矿井穿过强含水层时，都是利用这一方法。
(3)当井筒或工作面发生严重淋水，为了加固井壁、改善劳动条件、减少排水费用，可以采取注浆措施。如鹤壁鹿楼主、副井，新汶协庄主、副井，采取挂浆措施后，取得了良好的效果。
(4)某些涌水量特大的矿井，为了减少矿井涌水量，降低常年排水费用，亦可采用注浆堵截水源。

㈢ 注浆堵水

在地下工程施工中，当遇到地下水时，往往采取注浆技术进行堵水，以减少施工过程中流水量，满足安全施工要求。

【工程实例1】 渝怀铁路圆梁山隧道高压动水粉细砂层充填型溶洞注浆堵水

圆梁山隧道PDK354＋435～＋495 段穿越高压动水粉细砂层充填型溶洞。施工过程中，在右侧边墙下部发生大量涌水、涌砂，最大涌水量2500m³/h，随后立即停止开挖，采用混凝土止浆墙封闭。之后进行超前帷幕注浆，注浆材料采用普通水泥单液浆、超细水泥单液浆、普通水泥-水玻璃双液浆、超细水泥-水玻璃双液浆、TGRM浆和HSC浆六种注浆材料共同组成的注浆材料体系。

注浆结束后，分析注浆施工P-Q-t曲线；钻检查孔，检查孔放置1小时后无流水、流砂；测试注浆后渗透系数，渗透系数为1.45×10^-6cm/s。注浆效果检查后进行开挖施工，施工过程中无涌水、涌砂，施工顺利。注浆堵水前后照片如图1-4、图1-5。

【工程实例2】 宜万铁路齐岳山隧道富水溶槽注浆堵水

齐岳山隧道DK362＋060 处自左上向右下发育一富水溶槽，溶槽左宽右窄，宽度为0.7～0.1 m。溶槽中充满水，经测试，水压力为0.1MPa。

针对富水溶槽，采取注浆技术，在隧道开挖线外一定范围制造截水帷幕，从而阻断水流。之后，在隧道开挖轮廓线外设置超前大管棚并注浆，营造超前刚性支护体系。注浆材料采用普通水泥单液浆和普通水泥-水玻璃双液浆。

注浆后，进行钻检查孔法检查，检查孔涌水量小于0.2 L/（m·min）；同时，对检查孔进行注浆试验，检查孔注浆压力上升很快，一般不超过10 分钟达到设计终压4～5MPa，达到终压时地层吸浆量小于5L/min。注浆效果检查后进行开挖，经开挖观察，富水溶槽被浆液充填饱满，注浆效果较好，满足了安全开挖要求。开挖后又对该段进行了径向注浆加强。注浆堵水前后照片如图1-6、图1-7。

图1-4 高压动水粉细砂层充填型溶洞突水照片

图1-5 高压动水粉细砂层充填型溶洞注浆堵水后开挖照片

图1-6 富水溶槽探水孔照片

图1-7 富水溶槽注浆后开挖照片

㈣ 注浆堵水

10.3.2.1 F9 断层周边预注浆

F9断层工程地质如图10-4，断层部位埋深大（≥650m）、进深长（≈7 km）、围岩软弱破碎、自稳性差、地下水量大、水压高、施工难度大、工期紧是其最突出的矛盾。因此，确定在断层带隧道线路右侧增设超前导坑，为正洞穿越F9断层探明地质、排水降压。正洞采用上半断面法施工，超前管棚、喷混凝土、钢筋网和格栅钢支撑联合初期支护系统，采用周边预注浆堵水和加固围岩。

（1）注浆参数设计

1）注浆段长。注浆段长8 m，开挖段长6 m，预留2 m作为下段注浆的止浆岩墙。

2）注浆方式。采用全孔一次压入式注浆，孔口止浆。

3）注浆有效范围。注浆有效范围为毛洞轮廓线外1.2～2.0m。

图10-4 F9断层工程地质图

4）注浆孔布置。注浆孔沿开挖轮廓线布设，环向间距1.0m，外插角10°～20°；一般情况下为单圈孔布置，在特别软弱破碎、水量大、有“泥石流”危险的地段则采用双圈布孔。图10-5为注浆孔布置示意图。

图10-5 周边预注浆布孔设计图

（单位：cm）

5）注浆压力。经超前导坑排水降压后，实测正洞水压力为0.2～0.3MPa；浆液在地层裂隙中流动阻力0.5～0.7MPa，因此取注浆终压1.5～2.0MPa。

6）注浆速度。据地层吸浆能力和注浆泵排浆能力，取为2×（15～50）L/min，断层泥带取小值，其他地段取较大值。

7）注浆量

按下式计算：

地下工程注浆技术

式中：Q为注浆量（m³）；R为扩散半径（m）；H为注浆段长（m）；n为地层裂隙度或空隙率；α为浆液填充率，根据地层不同，一般取0.6～0.8；β为浆液损失率，取0.1～0.3。

8）注浆结束标准

单孔：采用定压注浆，终压达到或接近设计终压时结束该孔注浆。

全段：所有注浆孔灌注完，符合单孔标准的受注孔数达到设计孔数的80%以上时可结束该段注浆。

（2）注浆材料

选用普通水泥-水玻璃双液浆，水泥为P·O 42.5R普通硅酸盐水泥，水玻璃原液为52Be′。双液浆配比为：水泥浆水灰比1.25∶1～0.8∶1 ，水泥浆与水玻璃体积比1∶1～1∶0.6 ，水玻璃浓度35Be′。浆液凝胶时间1min30sec～3min，在要求凝胶时间较长的注浆地段则掺磷酸氢二钠来延长浆液凝胶时间。

（3）注浆设备及配套

1）钻孔设备：F₉断层南、北端分别采用瑞典产的TH286四臂液压凿岩台车和H169两臂液压凿岩台车钻孔并安装注浆管。

2）注浆泵：采用日本产HFV-5D型和PF-40A型全液压双液注浆泵，可实现定压、定量、定速和定双液配比注浆。

3）搅拌机：采用MVT-400型立式双筒和MS-400型并列双筒搅拌机，它们分别为HFV-5D注浆泵和PF-40A注浆泵的配套设备，均能二次搅拌、连续供浆。

4）混合器：采用自制带逆止阀的“T”型和“Y”型混合器。

5）注浆站：采用移动式注浆站，见图10-6。

（4）注浆施工

上半断面注浆、开挖施工工序见图10-7。

（5）注浆效果检查评定

经16个注浆段的检查和开挖测定，注浆总堵水率达到84%以上，个别循环高达100%。注浆后在毛洞轮廓线外形成了1.5 m厚以上的围岩加固圈，有效地防止了流泥坍塌，并使初期支护变形减小，确保了洞室稳定。经实际统计计算，周边注浆所占时间为开挖时间的20%，大大低于帷幕注浆；每延米隧道的注浆费用仅为帷幕注浆的1/3～1/4。

10.3.2.2 股状涌水围截注浆

（1）股状涌水概况

在隧道施工中，穿越砂岩地段遇到了大裂隙股状涌水；而在灰岩地段则遇到溶洞溶裂而造成地下水夹杂大量泥砂涌出的现象。基本情况列于表10-2。

（2）治水原则与方案

根据突水对地层稳定性、地下地表水源以及施工和将来运营安全的影响程度，确定采用注浆方案治理，按“砂岩地段（清水）排堵结合，灰岩地段浑水力争堵死，地表、洞内综合治理”的原则，先衬砌后注浆。

图10-6 注浆站平面布置示意图

机具：1—注浆管；2—孔口连接阀；3—泄压阀；4—混合器；5A—注浆泵动力部分；5B—注浆泵体；6—水泥浆储浆桶；7—清水桶；8—水玻璃桶A；9—水玻璃桶B；10—搅拌机。管路：①混合管；②水玻璃输浆管；③水泥浆输浆管；④水玻璃吸浆管；⑤水泥浆吸浆管。材料：（1）水玻璃；（2）水泥

图10-7 注浆、开挖工序及其关系

（3）注浆堵水时机

实测涌水形态特征如图10-8 ，据此确定在涌水稳定期或衰减期实施注浆。

表10-2 大瑶山隧道主要集中涌水点基本情况

图10-8 涌水基本形态特征曲线

（4）注浆堵水方法

根据出水点附近地层节理裂隙三维发育及其连通补给情况，采用“围截注浆法”，即以出水点为中心，在其周围一定范围内布孔，从外到里，层层缩小包围圈，对出水点进行围截，最后造成相对静水状态下的集中堵水注浆。同时，在隧道底角适当部位设置排水系统。在灰岩地段，则先对地表塌陷坑作回填封闭处理，后进行洞内注浆。

（5）注浆参数

1）注浆压力：按水压力大小、衬砌承压能力以及止浆深度等确定注浆压力为1.5～2.5MPa。

2）浆液凝胶时间：按浆液在动水条件下扩散、充填固结机理确定为2min。

3）注浆速度及注浆量：注浆速度按出水量大小选定，原则上出水量大注浆速度快。注浆量则以注浆终压作控制标准。

（6）注浆材料

砂岩地段采用普通水泥-水玻璃双液浆；灰岩地段溶洞封堵据情况分别采用水泥浆、水泥-水玻璃双液浆并辅以细砂、碎石等注浆材料。纯水泥浆则掺“782”速凝剂控制浆液凝胶时间。

（7）注浆设备

同周边预注浆。

（8）注浆实施情况

1）DK1994＋820：采用图10-9布孔方式。出水点A，采用ϕ102mm孔径、ϕ89mm注浆管，长3 m。内外圈围截注浆孔，孔径ϕ48mm，孔深8 m，注浆管长4.0m。采用普通水泥-水玻璃双液浆。

图10-9 ＋820注浆布孔示意图

2）DK1995＋580、DK1995＋713：两点为同一水源的不同出露点（图10-10），因而按一整体考虑，先堵＋580 ，后堵＋713。

DK1995＋580注浆孔布置如图10-11，图中A为出水点，B，C，D，E，F为引排分流孔，最后注浆封堵。孔深5 m，孔径ϕ60mm，孔距2～3 m，注浆材料采用普通水泥单液浆和普通水泥-水玻璃双液浆。DK1995＋580封堵后做DK1995＋713注浆和引排，其布孔注浆方式见图10-12。

图10-10 ＋580、＋713水路连通

图10-11 DK1995＋580段堵水注浆布孔平面展示图

图10-12 DK1995＋713段注浆布孔

3）灰岩地段岩溶突水封堵注浆。总体方案示于图10-13。其步骤为：

a.从DK1994＋590～640先作衬砌背后填充注浆，注浆材料采用普通水泥-水玻璃双液浆，注浆压力0.5～0.7MPa。

b.DK1994＋595和＋640作环向全封闭式止水墙注浆，孔深4 m、孔距2.0m、孔径ϕ50mm，采用普通水泥-水玻璃双液浆。DK1994＋595～DK1994＋640两侧墙脚作垂直止水墙注浆，孔深4 m、孔距1.5 m。

c.DK1994＋595～DK1994＋640作隧道底板注浆（图10-14），以防“V”形溶槽而致底板翻浆冒水破坏轨下基础。孔深4 m、孔径ϕ50mm。采用普通水泥-水玻璃双液浆，注浆压力1.0～1.5MPa。

d.按DK1994＋607、＋625、＋601、＋637 的顺序对各出水点作围截注浆，孔深5 m、孔距1.5 m，注浆压力2.0～2.5MPa。分别采用普通水泥单液浆、普通水泥-水玻璃双液浆和粗砂骨料。

e.上述出水点封堵完成后，进行较长期止水效果观测，据此确定是否需要作适当的反滤引排水或补充注浆。

图10-13 灰岩地段堵水注浆总体方案平面展示

图10-14 灰岩地段底板注浆布孔图

f.在进行上述工作的同时，对由于洞内出水引起的地表塌陷坑（深度≤3 m）作回填和封闭。

（9）注浆效果检查评定

通过对上述出水点的注浆，砂岩地段原出水点得到有效封堵，衬砌干燥无水。实测衬砌墙脚引排孔的排水量为注浆前出水量的34%。灰岩地段的出水封堵更好，注浆后该段隧道漏水量为注浆前的12.3%，并且分散出露于无害部位；地表也无新陷坑出现，这说明确定的注浆时机、治水原则以及围截注浆方法对治理股状涌水是有效的。

㈤ 注浆堵水方案的选择

为了尽快恢复中马村矿的正常生产，必须选择一个速度快、经费省、技术相对可靠的恢复方案。然而淹井时一水平总涌水量高达153m³/min，这样大的水量采用强排方案是不现实的，因为：第一，受井筒断面的限制，安装不了那么多的潜水泵，如果将井筒装满水泵排水，水位降到井底，也无法下卧泵强占泵房；第二，今后生产期间排水量大，产量小，势必不会有好的经济效益，另外具有安全隐患。为此，须采用“先堵后排”的复矿方案。

这次堵水施工情况是，突水点位置不明，动水量大，突水点水压高（28.3kg/cm²），流速快，断层倾角平缓，水流通道波及的范围广，钻探L₂灰岩过程中无明显掉钻（没遇见大溶洞），注不进大颗粒固料，因而在动水条件下堵工作面上下风道（煤道），堵突水点的施工难度大，工期和效果难以保证，最后确定采用在静水条件下直接封堵工作面突水点的方案。但由于中马村与小马村以-75 m大煤底板等高线为界，并于1979年已经采坏矿界煤柱。中马村矿淹井后水流将通过采空区流入小马村矿，直接威胁着小马村矿的安全与生产，如果采用两矿边界进行帷幕截流，长度2500m，则工程量太大，工期长。因此，一方面在中马村矿井筒安装潜水泵排水，将水位保持在-60m以下，确保小马村矿安全生产；另一方面在小马村矿东西翼之间打6 道水闸墙和2 座水闸门，使小马村矿东西区分隔，放弃西区，停止中马村矿排水后，一则小马村矿东区正常生产，二则以保中马村23061工作面突水点静水注浆方案的实施。

㈥ 注浆堵水

修建海底隧道，技术上的最难点就是以海水为源头的无限的涌水存在。特别是在断层破碎带等软弱地层发生高压涌水，将会引起围岩坍塌，异常出水，甚至有可能使工程瘫痪不能恢复。但海底隧道涌水的起源是无法控制的，因此，为了安全掘进，事先进行注浆以阻止高压涌水以及改良加固软弱破碎带是必不可缺的。青函隧道注浆的基本思路如图10-1 ，设定随着隧道开挖，将要产生一定的松动范围，在松弛区外侧一定范围内进行注浆并形成一个止水地带，用该止水带与水压抗衡，这样强大的水压就不能直接作用于衬砌或支护上。但是怎样定量把握由开挖形成的松动区以及确定止水带的必要范围，还是一个有待解决的难题，因为围岩特性是千变万化的，并且施工方法、支护方法也是多样的。目前这些范围的确定都是建立在经验的基础上。当围岩松动的范围远远大于预想的范围时，将导致止水带机能劣化。因此，在开挖施工过程中就应该尽力控制围岩的松动，使围岩尽早稳定下来，这是极其重要的。

图10-1 注浆区概念图

注浆止水或地质改良的是否成功，与隧道安全掘进有着密不可分的关系，因此，追求良好的注浆效果，改良开发与注浆方式相适应的器具，以及如何提高施工效率成为人们研究的课题，经过无数次的成功与失败，现在终于确定了正确的可以统一评价的设计、施工方法。其标准的注浆设计、施工方法如图10-2所示，从隧道横洞中设置的钻探基地打水平探孔，以探测前方地质及涌水情况并进行分析，然后决定需不需要进行注浆。若需要注浆，还要打多口探孔以确定覆盖环的位置及其他详细资料，然后进行注浆设计。沿隧道纵向注浆的分步方法，标准的为两步，第一步30～45 m，第二步60～80m。另外，从洞壁开始的注浆范围，也就是覆盖环，普通区段应该是隧道半径的2～3倍，但在断层破碎带应根据情况加大覆盖环。

图10-2 青函隧道注浆设计图

青函隧道为海底隧道，因此出现高压涌水是在所难免的。为了隧道的正常掘进，除了采取合适的注浆方法加以止水外，别无他法。可想而知，如果注浆不当，将招致大量涌水，引起坑道坍塌。因此，要求在把握前方地质状况的基础上进行切实有效的注浆。为此，青函隧道作为预测前方掌子面状况的方法之一，选择了在掌子面两侧开挖超前导坑，并进行超前钻探，由此掌握前方的地质涌水情况，在此基础上制定出开挖、注浆计划，然后进行掌子面注浆，当确认注浆止水情况良好时，再进行开挖的最安全、最务实的工法。但遗憾的是即使采用了这种万全之策，还是发生了斜井1次，作业洞3次，共计4次的异常涌水。幸运的是，超前导坑安然无恙，但如稍有差错也肯定会发生类似的情况。1969年2月，龙飞调查斜井1223 m处发生的涌水，以及突破800m、900m处的破碎带的经验让人们知道了涌水的可怕程度，也教给了人们注浆的重要性。

出水处的地质，4次中有3次都是断层破碎带，另外1次是发生在火山岩岩脉的龟裂带。并且4次中的3次都是在做了认真严谨的注浆后才掘进的，但还是发生了涌水，由此可以看出出水与以下两项技术关系密切：

（1）前方预测技术（作为注浆、掘进的情报，收集数据并加以分析）。

（2）止水注浆技术（选择与地质、涌水情况相匹配的模型方法，并对该模式的止水效果加以确认）。

关于（1）包括断层部分，即使已经掌握了前方的状况，因为受钻探根数、工期等的限制，也必须对可能出现问题时注浆和掘进的最低必须资料（地质构造、涌水状况等）进行收集，并对数据进行分析，同时灵活运用，这是很重要的。

关于（2）主要是强调注浆技术，要根据（1）获得的情报，制定出掘进计划，并勘查以前的注浆状况，止水效果等，从而对本次注浆结构、模式进行有效地设计。而后通过实验性施工确认其效果，最后再将试挖孔扩大，确认其止水状况，根据孔深处的情况，最终确定掌子面的位置。

为了对海底复杂的地质结构及涌水状况采用切实有效的对应措施，在仔细研究超前钻探、注浆、掘进时的情况以及推断前方状况的同时，还要经常对已推断的状况进行确认反馈，从而提高推测水平，这是非常重要的。

海底部分的地层为新近纪以后的地层。本州一侧为火山岩，北海道一侧为训缝层，中间部分为年轻的黑松、无破碎带断层，毫不夸张地说有无数条断层存在。

（1）粘土化、涌水带并伴有膨胀压的断层：F₁₀

承载有水压的土压，粘土上面存在大量水。

（2）有岩脉贯入的断层：F₁₄，F₁₅

安山岩，火山碎屑类岩（在地质性弱线部有玄武岩、流纹岩等喷出岩贯入）的基岩部分，不仅破碎变质而且喷出岩也龟裂产生裂缝。喷出岩将较厚的弱线部分充分填实时情况要好得多。

（3）软岩伴有涌水的地层：F₁₀

地层较为不透水，破碎部分与涌水源不能直接相连，涌水就少得多。岩石强度小，能承受水压引起的蠕变土压。

（4）规模小但龟裂发达，并呈擦痕面状分布：F₅₀

断层粘土非常厚，几乎不含有别的岩类。规模很小但涌水量很大。

在这里若将以前发生涌水的断层进行分类，本州一侧斜坑1223 m处，作业洞3690m处为B型；北海道一侧，作业洞3509为A型；4588 m处为D型。

㈦ 注浆堵水方法有哪些

共拓岩土注浆堵水是将水泥将或化学浆通过管道压入井下岩层空隙、裂隙或巷道中，使其扩散、凝固和硬化，从而岩层具有较高的强度、密实性和不透水性

㈧ 注浆堵水工艺及施工

1.动水注砂石试验

静水注浆方案确立以后，小马村矿水闸墙施工尚需一定的时间。我们利用这段时间进行了流水试验、联通试验等。经查找，L₂灰岩主要水流通道位于东部及北部；另外，在1986年1月19日完成10个钻孔以后进行了动水条件下堵水试验。根据钻孔吸水量（大于1.5m³/min）大小情况，分别对2^＃、4^＃、5^＃、6^＃、7^＃、8^＃、10^＃、11^＃、15^＃孔灌注了砂石，共注入砂子203.4m³，直径0.3cm的石子288.5m³，直径0.5～1cm 石子81.70m³，共计573.60m³。全部注向L₂灰岩。由于打钻过程中未见溶洞，使动水注砂石工作十分困难。于是在4月24日停止了动水堵水试验，在此期间中马村矿井筒排水量由125m³/min减少到85m³/min，水位标高-62m左右，水量减少的原因：一是枯水季节水量自动减少，二是所注砂石堵塞了部分过水通道所致。

2.静水注浆及其工艺

当小马村矿井下防水闸墙门打成，中马村矿井筒所安装的潜水泵停止运行，井筒水位上升，在1986年8月1日中马村井筒水位+64.8m，小马村矿西部水位+47.2m时，开始了突水点的静水注浆。截止至12月27日注浆全部结束，工期4个月27天，静水注浆阶段共注21个孔（9^＃孔因不漏水，6^＃孔距1^＃、3^＃、11^＃孔较近未进行注浆），36个层段，进行了181次注浆，共注入水泥7833t，砂子2162.21m³，水玻璃（波美度25～30）76.65m³。

（1）注水段的确定

23061工作面突水点注浆钻孔实见L₈灰岩顶板至L₂灰岩底板垂高65 m左右。石灰岩7层并贯穿以断层破碎带。为了消除各含水段之间由于压力差所造成的扩散不均匀，采用了分段注浆。原则上，南部L₈灰岩与断层带为一段，L₂灰岩为一段，北部L₈灰岩为一段，断层破碎带与L₂灰岩为一段。

（2）注浆施工顺序

由于施工力量所限，只能分期分批进行注浆。根据构造条件和联通试验结果，主要水流通道在北部和东部，抓住主要水流通道，切断L₂灰岩的补给，这些钻孔是19^＃、16^＃、18^＃、15^＃、13^＃、17^＃、10^＃、2^＃等孔，然后逐渐全面铺开。

在注浆段的施工顺序上，原设计所有钻孔一直打穿L₂灰岩，利用孔内止浆塞由下而上分段分次、间歇注浆。通过16^＃、18^＃两孔注浆，由于岩层破碎，浆液通过钻孔围岩裂隙串到止浆塞以上。在一次注浆之后，止浆塞起拔不动而出事故。为此，后来各孔均改成一次全段注浆后，自上而下分段透孔、分段注浆。

（3）浆液选择

由于突水点以东受冯营矿排水的影响，北部小马村矿西区水位尚未稳定，与中马村矿水位未取得平衡，L₈灰岩水位向东、向北降落，形成水力坡度，地下水沿北东向缓慢流动，为了减少灰浆稀释，初期大泵量高浓度砂浆（灰砂比0.5～0.68，砂浆比重1.65～1.71 g/cm²，加入3%～4%水玻璃）进行灌注，充塞主要通道，争取早日将L₂灰岩给水线切断。中期注以1.5～1.54 g/cm²的较稀液扩大扩散范围，后期用高压灌注比重1.7～1.74 g/cm²的灰浆加水玻璃3%～4%，提高凝结时间和结石体强度。

（4）注浆设备及工艺流程

在打钻过程中各孔虽未遇到溶洞，但岩石破碎，消耗量大，兼之控制面积大，注浆孔多，因而注浆量大；加上中马村矿停产，有剩余劳动力，灰浆搅拌是人工上料、一次搅拌（搅拌机）、二次搅拌；加砂系统是装载机铲砂、皮带转运机、二次搅拌，待砂浆混成后，由两台250/40注浆泵（泵量400～450L/min）送入钻孔，当孔口压力升到35～40kg/cm²后，下次注浆用镇江产的250/120高压注浆泵注水泥浆。250/120高压注浆泵的优点是无级变速，可以根据钻孔吸浆量的大小来调节注浆泵的泵量，从而满足注浆压力的需要。

（5）单孔注浆结束标准

注浆压力 23061工作面突水点标高约在-198m，L₂灰岩水位+35m，承受水压28.3kg/cm²以下，在规定受注层段最终压力时一般取静水压力的1.5～2倍。此次注浆因突水点静水压力大，而且仅一道防线，为保证注浆质量，将单孔结束注浆压力定为60kg/cm²，孔口压力超过静水压力的2倍，加上浆液比重，受注层段压力达到静水压力的3～3.5倍。

注浆孔吸水量及吸水率 注浆孔注浆结束时，吸水量（泵量）不大于200L/min，单位吸水率小于0.05L/min·m，其计算方法：

河南省焦作煤田矿井水防治研究

这次注浆在计算实际单位吸水率时，注浆段高度仅采用了主要灰岩含水层的厚度，部分钻孔加上了断层带的厚度，此外的破碎裂隙段还未测定，不计算在内；另外，所选用的参数是最后一次注浆前压水试验的数据；也就是说，在压水试验后通过计算单位吸水率小于0.05L/min·m之后再注一次灰浆，因而安全系数是较高的。