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【摘 要】 针对壁后注浆堵水技术在大红山铁矿二道河辅助竖井施工中的应用，介绍了实施壁后注浆的施工方案、方法及施工工艺，并对该技术在应用中的有关问题进行了探讨。
【关键词】 壁后注浆；井筒堵水；应用
辅助竖井位于二道河矿体东南侧，井筒断面为圆形，设计深度为761.5m，井口标高为+708.5m，井底标高为-53.00m，净直径φ6.5m， 掘进直径φ7.2m，井颈段掘进直径φ8.1m，井颈段深度30m，井颈段采用C25钢筋砼支护，其余井筒部位均采用C25素砼支护。经岩土工程详细勘察，辅助竖井穿过岩层主要为强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩、碳质板岩夹泥质粉砂岩、角砾状粉砂岩、角闪变钠质熔岩，黑云角闪变钠质凝灰岩为主、角闪变钠质凝灰岩、角闪片岩夹变钠质凝灰岩、白云石大理岩、黑云片岩夹变纳钠质凝灰岩、大理岩等，在井筒穿过的岩层中，部分地段存在厚度为0.5米到数米不等的破碎带。井筒施工至+675.5m标高（井口下33m）左右工作面出现涌水，随着井筒的不断延深，在支护完成的井壁上出现多处淋水点，井筒工作面涌水量最大达到16.83m3/h，对施工安全造成了较大威胁，为保证施工安全、工程质量和提高施工速度，决定在井筒内实施壁后注浆堵水。
1 水文地质特征
注浆段为+673.6m—+631.3m段，段长42.3m，井筒揭露岩性主要为碳质板岩夹泥质粉砂岩、角闪变钠质凝灰岩和黑云片岩夹变纳钠质凝灰岩，累计厚度达数十米以上。岩性以变钠质凝灰岩为主，中厚层状，岩层裂隙发育。地层倾向N40E，岩层倾角6°-12°。砂岩含水层厚度0.5-7m不等，出水形式主要为岩缝裂隙水，单层涌水量6-14m3/h。
2 施工方案
（1）根据井筒揭露的岩层和含水层的泄水情况，采用下行式分段注浆。本次注浆分段以每模砼的接缝作为分界（大约为4m），在每段井壁出水点和砼接茬口处上、下沿周圈梅花形交错钻孔。并视现场井壁涌水分布情况补加钻孔。最后再由上到下对本注浆段新出现的涌水区进行钻眼、注浆。
（2）施工顺序
1）对该段井壁出水点及接茬口部位进行处理，采用水泥—水玻璃浆液，局部地方埋设注浆导水管。
2）按设计位置打好注浆孔，直接把注浆孔口管打入孔内，周围用棉纱、塑胶泥封好。孔口管一端车丝扣，与注浆阀门相连，其余车成竹节形（马牙扣）与封孔器相连。
3）对注浆孔用清水注入进行清孔。
4）段内注浆顺序采用“下堵、上封、中间渗透”的方法进行。
5）同一圈注浆时，对注浆孔按间隔进行注浆。
3 施工方法
1）注浆设备选择
采用SGB9/12注浆泵
2） 注浆孔布置及要求
由于井壁接茬多，岩石裂隙发育，淋水严重而没有大的出水点，故采用“梅花”式布孔法。在每段井壁出水点和砼接茬口处上、下方各0.75m处沿周圈梅花形交错布置26个钻孔，间距1.5m，深2.5m。
3） 注浆材料
采用P.042.5级普通硅酸盐水泥，模数为2.4～2.8，波美度40be’的中性水玻璃。根据注浆情况，浆液中加入15%～20%的BR—C型防水剂。
4 ）注浆参数
采用水泥、水玻璃双液注浆法。
4.1 浆液配比
开注水泥浆液水灰比为1：1；封孔水泥浆液水灰比为0.8：1；开注水泥浆与水玻璃之比为1：0.6；封孔水泥浆与水玻璃之比为1：0.8。BR—C型防水剂为水泥用量的15%-20%。
4.2 水玻璃浆液
每孔开孔时使用15-20Be’的水玻璃，中间过程中加浓到25-30Be’，终孔时加浓到35Be’。
5 ）注浆压力
注浆压力大小主要取决于注浆孔静水压大小，但考虑到岩层的裂隙发育程度及井壁抗压强度，本次注浆压力选择5-8MPa。
6 ）扩散半径
为缩短施工工期，保证注浆质量，本次注浆扩散半径控制在2m以内。
7） 注浆量
该井筒含水层岩性以变纳质岩为主，裂隙发育，浆液能均匀扩散，注浆量按下式计算：Q=V·n·a
式中V—注浆加固体积，m3；
n—空隙率，取0.04；
a—浆液损失系数，取1.3-1.5。
由于注浆段位于井筒中部，岩石受风化影响较小，含水层浆液损失系数取1.5，顶底隔水层取1.3，含水层浆液控制半径取7.25m，顶底隔水层取6.25m，顶底隔水层注浆总厚度取42.3m。
（1）含水层注浆量
Qs=（7.252-2.752）π×96×0.04×1.5=814（m3）
（2）顶底隔水层注浆量
Qg=（6.252-2.752）π×36×0.04×1.3=185（m3）
（3）注浆总量
Q=Qs+Qg=999（m3）
水玻璃取浆液体积的三分之一，故水玻璃用量为999×1/3×1.4=466（t）
水泥取浆液体积的三分之一，故水泥用量为999×1/3×3.15=1049（t）
根据注浆情况，砂岩含水层可使用BR—C型防水剂，加入量为水泥重量15%-20%。
4 结束语
实施壁后注浆后，该井筒内的涌水量降至3.5m3/h以下。实践证明，井筒壁后注浆是一种有效的防治水方法，采用壁后注浆可以有效的将地下含水层的涌水封堵于壁后，同时还起到加固井壁的作用。但是要正确进行壁后注浆，还要注意一些问题：
（1）壁后注浆的施工顺序应根据含水层的厚度分段进行，对漏水段较长的井筒，应由下而上逐段进行。
（2）注浆孔的数量根据堵水需要确定，各注浆孔的有效扩散半径应相交，注浆孔一般应错开排列，均匀布置。
（3）壁后注浆的压力宜比静水压大0.5-1.5MPa，在岩石裂隙中的注浆压力可适当提高。
（4）注浆孔深度应根据不同注浆对象而定，如果对岩層裂隙进行注浆时，注浆孔必须穿过井筒，孔深应等于或大于1-1.5倍的井壁厚度，当注浆段壁后为含水砂层时，为避免透水涌砂，则注浆孔不准穿透井壁，只进行壁内注浆以达到封水目的。
【关键词】 壁后注浆；井筒堵水；应用
辅助竖井位于二道河矿体东南侧，井筒断面为圆形，设计深度为761.5m，井口标高为+708.5m，井底标高为-53.00m，净直径φ6.5m， 掘进直径φ7.2m，井颈段掘进直径φ8.1m，井颈段深度30m，井颈段采用C25钢筋砼支护，其余井筒部位均采用C25素砼支护。经岩土工程详细勘察，辅助竖井穿过岩层主要为强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩、碳质板岩夹泥质粉砂岩、角砾状粉砂岩、角闪变钠质熔岩，黑云角闪变钠质凝灰岩为主、角闪变钠质凝灰岩、角闪片岩夹变钠质凝灰岩、白云石大理岩、黑云片岩夹变纳钠质凝灰岩、大理岩等，在井筒穿过的岩层中，部分地段存在厚度为0.5米到数米不等的破碎带。井筒施工至+675.5m标高（井口下33m）左右工作面出现涌水，随着井筒的不断延深，在支护完成的井壁上出现多处淋水点，井筒工作面涌水量最大达到16.83m3/h，对施工安全造成了较大威胁，为保证施工安全、工程质量和提高施工速度，决定在井筒内实施壁后注浆堵水。
1 水文地质特征
注浆段为+673.6m—+631.3m段，段长42.3m，井筒揭露岩性主要为碳质板岩夹泥质粉砂岩、角闪变钠质凝灰岩和黑云片岩夹变纳钠质凝灰岩，累计厚度达数十米以上。岩性以变钠质凝灰岩为主，中厚层状，岩层裂隙发育。地层倾向N40E，岩层倾角6°-12°。砂岩含水层厚度0.5-7m不等，出水形式主要为岩缝裂隙水，单层涌水量6-14m3/h。
2 施工方案
（1）根据井筒揭露的岩层和含水层的泄水情况，采用下行式分段注浆。本次注浆分段以每模砼的接缝作为分界（大约为4m），在每段井壁出水点和砼接茬口处上、下沿周圈梅花形交错钻孔。并视现场井壁涌水分布情况补加钻孔。最后再由上到下对本注浆段新出现的涌水区进行钻眼、注浆。
（2）施工顺序
1）对该段井壁出水点及接茬口部位进行处理，采用水泥—水玻璃浆液，局部地方埋设注浆导水管。
2）按设计位置打好注浆孔，直接把注浆孔口管打入孔内，周围用棉纱、塑胶泥封好。孔口管一端车丝扣，与注浆阀门相连，其余车成竹节形（马牙扣）与封孔器相连。
3）对注浆孔用清水注入进行清孔。
4）段内注浆顺序采用“下堵、上封、中间渗透”的方法进行。
5）同一圈注浆时，对注浆孔按间隔进行注浆。
3 施工方法
1）注浆设备选择
采用SGB9/12注浆泵
2） 注浆孔布置及要求
由于井壁接茬多，岩石裂隙发育，淋水严重而没有大的出水点，故采用“梅花”式布孔法。在每段井壁出水点和砼接茬口处上、下方各0.75m处沿周圈梅花形交错布置26个钻孔，间距1.5m，深2.5m。
3） 注浆材料
采用P.042.5级普通硅酸盐水泥，模数为2.4～2.8，波美度40be’的中性水玻璃。根据注浆情况，浆液中加入15%～20%的BR—C型防水剂。
4 ）注浆参数
采用水泥、水玻璃双液注浆法。
4.1 浆液配比
开注水泥浆液水灰比为1：1；封孔水泥浆液水灰比为0.8：1；开注水泥浆与水玻璃之比为1：0.6；封孔水泥浆与水玻璃之比为1：0.8。BR—C型防水剂为水泥用量的15%-20%。
4.2 水玻璃浆液
每孔开孔时使用15-20Be’的水玻璃，中间过程中加浓到25-30Be’，终孔时加浓到35Be’。
5 ）注浆压力
注浆压力大小主要取决于注浆孔静水压大小，但考虑到岩层的裂隙发育程度及井壁抗压强度，本次注浆压力选择5-8MPa。
6 ）扩散半径
为缩短施工工期，保证注浆质量，本次注浆扩散半径控制在2m以内。
7） 注浆量
该井筒含水层岩性以变纳质岩为主，裂隙发育，浆液能均匀扩散，注浆量按下式计算：Q=V·n·a
式中V—注浆加固体积，m3；
n—空隙率，取0.04；
a—浆液损失系数，取1.3-1.5。
由于注浆段位于井筒中部，岩石受风化影响较小，含水层浆液损失系数取1.5，顶底隔水层取1.3，含水层浆液控制半径取7.25m，顶底隔水层取6.25m，顶底隔水层注浆总厚度取42.3m。
（1）含水层注浆量
Qs=（7.252-2.752）π×96×0.04×1.5=814（m3）
（2）顶底隔水层注浆量
Qg=（6.252-2.752）π×36×0.04×1.3=185（m3）
（3）注浆总量
Q=Qs+Qg=999（m3）
水玻璃取浆液体积的三分之一，故水玻璃用量为999×1/3×1.4=466（t）
水泥取浆液体积的三分之一，故水泥用量为999×1/3×3.15=1049（t）
根据注浆情况，砂岩含水层可使用BR—C型防水剂，加入量为水泥重量15%-20%。
4 结束语
实施壁后注浆后，该井筒内的涌水量降至3.5m3/h以下。实践证明，井筒壁后注浆是一种有效的防治水方法，采用壁后注浆可以有效的将地下含水层的涌水封堵于壁后，同时还起到加固井壁的作用。但是要正确进行壁后注浆，还要注意一些问题：
（1）壁后注浆的施工顺序应根据含水层的厚度分段进行，对漏水段较长的井筒，应由下而上逐段进行。
（2）注浆孔的数量根据堵水需要确定，各注浆孔的有效扩散半径应相交，注浆孔一般应错开排列，均匀布置。
（3）壁后注浆的压力宜比静水压大0.5-1.5MPa，在岩石裂隙中的注浆压力可适当提高。
（4）注浆孔深度应根据不同注浆对象而定，如果对岩層裂隙进行注浆时，注浆孔必须穿过井筒，孔深应等于或大于1-1.5倍的井壁厚度，当注浆段壁后为含水砂层时，为避免透水涌砂，则注浆孔不准穿透井壁，只进行壁内注浆以达到封水目的。