7-围岩破碎段深孔注浆专用装置的应用

围岩破碎段深孔注浆专用装置的应用

一、研发背景

焦家金矿主竖井二期工程是焦家金矿采选6000t/d扩建项目的重点工程之一，该工程由于水文地质资料不详，在实施过程中频繁揭露破碎含水段，施工区整体涌水量不断增大，一度增大至300m³/h，施工过程中最大单孔出水量达180m³/h，排水压力非常大，给施工带来很大困难，严重影响工程正常施工进度和施工安全，且由于水文地质较为特殊，出水段岩石极为破碎，即使及时采取注浆堵水措施也难以控制突发涌水，因此项目部成员广泛查阅资料，并向众多注浆队伍咨询，试图找出适用于焦家金矿水文地质现状的治水办法. 在工程施工至-630焦家贯通巷双轨巷段时揭露黄斑岩，岩石极为破碎且围岩稳定性较差，并伴有裂隙水，涌水量约15立方/小时，在潜孔钻机钻孔至23m处时涌水量增大至150立方/小时.由于工作面岩石破碎，涌水压力较大，加之镶嵌的2m孔口管过短，在注浆过程中松动脱落，随后多次尝试重新镶嵌孔口管均由于上述原因而失败，井下整体涌水量已经超过排水系统排水能力，随时可能发生淹井事故，在这种情况下项目部与施工单位共同探讨，提出了双层套管注浆封口的方法。并最终按照设计加工出成品，成功将围岩加固，镶嵌孔口管一次成功并最终将涌水全部堵住，避免了淹井事故的发生，避免了巨额经济损失和工期损失，也为焦家金矿后续治水工作的开展找到了高效的方法。

二、成果内容

1、工作原理

在围岩破碎段进行深孔注浆时，有时由于围岩不稳固、静水水压大、涌水量大、预埋孔口管过短等原因导致注浆过程中发生孔口管脱落的情况，采用双层孔口管装置可以快速形成新的注浆孔口管，形成新的注浆通道，从而达到恢复注浆堵水作业的目的。本设计是在不影响后续注浆的前提下对注浆孔口管进行加固，首先通过管壁上预先焊接的注浆阀门对孔口管进行注浆加固，双液浆通过透浆孔层层渗透最终到达套管外壁，并在涌水压力的作用下在管壁外侧逐渐汇聚最终凝固，达到封固孔口管的目的。套管加工制作及原理图如下：

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主要创新点

本设计不仅可以应用于孔口管脱落加固，也可以应用于注浆孔围岩破碎、裂隙较多、出水点较分散跑浆严重等特殊情况，对注浆过程中出现的一些特殊情况有很好的处理效果。同时，本设计结构简单，加工制作难度很低，推广应用前景非常广阔。

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效益分析

在遇到围岩破碎段注浆时，传统的方式通常只能采取施工止浆墙或止浆垫（竖井）的方式在外围对巷道或井筒进行人工封堵，并在注浆面和挡墙之间留有一段距离进行壁后注浆封堵，为了确保承压能力，止浆墙厚度通常在2m左右，这无疑增加了施工止浆墙和壁后注浆的费用，根据以往施工经验，施工止浆墙和壁后注浆工期至少需要15天，费用至少在50万元以上，造成了巨大的工期损失和经济损失。围岩破碎段深孔注浆专用装置的发明则避免了施工止浆墙和注浆，直接在工作面就可以进行封堵，避免经济损失。同时该装置的推广应用也创造了显著的社会效益。