[发明专利]竖井含水层掘进中预防竖井井壁涌水的新方法

说明书

本发明公开了一种竖井含水层掘进中预防竖井井壁涌水的新方法，浇筑止浆垫(4)，在浇筑的止浆垫(4)上架设工作平台(5)；在工作平台(5)上自止浆垫(4)倾斜向下、向外钻凿注浆孔(3)、注水孔(2)及抽水孔(9)，抽水孔(9)布置在水流流场(10)的上游；对注水孔(2)进行注水，对抽水孔(9)进行抽水，再从注浆孔(3)进行注浆。本发明通过抽水和排水，控制待注浆区域的水流流场及水压分布，从而使浆液均匀扩散到注浆区域，减少了浆液跑浆现象，同时适当降低注浆压力，同时降低注浆成本。

技术领域

本发明属于竖井井壁注浆堵漏技术领域，具体涉及一种竖井含水层掘进中预防竖井井壁涌水的注浆加固方法。

背景技术

在深竖井建设中，由于矿井周围岩体经常遇见透水导水层，地下蕴存的大量裂隙水会随着作业面不断渗出，严重情况下全井筒都有渗漏水，尤其在井筒经过的几个断层处均有集中涌水，并且涌水量大、水压高。若井筒涌水不能得到有效封堵，易导致突水淹井事故。常用的竖井含水层掘进工艺有两种方法：

第一种方法为“冻结+注浆”法。冻结法广泛应用于矿井建设、地基基础、水利工程、地下铁道、河底隧道等工程施工中，冻结法在矿井建设中多用于立井的开凿,也用于其它地下工程的不稳定地层或含水极丰富的裂隙岩层施工。但此法不但需要大量的能量冻结井壁四周围岩，而且冻结解除后，冻结区域结构稳定性下降从而导致井壁四周围岩强度下降，对于深竖井高温、高压、高应力的复杂环境下，此种方法成本更加昂贵。

第二种注浆加固方法为直接注浆。此方法在浅部具有良好的适用性，但在深部高承压底层下容易产生跑浆和注浆泵选型较大的问题。而且现有的注浆堵水技术多以传统的普通水泥浆液为主要注浆浆料，而水泥浆液由于粒径较大只能将大的裂隙导水通道堵住，微裂隙仍然不能有效封堵，如果井筒深度大，且井壁没有采用防渗混凝土，那么由于静水压力较高会导致水不断地从围岩裂隙渗出，继而通过井壁混凝土的毛细孔隙渗到井壁上。为了解决以普通水泥浆液为主要注浆浆料的直接注浆法存在的问题，2015.04出版的《矿业装备》上发表的“化学注浆在处理竖井井壁涌水中的应用”一文中，采用选用国家定型产品脲醛树脂、草酸溶液和无毒、无害、无污染的环保型材料纳米灌注剂作为注浆材料，可有效解决普通注浆材料无法封堵的微裂隙，达到注浆效果。但该注浆材料价格昂贵，施工成本高。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的施工成本高、容易造成冻结井壁破裂以及容易产生跑浆等问题，而提供一种竖井含水层掘进中预防竖井井壁涌水的新方法。

为实现本发明的上述目的，本发明一种竖井含水层掘进中预防竖井井壁涌水的新方法采用以下工艺、步骤来实现：

本发明一种竖井含水层掘进中预防竖井井壁涌水的新方法，首先在含有隔水层的位置向下开挖竖井，形成现浇钢筋混凝土井壁，并采用以下工艺、步骤：

第一步：利用瞬变电磁仪、水文钻孔方式对竖井进行超前地质探测和预报，掌握竖井的工程地质与水文地质；

第二步：在距离高承压含水破碎带5～8m距离的掘进面处浇筑止浆垫；

第三步：在浇筑的止浆垫上架设工作平台；在工作平台上自止浆垫倾斜向下、向外钻凿注浆孔、注水孔及抽水孔，注浆孔的数量为3～6个，所述的注水孔和抽水孔分布在水流场的同一流线上，注水孔和抽水孔之间的夹角为30～75°；所述的注浆孔均匀分布在抽水孔和注水孔可调节的流场内部；所述抽水孔布置在水流流场的上游；

第四步：对注水孔进行注水实验，获取含水层吸水率、含水层水压参数，为注浆设计方案选择提供依据；然后对注水孔进行注水，对抽水孔进行抽水，对将要注浆加固的高承压含水破碎带进行冲洗，扩大岩石间隙，以易于浆液扩散；