摘要：帷幕注漿施工中,鉆探必須打至設(shè)計的注漿層位才有可能實施壓水試驗和注漿。中關(guān)礦區(qū)蝕變灰?guī)r地層物理力學(xué)性質(zhì)較差，鉆探施工難度大，影響了注漿的實施。通過對蝕變灰?guī)r特性的探索和研究，分別對鉆探工藝、沖洗液和壓水試驗、注漿等各施工環(huán)節(jié)進(jìn)行了改進(jìn)，提高了帷幕注漿的施工速度。
　　關(guān)鍵詞：蝕變灰?guī)r,鉆探,壓水試驗,注漿
　　
　　
　　
　　注漿就是通過鉆孔將具有膠凝性的漿液，按照規(guī)定的配比或濃度，壓入到巖石中的節(jié)理裂隙、溶洞中，使之形成結(jié)石，從而起到防滲，提高巖石承載強度和抗變形能力以及傳遞應(yīng)力的作用。
　　一、工程概況
　　（一）工程概況
　　中關(guān)鐵礦設(shè)計為井下開采。為保護(hù)礦區(qū)水資源環(huán)境，提高礦山經(jīng)濟效益，礦山建設(shè)采用帷幕注漿堵水方案治理地下水。
　　中關(guān)鐵礦帷幕平均孔深為500多米，鉆探總進(jìn)尺為20萬m。
　　（二）礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件
　　中關(guān)礦區(qū)內(nèi)分布地層如下：
　　1、第四系：表層有10.00m左右的砂礫石層，中部以雜色粘土為主，夾雜粉細(xì)砂層；下部以含粘土碎石層為主。厚度35.00～120.00m，平均厚度72.12m，層底平均標(biāo)高159.72m。
　　2、石炭—二迭系：巖性主要為砂、頁巖，厚度變化較大，局部缺失，最大厚度70.0m，平均厚度24.20m，層底平均標(biāo)高135.52m。
　　3、中奧陶系：巖性以石灰?guī)r、結(jié)晶灰?guī)r和大理巖為主，厚度224.10～589.00m，平均厚度416.17m，層底平均標(biāo)高-280.65m。
　　4、燕山期閃長巖：是本區(qū)的基底，塊狀，主要
　　礦物成分有角閃石、正長石等，最大揭露厚度60.5m。
　　相應(yīng)可以劃分為四個含水層組，即：第四系松散巖類孔隙含水巖組、石炭-二迭系薄層灰?guī)r和砂頁巖裂隙含水巖組、寒武-奧陶系碳酸鹽巖巖溶裂隙含水巖組、燕山期巖漿巖風(fēng)化裂隙弱含水巖組。
　　中奧陶系馬家溝組石灰?guī)r為礦床的直接頂板，是礦區(qū)的主要含水層，分布于整個礦區(qū)。其下伏閃長巖、礦層為相對隔水底板，上覆第四系及石炭、二迭系地層均為相對隔水層。
　　礦區(qū)石灰?guī)r含水層地下水位標(biāo)高+47.5m,水力性質(zhì)呈潛水狀態(tài)。由于礦床埋藏深，且主要含水層奧陶系中統(tǒng)灰?guī)r富水性強，因而礦區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜。
　　二、蝕變灰?guī)r特性
　　（一）蝕變灰?guī)r物理力學(xué)特性
　　在中奧陶系石灰?guī)r中普遍賦存有厚度不等、呈透鏡體分布的蝕變灰?guī)r，最厚可達(dá)60m，巖性以石灰?guī)r角礫為主，粒徑大者30~50mm，小者成粉砂狀，膠結(jié)物為鈣質(zhì)，含有黃鐵礦顆粒。顏色較雜，一般成灰綠色、灰白色，巖芯硬度極低，坍塌掉塊嚴(yán)重，遇水易縮徑、崩解，透水性差，極易造成孔內(nèi)事故，給該層的鉆探施工、壓水試驗和灌漿都帶來一定的困難。
　　蝕變灰?guī)r的物理力學(xué)性質(zhì)詳見表1。
　　表1蝕變灰?guī)r力學(xué)試驗結(jié)果

                 
　　（二）蝕變灰?guī)r可注性
　　蝕變灰?guī)r的透水性非常弱，故可注性不好，漿液無法滲透到巖體內(nèi)部，而且在注漿后，水泥與蝕變灰?guī)r的粘結(jié)性較差，僅僅在孔壁上形成一層很薄的薄膜。蝕變灰?guī)r注漿情況詳見表2。
　　從表2中可以發(fā)現(xiàn)，在8個注漿孔共12段蝕變灰?guī)r的壓水試驗中，大于1Lu的只有一個段次，其余段次的呂容值均小于1Lu，并且單位注灰量都較小。
　　三、蝕變灰?guī)r的處理方法
　　蝕變灰?guī)r的物理力學(xué)性質(zhì)較差，鉆探施工中，在沖洗液的沖刷作用下，蝕變灰?guī)r易發(fā)生坍塌掉塊、縮徑，經(jīng)常造成井內(nèi)事故，影響施工進(jìn)度。針對這一問題，從沖洗液、鉆探工藝和壓水試驗、注漿等各施工環(huán)節(jié)進(jìn)行探討和研究，取得了一定的效果。
　　（一）沖洗液
　　在蝕變灰?guī)r的鉆進(jìn)中，沖洗液加入部分添加劑,如聚丙烯胺、聚丙烯氰等，經(jīng)復(fù)配而成的沖洗液與清水相比，具有很好的吸附性,粘結(jié)性,一定的可塑性和膠體應(yīng)變特征，特別是溶化后具有較強的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，能在蝕變灰?guī)r井壁上形成薄的吸附膜，具有一定的護(hù)壁能力。注漿時壓力較大，可直接破壞網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不影響注漿。試驗證明，少量的聚丙烯胺等添加劑，不影響水泥結(jié)石的強度。
　　注漿是封堵巖石中的大裂隙大溶洞的過程，而蝕變灰?guī)r的透水性較差，吸漿量也很小，使用含有添加劑的沖洗液，對帷幕注漿影響不大。
　　（二）鉆探工藝
　　⑴當(dāng)蝕變灰?guī)r厚度不大時（≤30m），穿過蝕變灰?guī)r后，用高壓噴頭將蝕變灰?guī)r沖出一個大的空膛后用水泥灌注，等水泥凝固后重新掃孔，空膛內(nèi)的水泥能夠?qū)ξg變灰?guī)r起到良好的支撐作用。高壓噴頭結(jié)構(gòu)詳見圖1。
　　                     
　　沖膛中應(yīng)注意的問題：
　　①使用水泵進(jìn)行沖膛過程中，要保持足夠的水壓力，壓力應(yīng)大于2MPa。
　　②沖膛時，應(yīng)有足夠的時間，對蝕變灰?guī)r進(jìn)行反復(fù)上下沖洗，保證能形成較大的空膛。
　　③為增強效果，可以在噴頭上加鋼絲繩。
　　④沖膛時要慢速旋轉(zhuǎn)。
　　⑤灌注水泥漿液時，可加入部分速凝劑。
　　⑵當(dāng)蝕變灰?guī)r厚度較大時（≥30m），根據(jù)巖芯情況合理安排注漿段長。當(dāng)進(jìn)入蝕變灰?guī)r的頂板時，停止鉆探施工，進(jìn)行該段的注漿，后續(xù)鉆進(jìn)中快速穿過蝕變灰?guī)r層，完成壓水試驗、注漿后，下入井壁管進(jìn)行護(hù)壁。
　　
　　
　　
　　表2蝕變灰?guī)r注漿情況統(tǒng)計表
　　                     　　
　　（三）壓水試驗
　　蝕變灰?guī)r透水性較差，在鉆探過程中，井口往往能夠返水，井壁上始終保持有穩(wěn)定的水頭壓力，對蝕變灰?guī)r的穩(wěn)定起了良好的作用。當(dāng)進(jìn)行壓水試驗時，在壓力水的作用下，這種平衡被打破，可能造成井壁的破壞，因此，在蝕變灰?guī)r的壓水試驗過程中，一般采用微壓，盡量不破壞井壁原結(jié)構(gòu)。
　　（四）注漿
　　蝕變灰?guī)r透水性較差（見表2），相當(dāng)于隔水層，吸漿量較少。該層注漿一般采用低壓、稀漿，穩(wěn)定時間較長的方法，既能使?jié){液有效擴散，又可以保護(hù)井壁。
　　四、結(jié)論
　　中關(guān)礦區(qū)蝕變灰?guī)r層的施工難度較大，通過對其的探索和研究，有效的提高了施工速度，取得了一定的經(jīng)濟效益，具體的處理方法有：
　　（1）鉆探方面：在蝕變灰?guī)r地層采用水泥固結(jié)護(hù)壁，同時選用合適的沖洗液。
　　（2）壓水試驗：在蝕變灰?guī)r的壓水試驗過程中，一般采用微壓，盡量不破壞井壁原結(jié)構(gòu)。
　　（3）注漿：采用低壓、稀漿、穩(wěn)定時間較長的方法，既能使?jié){液有效擴散，又可以保護(hù)井壁。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1] 孫釗編.大壩基巖灌漿.中國水利水電出版社.[M].2004.
　　[2] 胡受奚著，交代蝕變巖巖相學(xué)，地質(zhì)出版社，北京，1980