摘要：帷幕注漿施工中,鉆探必須打至設計的注漿層位才有可能實施壓水試驗和注漿。中關礦區蝕變灰巖地層物理力學性質較差，鉆探施工難度大，影響了注漿的實施。通過對蝕變灰巖特性的探索和研究，分別對鉆探工藝、沖洗液和壓水試驗、注漿等各施工環節進行了改進，提高了帷幕注漿的施工速度。
　　關鍵詞：蝕變灰巖,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，按照規定的配比或濃度，壓入到巖石中的節理裂隙、溶洞中，使之形成結石，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力的作用。
　　一、工程概況
　　（一）工程概況
　　中關鐵礦設計為井下開采。為保護礦區水資源環境，提高礦山經濟效益，礦山建設采用帷幕注漿堵水方案治理地下水。
　　中關鐵礦帷幕平均孔深為500多米，鉆探總進尺為20萬m。
　　（二）礦區水文地質工程地質條件
　　中關礦區內分布地層如下：
　　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，層底平均標高135.52m。
　　3、中奧陶系：巖性以石灰巖、結晶灰巖和大理巖為主，厚度224.10～589.00m，平均厚度416.17m，層底平均標高-280.65m。
　　4、燕山期閃長巖：是本區的基底，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-二迭系薄層灰巖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、燕山期巖漿巖風化裂隙弱含水巖組。
　　中奧陶系馬家溝組石灰巖為礦床的直接頂板，是礦區的主要含水層，分布于整個礦區。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。
　　礦區石灰巖含水層地下水位標高+47.5m,水力性質呈潛水狀態。由于礦床埋藏深，且主要含水層奧陶系中統灰巖富水性強，因而礦區水文地質條件復雜。
　　二、蝕變灰巖特性
　　（一）蝕變灰巖物理力學特性
　　在中奧陶系石灰巖中普遍賦存有厚度不等、呈透鏡體分布的蝕變灰巖，最厚可達60m，巖性以石灰巖角礫為主，粒徑大者30~50mm，小者成粉砂狀，膠結物為鈣質，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，坍塌掉塊嚴重，遇水易縮徑、崩解，透水性差，極易造成孔內事故，給該層的鉆探施工、壓水試驗和灌漿都帶來一定的困難。
　　蝕變灰巖的物理力學性質詳見表1。
　　表1蝕變灰巖力學試驗結果

                 
　　（二）蝕變灰巖可注性
　　蝕變灰巖的透水性非常弱，故可注性不好，漿液無法滲透到巖體內部，而且在注漿后，水泥與蝕變灰巖的粘結性較差，僅僅在孔壁上形成一層很薄的薄膜。蝕變灰巖注漿情況詳見表2。
　　從表2中可以發現，在8個注漿孔共12段蝕變灰巖的壓水試驗中，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、蝕變灰巖的處理方法
　　蝕變灰巖的物理力學性質較差，鉆探施工中，在沖洗液的沖刷作用下，蝕變灰巖易發生坍塌掉塊、縮徑，經常造成井內事故，影響施工進度。針對這一問題，從沖洗液、鉆探工藝和壓水試驗、注漿等各施工環節進行探討和研究，取得了一定的效果。
　　（一）沖洗液
　　在蝕變灰巖的鉆進中，沖洗液加入部分添加劑,如聚丙烯胺、聚丙烯氰等，經復配而成的沖洗液與清水相比，具有很好的吸附性,粘結性,一定的可塑性和膠體應變特征，特別是溶化后具有較強的網狀結構，能在蝕變灰巖井壁上形成薄的吸附膜，具有一定的護壁能力。注漿時壓力較大，可直接破壞網狀結構，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，而蝕變灰巖的透水性較差，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當蝕變灰巖厚度不大時（≤30m），穿過蝕變灰巖后，用高壓噴頭將蝕變灰巖沖出一個大的空膛后用水泥灌注，等水泥凝固后重新掃孔，空膛內的水泥能夠對蝕變灰巖起到良好的支撐作用。高壓噴頭結構詳見圖1。
　　                     
　　沖膛中應注意的問題：
　　①使用水泵進行沖膛過程中，要保持足夠的水壓力，壓力應大于2MPa。
　　②沖膛時，應有足夠的時間，對蝕變灰巖進行反復上下沖洗，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。
　　⑤灌注水泥漿液時，可加入部分速凝劑。
　　⑵當蝕變灰巖厚度較大時（≥30m），根據巖芯情況合理安排注漿段長。當進入蝕變灰巖的頂板時，停止鉆探施工，進行該段的注漿，后續鉆進中快速穿過蝕變灰巖層，完成壓水試驗、注漿后，下入井壁管進行護壁。
　　
　　
　　
　　表2蝕變灰巖注漿情況統計表
　　                     　　
　　（三）壓水試驗
　　蝕變灰巖透水性較差，在鉆探過程中，井口往往能夠返水，井壁上始終保持有穩定的水頭壓力，對蝕變灰巖的穩定起了良好的作用。當進行壓水試驗時，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，在蝕變灰巖的壓水試驗過程中，一般采用微壓，盡量不破壞井壁原結構。
　　（四）注漿
　　蝕變灰巖透水性較差（見表2），相當于隔水層，吸漿量較少。該層注漿一般采用低壓、稀漿，穩定時間較長的方法，既能使漿液有效擴散，又可以保護井壁。
　　四、結論
　　中關礦區蝕變灰巖層的施工難度較大，通過對其的探索和研究，有效的提高了施工速度，取得了一定的經濟效益，具體的處理方法有：
　　（1）鉆探方面：在蝕變灰巖地層采用水泥固結護壁，同時選用合適的沖洗液。
　　（2）壓水試驗：在蝕變灰巖的壓水試驗過程中，一般采用微壓，盡量不破壞井壁原結構。
　　（3）注漿：采用低壓、稀漿、穩定時間較長的方法，既能使漿液有效擴散，又可以保護井壁。
　　
　　參考文獻：
　　[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，地質出版社，北京，1980