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注浆工艺及应用 一、 注浆设备 1）钻机 2）注浆机 3）搅拌机 4）止浆塞 二 注浆工艺 1．注浆前的水文地质调查 岩层的含水性、透水性，以及含水层的裂隙、岩溶发育程度等； 含水层的埋藏条件、厚度、位置及其相互联系； 地下水的静水压力、流向、流速、化学成分，不同含水层、不同深度的涌水量及渗透系数； 附近有无溶洞、断层、河流、湖泊及其与含水层的联系。 2．注浆方案设计 设计内容一般包括： 确定堵水范围、注浆层段和部位注浆孔、观测孔的数目及布置方式，注浆深度确定，注浆段划分，注浆方式确定，注浆材料选择和配方试验要求，注浆参数确定和检查评价方法，注浆设备选择及注浆站布置，材料消耗量估算，设备和资金概算，劳动组织和工期安排，以及主要安全技术措施和操作规程等。 3．注浆段高和注浆方式 注浆段高指一次注浆的长度。注浆工作可分为分段注浆和全段注浆两种. 当注浆深度较大，穿过较多含水层，且裂隙大小不同，在一定的注浆压力下，浆液的流动和扩散在大裂隙内远些，在小裂隙近些。同时，静水压力随含水层埋藏深度增加而增加，在一定的注浆压力下，上部岩层的裂隙进浆多，扩散远，下部岩层的进浆少，扩散近，或几乎不扩散。 因此，为使浆液在各含水层扩散均匀，提高注浆质量，应分段注浆。 根据钻进与注浆的相互关系，分段注浆又分为下行式和上行式注浆两种方式。 下行式注浆是指从地表钻进含水层，钻进一段注一段，反复交替直至终孔。其优点是上段注浆后下段高压注浆时不致跑浆而引起地面破坏，同时上段可得到复注，注浆效果好。其缺点是钻进与注浆交替进行，总钻进工作量大，工期长。 上行式注浆是指钻进一次到终孔，然后使用止浆塞自下而上逐段注浆。其优点是无须反复钻进，可加快注浆速度，缺点是需要性能良好、工作可靠的止浆塞。 在煤矿堵水中，由于裂隙，岩溶发育，一般采用下行注浆。 4．注浆孔的钻进 1）注浆孔深度 2）注浆孔结构 3）注浆孔的钻进 4）注浆孔冲洗 5．注浆参数的确定 1）扩散半径 2）注浆压力 3）浆液浓度 4）浆液注入量 5）注浆结束标准 。 1）扩散半径 浆液在岩石裂隙中的扩散范围，称为扩散半径。有效扩散范围内浆液充塞、水化后的结石体能有效地封堵涌水。由于岩石的渗透性和裂隙发育的不均匀，致使浆液的扩散半径极不规则，所以在注浆前应进行试验，以取得布置注浆孔孔距的可靠依据。 浆液的扩散半径随岩层渗透系数、注浆压力、注入时间的增加而增加，随浆液浓度和粘度的增加而减小。在施工中可通过调节浆液浓度、注浆压力和注浆量等参数，取得即能满足工程需要又能降低浆液消耗量的合理扩散半径。 2）注浆压力 影响注浆压力的因素很多，既有地质条件方面的，又有注浆方法与浆液浓度方面的，目前还没有一套完整准确的方法计算注浆压力的大小。比较合理的方法是通过注浆现场试验来确定，也可用下列经验公式计算： P=(2-2.5)P1 式中 P— 最大允许注浆压力，Mpa； P1—注浆段地下水静水压力，Mpa。 3）浆液浓度 采用水泥注浆时，所用的浆液浓度既取决于裂隙的大小，又取决于水泥浆及其附加剂的性质及注浆压力的高低。裂隙越大，采用的浆液越浓。 由于在一个注浆段中含有多种不同宽度的裂隙，所以注浆过程中浆液的浓度有变化，原则是先稀后浓，用不同浓度的浆液分别去适应各种不同宽度的裂隙。 4）浆液注入量 浆液注入量与岩层中孔隙、裂隙或岩溶的发育程度有关，可根据扩散半径及裂隙率进行粗略计算，其公式为 式中 Q—浆液注入量，m3； —浆液扩散半径，m； Η—注浆段长度，m； n —裂隙率（一般取n=1%-5%）； —浆液在裂隙内的有效充填系数（一般取0.3-0.9，视岩性而定） 5）注浆结束标准 注浆结束标准一般是用最终吸浆量（即浆液注至最后的允许吸浆量）和达到设计压力（即终压）时的持续时间等两个指标来衡量。一般认为，注浆终压达到设计要求，吸浆量小于20L/min～60L/min，稳定20min～30min，即可认为达到结束标准。 分析法 分析法是通过对注浆施工中所收集的参数信息进行合理的整合，采取分析、比对等方式，对注浆效果进行定性、定量化评价。分析法具有快速、直接的特点，通过分析法可以较为可靠地进行注浆效果评价。 (1) P-Q-t 曲线法 P-Q-t 曲线法是通过对注浆施工中所记录的注浆压力 P、注浆速度 Q 进行 P-t，Q-t 曲线绘制，根据地质特征、注浆机制、设备性能、注浆参数等对P-Q-t 曲线进行分析，从而对注浆效果进行评判。 对于一般注浆工程，不必采取钻孔取芯，基本上都可以采用 P-Q-t 曲线法对注浆效果进行十分有效的评判。 (2)注浆量分布特征法 注浆量分布特征法分为注