水灾防治(第6章)重点分析.ppt

第六章煤矿注浆堵水技术简介 第一节注浆技术的发展、现状与研究方向 又称为灌浆（Grouting），它是将一定材料配制成浆液，用压送设备将其灌入地层缝隙内使其扩散、胶凝或固化，以达到加固地层或防渗堵漏的目的。从而改善受注地层的水文地质或工程地质条件。 注浆技术起源于地下工程的特殊需要。 1802年，法国人查理斯·贝里格尼在修理第厄普冲刷闸时，用木制冲击筒装置，人工锤击方法向地层挤压将石灰和粘土浆液加固迪普港的砖石砌体，开始了注浆施工。 1824年，英国的约瑟夫·阿斯普丁研制成功硅酸盐水泥后，一些国家开始以水泥为主要注浆材料，将注浆技术应用于建筑基础、水坝和矿山工程中。 1845年，美国沃森在一个溢洪道陡槽基础下灌注水泥砂浆。 1864年，阿里因普瑞贝硬煤矿的一个井筒第一次使用了水泥注浆法，以后又相继在比利时、法国和德国使用了这种方法。 1885年蒂金斯成功采用地面预注浆方法开凿井筒，并取得了专利权。从此，注浆技术作为矿山工程、建筑工程中防水、加固的重要手段，先后在英国、法国、南非、美国、日本以及前苏联等国家得到了广泛的应用。 1884年，英国的豪斯古德在印度建桥时首次使用化学注浆并获得成功。 1887年，德国切撤尔斯基发明了硅化法并获得专利。 1909年，比利时人勒马尔塔蒙特提出了双液单系统的一次压注法并获得专利。 荷兰采矿工程师尤斯登在1920年首次论证了化学注浆的可靠性，并创造了水玻璃－氯化钙双液双系统两次压注法，开始了化学注浆的历史。 上世纪50年代以后，欧美及日本等国家开展注浆材料研究，美国研制了粘度接近水、凝胶时间可任意调节的丙烯酰胺浆液（AM—9），接着各国分别研制出了木质素类、脲醛树脂类、酚醛树脂类、呋喃树脂类、丙烯酸盐类、聚氨脂类、环氧树脂类、不饱和聚酯树脂等性能各异的注浆材料。另一方面，注浆材料向超细水泥方向发展，逐步替代化学浆材，减小对环境污染和降低工程造价。砂、土层的化学注浆防渗加固技术逐步被20世纪70年代以后开发的高压喷射注浆法所取代；高压喷射注浆技术由单管（CCP法），逐步发展为二管（双介质）和三管（三介质：水、气、浆）。 我国20世纪50年代初在煤炭、水电、铁路等行业中，利用注浆法治理水害，才填补了旧中国在注浆技术方面的空白。 20世纪60年代以后，煤炭行业的注浆技术得到快速发展。注浆材料由单液水泥浆发展到CS双浆，即水泥─水玻璃浆液。 1964年我国研制成功MG—646新型化学浆液，1967年研制成功水泥一水玻璃双液注浆法，70年代研制成功聚氨酯化学注浆材料。近年来又开发了以粘土为主剂的CL─C型粘土水泥浆，降低了注浆成本。 注浆材料的发展，促进了注浆设备和机具的研制，相继出现了一系列高性能专用注浆泵，高精度的陀螺定向测斜仪，高效的冻注钻机，KWS型止浆塞等。 注浆方法分类； 1．按注浆材料的不同分类： 化学注浆、水泥注浆、粘土类注浆 2．按浆液的混合方式分类： 单液单系统法、双液单系统法 同步注入型双液双系统法、交替注入双液双系统法 3．按注浆的施工时间分类： 预注浆、后注浆。 4．按注浆的目的不同分类： 加固注浆、堵水防渗注浆、置换注浆 5．按浆液的渗透方式为类： 充填注浆、渗透注浆、挤密注浆和劈裂注浆 6．按注浆管形式进行分类： 钻杆法、花管法、双层管双栓塞法、同步注入法、高压喷射搅拌法 注浆效果检测是评价注浆工程的主要手段，国内外关于注浆效果的检测大体上通过取样试验和现场检测进行（表6-1）。 第二节 注浆基本理论 一、注浆机理 （一）渗透注浆 在注浆压力作用下，浆液克服各种阻力而渗入岩土的孔隙、裂隙，使岩土孔隙、裂隙中存在的气体和水被排挤出去，浆液充填孔隙或裂隙，形成较为密实的固化体，从而使地层的渗透性减小，强度得到提高。注浆压力越大，吸浆量及浆液扩散距离就越大。 这种理论假定，在注浆过程中地层结构不受扰动和破坏，所用的注浆压力相对较小。 （二）压密注浆 通过钻孔向土层中压入浓浆，随着土体的压密和浆液的挤入，将在压浆点周围形成灯泡形空间的浆泡，通过浆泡挤压邻近的土体，使土体被压密，承载力得到提高，并因浆液的挤压作用而产生辐射状上抬力，从而引起地层局部隆起，许多工程利用这一原理纠正了地面建筑物的不均匀沉降。 （三）劈裂注浆 在注浆压力作用下利用液体传压的特性，浆液克服地层的初始应力和抗拉强度，引起岩石或土体结构的破坏和扰动，使地层中原有的孔隙或裂隙扩张，或形成新的裂缝或孔隙，从而使低透水性地层的可注性和浆液扩散距离增大。 这种注浆所用的注浆压力相对较高。 （四）电化学注浆 当在岩土内产生电场后，就在岩土中引起电渗、电泳和离子交换等作