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XPM纳米灌注材料在井巷注浆中的应用一、前言获各琦铜矿露天生产将要达到服务年限，深部开拓采用进风井和回风井开拓1810m中段，同时，主、副井进行下掘。1810m中段开拓巷道6500m，两条风井的任务十分重。受地质运动影响，矿区内有一条构造带，北西-南东走向影响整个矿区，车场处最宽估计宽度20-28m。在施工下盘沿脉巷道（宽度3m，断面9m2）时，发生大冒顶，高度在15m左右。如何能顺利通过西车场（宽度5.1m，断面16.5m2），也直接影响到露天转井下的生产过渡问题。采用纳米材料进行工作面预注浆之后，效果十分理想，在快速通过构造带方面，提供了一条新的途径。二、工程概述进风井1810m中段西车场位于进风井西北侧80m处，距副井63-35m处有一构造带。以二云母石英片岩、黑云母石英片岩为主，岩石内部构造活动比较强烈，断烈构造比较多，使岩石节理、层理、劈理比较发育，岩石十分破碎，极易冒顶、片帮。构造带处涌水量较小。三、注浆方案车场是矿山的调度中心，为加快施工速度，确保露天转井下的连续性。同时为减小对副井、进风井井筒的破坏。采用工作面工作面预注浆，以提高围岩整体强度。（一）、注浆材料及其参数1、XPM纳米灌注剂XPM纳米灌注剂主要用于铁路、矿井、隧道、土建、坝基础等工程的注浆治水、加固增强、湿陷性黄土层的固结抗渗与回填注浆。该材料特征在于：A、注浆压力0.6Mpa（黄土层荷载1Mpa）B、流速比水快14.4s（水15.5s）C、不离析，流动性好，可注入0.01mm的孔隙开度D、减水率高达28-33%E、抗渗指标达p30-p40F、7天强度可达27.1Mpa，28天强度是纯水泥浆的170%。XPM纳米灌注剂使用时，先将水按水灰比0.4-0.45（重量比）放入搅拌桶内，然后倒进XPM纳米灌注剂，进行搅拌（搅拌时间3-5min）。再倒进水泥，将浆液搅拌均匀（8-12min），使XPM纳米灌注剂与水泥充分反应析出C-S-H凝胶，这样浆液的反映物便可渗入0.02mm微细裂隙。0.4的水灰比流速与稀稠相当于不掺XPM纳米灌注剂0.7的水灰比；0.5的水灰比流速与稀稠相当于不掺XPM纳米灌注剂1.0的水灰比；0.6的水灰比流速与稀稠相当于不掺XPM纳米灌注剂1.5的水灰比。这样减少1倍的加水量，而稀稠相同的浆液凝固后质量可提高3-5倍。2、注浆浆液：选用水泥-水玻璃浆液3、注浆参数A、注浆压力参考其他注浆经验，注浆初始压力为0.6Mpa，终压为1.2Mpa。B、注浆顺序根据注浆要求，采用上行注浆，先对拱顶部外圈进行注浆，再进行内圈注浆，最后进行墙部注浆。C、配合比（水泥+XPM灌注剂）：水（重量比）=（0.9+0.1）：0.45XPM水泥浆：水玻璃（体积比）=1：1水泥浆液配料表水灰比水泥（袋）水（kg）制成浆液量（m3）浓浆0.5：1246001.000.6：1226601.0260.8：1187201.020稀浆1：1157501.001.5：1115281.0082：199001.050（二）、注浆孔布置及单孔吸浆量A、注浆孔布置巷道拱部外圈孔布置间距1.5m，角度45°；内圈孔布置间距1.5m，角度30°。内、外圈孔布置呈梅花形。墙部布置单排孔间距2m，角度30°（见图）。2、单孔吸浆量单孔吸浆量按下式计算：Q=λ×π×η×R2×h×k/K式中：Q——单孔吸浆量（m3/孔）；λ——浆液损失系数，1.2；η——岩层裂隙率，10%；R——浆液扩散半径，6m；h——注浆孔深度，2.2m；k——浆液在裂隙内的有效充填系数，0.9；K——结合率，0.97。将相关数据代入上式中得：Q=27.69m3/孔。（三）、注浆机具A、注浆泵注浆泵为2MJ-3/40型隔膜计量式，最大工作压力4Mpa，最大排量50L/min。B、注浆管及辅件注浆管选用φ38无缝钢管，管壁上布置梅花型孔槽（孔间距100mm，孔长15mm，孔宽10mm）。1.5m高的圆形无盖铁筒5个，用于盛清水和水泥浆。四、注浆施工1、检查注浆孔深、孔距是否达到要求，埋设花管是否稳固，阀门是否打开，注浆设备、管路、电器是否完好正常。2、待一切正常后，可进行压水实验，一则冲洗岩石裂隙，再则可初步估计其单孔吃浆量。3、将吸浆管分别插入水玻璃和水泥浆桶中，打开阀门，开动注浆泵，随着吸浆量的增加，压力持续增大，待浆液不再吸进，或达到终压为1.2Mpa时停止注浆。在关闭注浆管上阀门时，迅速卸下混合器，插到清水桶中冲洗干净。开始注浆，原则上先稀后稠。4、注完一个孔后，重复操作进行下一个孔的注浆。五、特殊情况处理措施1、钻进过程中，如遇断层破碎带或软弱夹层等塌孔现象，造成钻进困难，宜采用灌浆处理后再进行钻进。2、灌注过程中发现冒浆、漏浆，应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限量、间歇灌浆等方法进行处理。3、灌浆过程中发生串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，可以同时进行灌浆，应一泵灌一孔。否则，应将串浆孔用塞塞住，待灌浆孔灌浆结束后，串浆孔再进行扫孔、冲孔、而后继续钻进和灌浆。4、灌浆工作必须连续进行，若因故中断，可按下属原则进行处理：应及早恢复灌浆，否则应立即冲洗钻孔，而后恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，而后恢复灌浆。恢复灌浆时，应用开灌比级的水泥浆继续灌注，如注入率较中断前的相近，即可改用中断前比级的水泥继续灌注；如注入率较中断前的减小较多，则浆液逐渐加浓继续灌注；恢复灌注后，如注入率较中断前的减少很多，应在短时间内停止注浆，采取补救措施。5、灌注段注入量大，灌浆难于结束时，可采取下列措施：低压、浓浆、限量、间歇灌浆；灌注稳定浆液或混合浆液。该段经处理后仍应扫孔，重新依照技术要求进行灌浆，直至结束。灌浆过程中如回浆变浓，宜换用相同水灰比的新浆液进行灌浆，若效果不明显，延续15min即可停止灌浆。六、结语1810m西车场构造带处采用XPM纳米灌注材料注浆后，仅用了一个月很顺利的通过了二十二米的破碎带。施工期间曾做过对比，加入XPM纳米灌注材料的浆液注入后胶凝时间，比原双液浆注入后的胶凝时间提前3-5天；其强度也远远超出后者。在当今科技发展的时代，利用新技术可以达到事半功倍的结果。