1、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。
2、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
3、 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
4、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
5、，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（m 3）0.5：1 24 600 1.000.6：1 22 660 1.026浓浆0.8：1 18 720 1.0201：1 15 750 1.001.5：1 11 528 1.008稀浆2：1 9 900 1.050（二）、注浆孔布置及单孔吸浆 量A、注浆孔布置巷道拱部外圈
6、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=R2hk/K式中：Q单孔吸浆量（m 3/孔）； 浆液损失系数，1.2；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=27.69 m 3/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 38无缝钢管，管壁上布
7、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
8、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
9、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。
