基于TRT6000超前探测的井巷工作面注浆量估算法.pdf

S e r i a l N o ． 5 2 7 Ma r c h． 2 01 3 现代矿业 M0RDE N MI NI NG 总 第5 2 7期 2 0 1 3 年 3月第 3期 基于 T R T 6 0 0 0超前探测 的井巷 工作面注浆量估算法 胡巍巍 张国庆 翟会超 河北钢铁集团矿业有限公司 摘要针对井巷施工治水工程注浆材料消耗 量大、 造价高等问题 ， 基 于 T R T 6 0 0 0型超前探 测 系统 ， 对传统注浆量估算方式进行 了修正， 可更加准确的估算注浆量， 有效控制工程成本 ， 且能够 合 理确 定注 浆钻孔位 置 和注浆 方式 。 关键词 注浆治水T R T 6 0 0 0工程造价 地下水发育的井建矿山， 常常因工作面涌水给 井巷掘砌施工带来 困难 。近年来 ， 注浆治水工作方 面取得了很大成就， 如地表预注浆 、 工作面止浆垫注 浆 、 岩 冒注浆 、 止浆墙注浆、 裸面注浆等先进技术 ， 采 取单液浆 、 双液浆 、 浆液 骨料等多样化注浆材料 ， 适应不 同节理裂隙岩体对注浆的要求_ 1 。但是 ， 因 注浆治水中所消耗的材料多且难控制 ， 以及注浆孔 布置的不合理性 ， 造成注浆成本高和注浆效果不理 想。为降低注浆成本和提高注浆质量 ， 研究采取先 进的探测设备 ， 结合成型的注浆技术 ， 对注浆治水的 投资 、 质量控制很有必要。 1 注浆量传统计算法 在竖井掘砌过程 中， 当工作面出现涌水量大于 1 0 m ／ h时需采用注浆技术进行治水。一般根据井 径大小布置注浆钻孔的数 目Ⅳ Ⅳ ， 1 口 式 中， Ⅳ为注浆钻孔数 目； D为井筒外径； A为注浆 孔 中心距井筒外径 的距离； 口为注浆钻孔间距。 注浆孔布置形式见图 1 。 浆孔 图 1 注浆子 L 布 置示 意 根据单孔注浆量计算式估算浆液需求量 胡巍巍 1 9 8 2 一 ， 女， 0 6 3 0 0 0河北省唐山市。 l1 6 V 1 ， 2 m 式中， 本段浆 液估算注入量 ， m 。 ； A浆 液消耗 系 数 ， 取 1 ． 2～1 ． 5 ； h注浆段高 ， m； R浆液有效扩散半 径， i n ； n岩层平均裂隙率， 一般为 0 ． 5 ％ ～ 3 ％； 浆 液充填率 ， 可取 0 ． 8～ 0 ． 9 ； m浆液结石率 ， ％。 注浆段 内井筒总注浆量估算值 V NV 1 ． 3 上述治水方式能够较好地对井筒工作面进行全 方位 、 均匀注浆 。但井筒掘进工作面前方岩体往往 并非在同一平面内和整个段高 内全部存在裂隙 ， 使 得注浆材料和注浆钻孔存在一定程度 的浪费。如能 清楚、 准确地掌握工作面前方岩体节理裂隙发育状 况 ， 便可有效布置注浆钻孑 L 和计算注浆量。 2 T R T 6 0 0 0辅助修正计算法 T R T 6 0 0 0型超前预报系统用于高速公路与铁路 的隧道 、 煤矿井下、 地铁等地下 工程 的地质超前预 报 。是“ 隧道地震波反射 层析成像 技术 ” 的简称。 该技术基本原理系当地震波遇到声学阻抗差异界面 时， 一部分信号被反射回来， 一部分信号透射进入前 方介质 。声学阻抗的变化通常发生在地质岩层界面 或岩体 内不连续界面。反射 的地震信号被高灵敏地 震信号传感器接收 。 正常入射到边界的反射系数计算公式如下 尺 ， 4 ／ 9 2 ／ 3 2 JD 1 1 式中， 尺为反射系数； p 、 P 为岩层的密度 ； 为地震 波在岩层 中的传播速度。 地震波从一种低阻抗物质传播到一个低阻抗物 质时 ， 反射系数是负 的； 反之 ， 反射系数是正的。因 此， 当地震波从软岩传播到硬岩时， 回波的偏转极性 和波源是一致 的。当岩体 内部有破裂带时 ， 回波的 胡巍巍张国庆等 基 于 T R T 6 0 0 0超前探测的井巷 工作 面注浆量估算法 2 0 1 3年 3月第3期 极性会反转 。反射体的尺寸越大 ， 声学阻抗差别越 大， 回波就越明显， 越容易探测到。通过分析， 可用 来 了解探测工作 面前方地质体 的性质 软弱带、 破 碎带、 断层 、 含水等 ， 位置 、 形状 、 大小 。 对于注浆治水 ， 该超前探测系统最终所得的岩体 探测结果可在注浆量计算中给以启示 ， 见图 2 。 图 2 T RT超前探测结果示意 从图 2中可知 ， 岩体内不 同剖面上分布着不均 匀的节理裂隙带。T R T探测系统可根据研究对象设 定范围、 划分单元网格尺寸 ， 给出纵横剖面上的弱面 分布云图 ， 这样 ， 根据网格尺寸可 以判断和圈定计算 出任意一个剖面上节理裂隙、 破碎带 的面积。以图 2中巷道 T R T探测结果为例 ， 将工作面前方纵 向上 某一裂隙段按等距离 AX割成 1 、 2 、 3 、 4 ⋯ 个剖面 ， 相应剖面上 的裂隙破碎带面积为 J s 、 S 、 S ， 、 S ⋯s 。 则式 2 可近似修正为 “ D 1 ／ , 一1 1 V ∑ q -△ 5 S ⋯， 5 H L l 1厶 式中 ， 为注浆段 内总的注浆量。 根据纵 向横 向剖面上裂隙破碎带的分布状况 ， 可以确定注浆段高值和注浆钻孔的合理位置。 同 时 ， 对于探测结果所示 的非破碎带可直接进行井筒 的岩 冒注浆和巷道的裸面注浆 ， 加快施工质量 和进 度。 基于 T R T超前探测系统的注浆量修正计算公 式 ， 可有效准确估算出注浆段高内的注浆量 ， 确定材 料消耗， 同时还能合理地布设注浆钻孔位置， 保证注 浆质量。 3 结论 针对井巷施工治水工程注浆材料消耗量大 、 造 价高 ， 以及注浆孔布设实际问题 ， 基于 T R T 6 0 0 0型 超前探测系统， 对传统注浆量估算方式进行了修正。 利用修正后的注浆计算公式能够更加准确的估算注 浆量 ， 从而有效控制工程造价。并根据探测结构合 理确定注浆钻孔位置和注浆方式， 提高注浆质量。 但是 ， 该方法 对 T R T超前探测 系统有 较高 的依赖 性， 实际施工中应加强探孔作业核对、 修正 T R T探 测结果 。 参考文献 [ 1 ] 杨晓玲 ， 李 国栋 ， 吕振铎 ， 等． 普通 注浆法在 超千米立 井筒壁后 注浆 中的应用[ J ] ． 中州煤炭 ， 2 0 1 1 3 4 6 - 4 7 ． [ 2 ] 赵强， 武光辉． 壁后注浆技术在全深冻结井筒防治水中的应 用[ J ] ． 煤炭 工程 ， 2 0 1 1 1 1 3 2 - 3 4 ． [ 3 ] 张富民． 采矿设计手册 3 [ M] ． 北京 中国建筑工业出版社， 1 9 8 9 ． [ 4 ] 张平松 ， 吴健生． 中国隧道及 井巷地震 波法超前探测技术研 究 分析技术[ J ] ． 地球科 学进展 ， 2 0 0 6 ， 2 1 1 0 1 0 3 3 - 1 0 3 8 ． [ 5 ] 刘杰 ， 廖春 木． T R T技 术在 隧道地质超前预报 中的应 用[ J ] ． 铁道建筑， 2 0 1 1 4 7 7 - 7 9 ． 收 稿 日期 2 0 1 3 - 0 1 1 0 记者在 线 新疆 巴州境内有 3个国家级成矿带 据新疆能源网报道 ， 近 日， 伊犁州与巴州联合 召 开阿吾拉勒铁多金属矿、 祁曼塔格钨锡铅锌铁矿整 装勘查工作汇报会， 记者了解到， 阿吾拉勒铁多金属 矿整装勘查区铁矿石资源量预测在 2 0亿 t 以上。 2 0 1 2年 ， 阿吾拉勒铁 多金属矿 主要矿区工程控 制程度进一步提高 ， 整装勘查区共实施地质项 目3 3 个， 投入经费 1 亿余元。目前已发现铁、 铜、 铅、 锌、 金等 1 0 余种金属矿产， 1 3 0余处矿产地。统计数据 显示 ， 目前阿吾拉勒铁 多金属矿 已累计探 明铁矿石 资源量 1 3 ． 6 5 亿 t ， 新增约 1 亿 t 。其中铜 4 ． 7 5 1 t 、 金 1 ． 2 5 t 。 目前 ， 自治区有国家级成矿带 6个 ， 其中 3个分 布在巴州境 内 ， 除阿吾拉勒 、 祁曼塔格整装 勘查 区 外 ， 还有若羌县北 山镍铜矿整装勘查区。 副州长张东兵说 ， 整装勘查工作部署一定要突 出重点， 集 中技术、 资金 、 施工力量 ， 加快勘查 ， 实现 快速突破 ； 各部门一定要统一思想 ， 深刻认识 ， 把服 务工作做好； 一定要强化措施， 履行职责， 扎实推进， 相互配合， 明确责任人， 及时化解、 处理项 目推进中 遇到的各类问题。 1 l 7