富水地區(qū)建設(shè)大型礦井解決井筒井巷淋水技術(shù)總結(jié)

富水地區(qū)建設(shè)大型礦井解決井筒井巷淋水技術(shù)總結(jié)作者簡介：內(nèi)容簡介：本文總結(jié)了為治理地工程水害研究的科技成果，在推廣15年的實踐中續(xù)延深攻關(guān)，所發(fā)明的系列專項治理水害工程和防治水害的綜合技術(shù)，在全球經(jīng)濟一體化的科技進步時代，為廣大地下工程建設(shè)中設(shè)計、施工技術(shù)人員提供可實施的治水配套方案技術(shù)，為提高地下工程建設(shè)質(zhì)量，推動行業(yè)的科技進步速度，做出應(yīng)有的貢獻。關(guān)鍵詞：注漿封水、干法迎水堵漏、錨噴治水支護、自防水混凝土、固結(jié)空口管、涌水、淋水、滲水、混凝土工程自防水1988年，煤炭部和山西省科委聯(lián)合對“應(yīng)用BR型增強防水劑解決大型井筒淋水”的部級科技攻關(guān)計劃項目進計鑒定（完成單位：山西建華化工廠、石家莊煤礦設(shè)計院、開灤礦務(wù)局基建公司）。本成果于1989年榮獲部級科技進步三等獎，同年列為國家重點推廣的科技成果。

自1988年至今的15年推廣普及科技成果工作中，國內(nèi)完成直徑8～10米大型井筒工程六十余項，2002年在建井筒工程五項。封治井巷水害工程已完成280余項。國外礦井工程有西非貝寧、摩洛哥、孟加拉等國家工程中采用了本項成果。自研制成功至推廣到工程應(yīng)用中，均取得良好的技術(shù)成效。

在普及推廣本成果的實踐中，涉及了許多不同類別復(fù)雜的地質(zhì)、水文條件，針對泄、涌、淋、修水和流砂涌水的特殊環(huán)境繼續(xù)延深攻關(guān)，研究出治理不同水害的配套新技術(shù)。在廣大設(shè)計、施工單位技術(shù)人員協(xié)助下，在建設(shè)大型井筒防治淋水等與水害做斗爭的同時，我們又研制出礦井井巷淋滲水治理新技術(shù)，以及配套的新產(chǎn)品，進一步完善提高了與水害斗爭的綜合技術(shù)。

在全球經(jīng)濟一體化的時代，本廠和科研所現(xiàn)將實施推廣、研發(fā)配套的技術(shù)成果，及專項技術(shù)做一次系統(tǒng)總結(jié)，為廣大施工單位提高工程質(zhì)量，解決同類水害問題提供可實施并行之有效的技術(shù)方案，簡述如下：l、表土段砂層、粉細砂含水層“封水固砂”的施工技術(shù)2、承壓水條件中固結(jié)孔口管技術(shù)3、注漿封水新技術(shù)4、干法迎水堵漏封治壓力泄涌水害5、錨噴治水支護、解決井巷頂板淋滲水6．井筒自防水混凝上與防治水新技術(shù)的思考7．泵送高強度、高性能、自防水混凝土一、表土段砂層、粉細砂含水層“封水固砂”施工技術(shù)在表土段建設(shè)大型井筒工程時，如何順利通過砂層或粉細砂含水層則是表土段工程的技術(shù)難題。

砂層、粉細砂含水層的封水固砂多采用預(yù)注漿技術(shù)，注漿的難點是砂粒子間隙小，砂的間隙僅是水可流淌，而P.O42.5水泥粒子則在這樣間隙中不能流動，漿液不能擴散，導(dǎo)致注漿無效。

用較大壓力強行在砂層或粉細砂含水層注漿，漿液一出輸漿管即受砂濾而結(jié)石固化，它的結(jié)石范圍極小，好象糖葫蘆狀態(tài)，根本無法形成所需的帷幕質(zhì)量。

用化裝注入，凝固后象粉塊狀，有粘結(jié)砂的能力，但強度太低，要封水固砂，質(zhì)量難能達標(biāo)。

這種特殊地層，為封水固砂，我們研究出BR－－CD型微粉漿材，配制特殊水泥，制成漿液適應(yīng)解決上述問題。擴散半徑一般在3米以內(nèi)，但能在砂含水層形成小段面的帷幕，把封水固砂的問題得到解決。

當(dāng)工程快接觸到砂層或粉細砂含水層時，應(yīng)首先采用“封水固砂”技術(shù)方案，用BR——CD型微粉的裝材，配制特殊水泥實施預(yù)注漿，漿液在砂層或粉細砂含水層能有效注入、擴散半徑能達到3米，在漿液有效擴散范圍中，達到熱水固砂之目的。（具體技術(shù)指標(biāo)注漿章中介紹）

開挖時，為了防止含水層承壓水改道流向，在注漿后的砂層，粉細砂含水層開挖時配套應(yīng)用“BR錨噴治水支護”技術(shù)進行過挖邊護的作業(yè)程序，以防因擾動砂層形成坍塌而造成大面積塌方事故，此工藝是二道支護中的安全施工保護措施。

防止己注漿固結(jié)砂層一旦開挖產(chǎn)生斷面，給含水層改變流向提供了有效途徑，隨即形成泄水通道而導(dǎo)致大量的坍塌流砂，而特設(shè)的安全施工措施。工程實例1990年，北京地鐵四單站路南北三個井筒負23米處，粉細砂涌水層采用本技術(shù)“封水固砂”實施后取得成功。用BR錨噴治水支護形成構(gòu)件后，進廳自防水混凝土襯砌工藝。（錨噴治水支護、自防水混凝上后詳細介紹）二、承壓水條件中固結(jié)孔口管技術(shù)

大型壓力泄水中固結(jié)注漿孔口管

地下工程建設(shè)中，突發(fā)性壓力地水對于工程建設(shè)者有很大危害，此種災(zāi)害治理，大多數(shù)施工單位采用頂水注漿，封堵含水層的工藝，治理壓力泄水。

實施注漿，必須在大量泄水條件中團結(jié)孔口管，這是能否注漿成功的首要環(huán)節(jié)，承壓水中作業(yè)是技術(shù)要求較高的重要工藝。

1990年，開灤礦務(wù)局本次坨礦一號井建設(shè)期間，井下一370m主巷道石灰?guī)r中出現(xiàn)大量泄水，水壓大于3．8MPa，泄水量180m3／min，此時指揮部確定了迎水注漿封水計劃。實施中，無法在泄水中固然結(jié)注漿孔口管，采用了多種工藝，消耗了大量人力、材料，但均沒成功。

當(dāng)時，本廠接到煤炭部搶險通知，星夜趕往開灤，第二天下午到現(xiàn)場。本廠科研所技術(shù)人員與開灤建井二處同志立即下并看現(xiàn)場，然后在井日做了一個大規(guī)模仿真模擬試驗。l、選用4寸鋼管一根，長5m，一頭焊住，焊底板上30cm處呈三角形焊接2寸長度為20cm，為外裝3臺水泵的輸入水管。2．試驗時，先開三臺水泵往鋼管內(nèi)注水，4寸鋼管豎立，管口上部涌水20cm高度，呈冒水狀.3、汽吊車吊起一根長6m的3寸鋼管，前進端用編制袋扎口，用鐵絲固定好、備用。4、用BR——K型料摻量16%，摻入P．O42．5水泥中干拌均勻，裝人塑料袋中，裝半袋即可，每袋500g。5、工作臺上三個工人作業(yè)，兩個人護住涌水鋼管口，一個人專填料包，填20袋，護壓的同志注意不讓水把送進管中料沖出即可。6、大約填料5分鐘，把吊起的3寸鋼管前進端插入水中，用吊臂壓管入水中，到位后停1分鐘。7．用2寸鋼管捅開3寸管前進端的包扎口塑料袋，固管2分鐘，用吊車吊3寸鋼管，但沒吊出，達到固結(jié)效果，試驗一次成功。

隨后立即拌制固管料，裝了40包，下井固管。到現(xiàn)場，只用了不到10分鐘，把孔口管在水壓大于3．8MPa，泄水量180m3／min環(huán)境中固結(jié)定位，實施注漿。

現(xiàn)場推鉆桿用的是臥式鉆機，一次成功。

壓力泄水中固結(jié)孔口管技術(shù)，先后為120多個井下壓力水中安裝固結(jié)孔口管服務(wù)，成功率達100％。實踐中，動態(tài)壓力泄水中固然結(jié)孔口管，成為了一項專用技術(shù)，在實踐廣泛應(yīng)用。技術(shù)指標(biāo)A、BR一K型摻16％，凝固時間為30S，水泥P．O42．5普硅水泥B、膨脹率大于2‰C、粘結(jié)力大于4MPaD、抗修大于S30E、注漿施工，SMPa壓力作業(yè)時，固管處無泄?jié){泄水

塑料薄膜袋，3寸直徑，長7寸，裝料70％。（工程實例注漿文章中介紹）三、注漿封水新技術(shù)1、超前預(yù)注漿，封堵含水層

施工時，應(yīng)當(dāng)對前進端含水層通過鉆探了解水量情況，對于泄水較大的裂隙、溶洞：宜采用治本封水的思路，超前預(yù)注漿，有效固結(jié)圍巖中含水層的水空區(qū)。定范圍，定凝膠時間，定注量，定壓力；選定適用動態(tài)封水壓力水中稀釋率小于3％的漿液，封堵強含水層。2、后注漿

對于其它工藝施工后的大型礦井井筒工程和地下大型工程完工后，個別部位的涌淋水出現(xiàn)，構(gòu)件表面流淌不止，并且修流時間長，水源極為豐富的情況下，建議用BR－－C型系列封水漿材實施后注漿。

注漿目的是封閉含水裂隙和構(gòu)件與基巖的之間空白區(qū)，通過漿液結(jié)石體填充作用，達到整體性封閉的工程。

破壁后注漿，壓力設(shè)計較小，擴散半徑距離短，但是要求漿液要有良好的觸變可灌性，微細含水裂隙、孔隙、構(gòu)件與基巖間隙均能獲得密實的填充。結(jié)石體的強度，抗折強度24h必須高出100％，抗?jié)BS20，耐腐、無鈉離子析出等。特別是粘結(jié)力必須有特效，才能真正封閉滲淋水危害區(qū)域。

本科研所研制的BR－－C型系列（CA、CE、CF、CD）新型注漿技術(shù)，漿材解決了動態(tài)壓力水中漿波能按計劃凝膠，并在動態(tài)壓力水中，本漿液具備不會被水稀釋能固化的特點，達到有效封治大型水害之目的。2、懸浮可灌性

水泥漿是水泥粒子在水中漂浮狀的槳液：施工承壓時，因水和粒子比重不一樣，在輸漿營承壓后，加大了水的流通，易形成粒子脫水沉淀，導(dǎo)致培管事故。BR——C型漿，水化反應(yīng)生成無機膠體，改善了漿液粘度，承壓后，增大了漿液粘結(jié)力，把水泥漿的動態(tài)粒子牢牢粘結(jié)成鏈狀，形成均勻運動漿體，有效的防止了堵管事故。此漿注入含水層中，不會被含水層水稀釋，達到注漿封水有效的結(jié)石體。3、凝膠時間凝膠時間可調(diào)范圍在50s～810min，BR——CF50s—20min直接封水BR－－CA15min一150min后注漿BR－－CE30min一150min長段預(yù)注漿BR——CD20Inin—1501nin砂層注漿固管型

50S

壓力泄涌水

可根據(jù)治水要求靈活掌握漿液凝膠時間，以滿足工程之需。4．結(jié)石體質(zhì)量

BR——C型漿結(jié)石率96～100%，是密實型，比重大于其官漿結(jié)石體10%以上，關(guān)鍵是本漿在裂隙填充粘結(jié)力大于4MPa，是牢固的粘結(jié)狀，受爆破幅射時無影響，填充牢固穩(wěn)定，封水效果明顯。本技術(shù)在開灤東歡坨礦1號、2號井筒含水層的結(jié)石比重110％，耐腐蝕、無鈉離子拆出物富水區(qū)注漿標(biāo)本陳列在煤炭部展覽室，已有國外許多專家到此參觀，并有日本、前蘇聯(lián)邀請本課題組講學(xué)。

三峽圍堰采用BR一CE型注漿，檢查取出的巖芯Φ7cmXH56cm，BR漿液的結(jié)石體，由三峽指揮部贈送本廠，現(xiàn)存本廠檔案室?？?jié)B大于S30，抗壓、抗折24h提高100％，28d提高10％左右。本漿液攻克了強含水層常規(guī)注漿封填后三個月即出現(xiàn)遲到水的通病，一次施工，這永久性穩(wěn)定的封水效果。BR——C型系列漿液結(jié)石體抗沙質(zhì)量，為注漿行業(yè)提供了新型裝材。5、注漿封水工程實例

1990年，開灤東歡坨礦一號井-370m建設(shè)運輸主巷道，當(dāng)掘進120m時，左邦下部出現(xiàn)一個溶洞，高80cm，泄水量180m3／min，泄水壓力3．8MPa，水質(zhì)中性，清晰涌流。經(jīng)在井外800m觀察地下水位并內(nèi)投入高孟酸鉀藥劑后3分鐘，井下泄水顏色變?yōu)樽霞t色，由此證明泄涌水是第四含水層水源，因工程把含水層切開一個溶洞而泄涌不止。

在泄涌水條件下用BR固管技術(shù)固結(jié)孔口管成功，立即安裝注漿設(shè)備，三個小時后，用水玻璃水泥漿雙泵注漿，水灰比0．6：1。當(dāng)注入22m3漿時，泄涌水變?yōu)闇啙釥?。?jīng)檢測水中含水泥粒子18％，出水量沒減少。在井下水泵池中，已沉淀了一層水泥粒子，并把一臺水泵毀壞。當(dāng)時已凌晨兩點，礦務(wù)局負責(zé)注漿總工馬景成專家連夜下并檢查注漿質(zhì)量，見現(xiàn)場情況經(jīng)研究后，改用BR——CA型漿封水注漿。

水灰比0．6：l，單泵作業(yè)注入20m3時，泄水由渾濁變?yōu)榍逦?，再注?0m3，外泄水量減少。經(jīng)檢驗水中含水泥粒子由原18％減少為2．6％，泵壓有了不太穩(wěn)定的起伏。立即改變水灰比，0．8：l注入了14m3，泵壓穩(wěn)定上升。封水達到了明顯效果，停住待檢。第二天中午10時，注漿間隔約8小時，鉆孔檢測更注漿，無泄水。僅注入0．8m3漿液，泵壓達到6．8MPa終孔，封水100%。封治泄水180m3／min的水害，用BR—CA型漿液86．8m3，作業(yè)三個班次，完成了封水任務(wù)，首創(chuàng)低量注入高效封水記錄。

當(dāng)天下午，開灤局把封水效果上報煤炭部調(diào)度指揮中心。第三天，部領(lǐng)導(dǎo)帶十六名專家下井檢查封水質(zhì)量。當(dāng)開挖5m巷道時，采集到了注漿含水裂隙封填密實的標(biāo)本近30塊。其中有一塊30cm大的石灰石，中間有一個點呈放射性的含水裂隙，由中心點向巖邊發(fā)展為六條裂隙，最細的裂隙0．05mm，最粗的裂隙3cm，受爆破幅射震動后，塊石中仍有呈青色填充密實、粘結(jié)牢固的BR結(jié)石作，擺到了煤炭部陳列室。在孟加拉、前蘇聯(lián)、貝寧、摩洛哥地下封水工程注漿施工中采用了本技術(shù)。

本技術(shù)定為煤炭部定點搶險封水專項綜合技術(shù)。已在全國煤礦建設(shè)中封治水害成為第一個推廣的成果，到目前已普及率達85％。BR－－C型系列漿材，是根據(jù)水泥基而研制的，配制漿液水泥水化過程中，BR漿在質(zhì)量上有所創(chuàng)新，原水泥漿均是粒子漂浮狀，而BR水化物卻成為鏈狀粘結(jié)的懸浮狀，輸漿承壓時，進一步加大反應(yīng)生成物，當(dāng)漿液到達受注點能有良好的觸變可灌性，在含水層動態(tài)水環(huán)境中能按時結(jié)石，水中稀釋率小于3％，結(jié)石體與裂隙巖體的粘結(jié)力大于4MPa，而0．5mm的微細含水裂隙，能獲得密實填充。

BR結(jié)石體比重大于110％，因而提高了抗折強度，抗壓強度，24h提高100％。

凝膠時間范圍：50s一810min，可供工程需要選擇。

抗?jié)B大于S30，耐腐蝕，BR結(jié)石體無鈉離子析出物質(zhì)，這一點對于永久性封治水害。則是十分有利的。本漿封水質(zhì)量，解決了其它漿材施工后在短期內(nèi)復(fù)出遲到水的通病，可節(jié)約大量人力、物力。

采用BR漿材注漿，用單泵作業(yè)。

PR-C型系列漿材，為治理大型水害提供了系列的封水質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品。

本項技術(shù)1989年煤炭部鑒定。

國內(nèi)除煤礦有上百個封水長段注漿應(yīng)用本技術(shù)外，還有：高速公路、鐵路隧道、冶金鐵礦、城市大型建筑填充軟基、污水凈化水地破壁填充注漿、大壩基礎(chǔ)注漿、小浪底庫區(qū)水下注漿，特別是治理了三峽縱向圍堰微滲工程，填充封水效果良好。

四、干法迎水堵漏技術(shù)

干法迎水堵漏

本發(fā)明是搶險封水專用技術(shù)，針對壓力泄水涌水以及溶洞、裂隙涌水的快速封治技術(shù)。l、水壓力1MPa以上，泄水量大于300m3/h，封治程序A、擴孔，安疏導(dǎo)水管B、筑分壓墻，趕水火管疏出C、筑支護自防水混凝土，養(yǎng)護72hD、堵疏水管，由邊管向中間管進行E、砂漿抹面完工

BR——K型，干拌料使用，凝固時間30S。

注漿封堵裂隙串漿點，用BR——K型干拌水泥，注漿時，只要有泄?jié){孔、裂隙，往工作面串漿時，（施工人員戴橡膠手套）用手抓一把干粉料，直接堵在串漿點，瞬間封住串漿部位。較大的串漿點，反復(fù)幾次即可，僅需1分鐘封堵一個泄?jié){點，施工極為簡便。2、涌水壓力0．5MPa，涌水量50～100m3/h，封治技術(shù)A、預(yù)留疏水導(dǎo)管2根，其它部位密封，待水全部經(jīng)由疏管流出時，養(yǎng)護24h，然后封管。B、大型溶洞涌水，干混料配好之后，封填堵孔，先邊后中，預(yù)水作業(yè)即可。3、壓力0．1～0．5MPa，水量30m3／h～50m3/h，水孔泄水采用藥卷封堵，BR、水泥、骨料干拌均勻，卷成7寸長的藥卷，頂水插入水孔中，一般打入3～5根即可封住泄流，施工時間一個孔不超過2分鐘。干法迎水堵漏，對于隧道開拓時及時封堵小型水孔和中型裂隙涌水極為方便，用料少，工藝簡便，適于一線工人掌握。大型壓力泄涌水，必須在本廠科研所的技術(shù)人員指導(dǎo)下施工，才能正確封水，否則浪費較大，因封水成功與否是100％對0的比例，封住成功率100％，封不住就是零，希望施工單位能認真對待。4．工程實例A、葛洲壩工程局建設(shè)黃河禹門口提水工程基坑封治660m3／h，泄水壓力0．7MPa

l個溶洞泄涌水320m3／h；2個裂隙1mX0.14m涌水160m3/h；l個管涌涌冒水180m3／h。采用本技術(shù)封治率100%。B、北京西單地鐵1號井，涌水70m3／h，粉細砂層涌水、涌砂；帶水下挖支護邊墻2．5延米，封底，實施4小時完成，徹底封住粉細砂層涌水。C、臺灣地鐵公司，混凝土隧道，在底板涌水60m3／h，封治3分鐘完工。D、隔河巖大壩鉆孔泄水3300m3/h，采用本工藝水下作業(yè)封堵成功。E、天津鴻吉里大廈地下室負三層，排水井12個，每個涌水1003/H，封治4小時全部完工。F、開灤東歡坨礦1號井井巷建設(shè)中，井下-420m以下封治200m3／h大型涌水，林西礦井筒工程每4m一圈6個泄水孔，僅用了6個小時，封治130個2寸疏導(dǎo)水管，全部治愈。G、配合解被軍總參某部研制實施封治長江、黃河淤泥中管涌大量泄水的封治任務(wù)。

本項發(fā)明，已在十一個行業(yè)工程中廣泛應(yīng)用，為大型地下工程建設(shè)解決了封治壓力泄水問題，達到國內(nèi)外先進水平，節(jié)資高效，易于普及，創(chuàng)造了良好的技術(shù)效果，取得了巨大的社會效益。

附：如開拓隧道錨桿鉆孔中涌水，用本廠的水中錨固劑可迎水錨固，5分鐘錨固力大于8t。

五、錨噴治水支護

本項技術(shù)是在隧道開拓建設(shè)期間裸體巖巷大范圍淋滲水封治的新型技術(shù)。頂板淋滲水大于每平方米1m3/h，可用本技術(shù)頂水封閉巖體淋水，形成治水為主的支護層。在支護層的質(zhì)量上達到了抗?jié)Bs20的自防水構(gòu)件。另外，在五種不同的地質(zhì)條件中頂淋滲水可正常作業(yè)。

噴射混凝土支護層，在巖體上粘結(jié)力大于4MPa，噴層達到密實、光潔、提高強度30％以上，抗?jié)BS30，達到高強度自防水新型質(zhì)量。

BR錨噴綜合工藝，打破了頂板淋水不能施工的禁區(qū)，因為BR與水泥水化時反應(yīng)生成無機膠體物質(zhì)，把混凝土的粒子粘結(jié)成團狀物，受壓噴出，由于有較大粘結(jié)附著力的作用，噴層在淋滲水基巖上能夠牢固附著而不坍塌，BR并且改善了混凝土內(nèi)部結(jié)晶狀態(tài)，達到密安狀構(gòu)筑體。

BR微粉，填充了粒子間隙，增加了密實度，而更關(guān)鍵的水化膠體物質(zhì)改善了拌合水的粘度，把噴層中粒子間隙、毛細孔隙全部填充結(jié)晶，整體構(gòu)件內(nèi)部密實，表面極為光潔，有折光效果，把原滲漏基巖全部封閉，形成耐久性穩(wěn)定的自防水構(gòu)件。

BR與水泥水化的無機結(jié)晶物質(zhì)，是其它材料所無法相比的質(zhì)量，對于治理淋滲水條件的工程，更能顯示出它的獨特質(zhì)量優(yōu)勢。

本技術(shù)現(xiàn)完成了五類地質(zhì)條件涌、淋、滲水治理1、各種基巖淋水大于每平方米lm3／h，可頂水錨噴封閉淋滲水區(qū)域。2、表土層涌水、淋水環(huán)境中錨噴封閉飽和水的表層土壤，形成自防水噴層構(gòu)件。3．粉細砂含水層，切斷含水層，噴成止水構(gòu)件，達到封治涌砂冒水的自防水效果。4．新疆泥質(zhì)角礫巖普淋普滲每延米10m3/h的特殊條件中，成功治水建礦井，首創(chuàng)國內(nèi)第一例泥質(zhì)角礫巖普淋普滲治理水害實例。5、硫酸根離子含量448mg/L酸性淋水，頂酸性淋水作業(yè)，封治淋水，在上海梅山鐵礦一370m井下炸藥庫完成治理酸性淋水的支護任務(wù)。

本技術(shù)自1989年研制成功至今，為礦業(yè)工程治理淋水的國外工程有：

孟加拉、貝寧、摩洛哥等礦井工程。

國內(nèi)工程有：

鐵路、公路、隧道、礦井巷道、城市電纜溝、市政管道、地鐵、大壩廊道、高層建筑基坑護坡治水、海軍基地、大跨度軍倉、二炮基地、總參軍倉洞庫、空軍油庫等工程?，F(xiàn)已完成治水支護工程達180萬延米，展開面積上千萬平方米的工程量。

本廠發(fā)明的科技成果在錨噴支護作業(yè)中，把兩道水害問題用一道工藝全貌部解決，在國內(nèi)外同行業(yè)中把治水支護的質(zhì)量提高到一個技術(shù)新水平。

六、自防水混凝土與井筒防治水新技術(shù)的思考

耐腐蝕、自防水混凝土的研究

本廠科研所的技術(shù)人員，于1982年開始研究自防水混凝土的課題。研究出新型防水劑，解決級配密實型、高強度、無腐蝕、自防水混凝土于1986年成功。1987年至1988年，為煤炭部攻克了深層大型礦井井筒無內(nèi)襯、深層井筒自防水的部級科研攻關(guān)項目，本成果榮獲部科技進步三等獎。列為國家科技重大推廣項目，至今己完成了六十余項深400m以上、直徑8m以上的大型礦井井筒工程。目前還有五個項目在實施。解決了國際公認井筒淋水無法根治的難題，本項技術(shù)把德國己進入中國的煤礦井筒建井技術(shù)淘汰。井筒工程要通過十幾道含水層達到整體工程無滲漏的質(zhì)量談何易，本技術(shù)把國家原定規(guī)范允許成并淋滲水量為10m3/h的規(guī)定，提質(zhì)改標(biāo)做了大量可實施的樣板工程，把標(biāo)準(zhǔn)降低為5m3/h。1、大型井筒的質(zhì)量改革

礦井井筒8～10m直徑，深一400m工區(qū)程，一段需3層施工，內(nèi)壁、中間夾層（PVC板、油脂類報材、鋼板）、外壁混凝土。引進德國建井工藝為七層施工法。

這種施工法是非常不科學(xué)的工藝，為什么不科學(xué)？因為工程要穿越各種地層，其中含水層不少于10層，強行通過含水層，建設(shè)成砼井筒，并且對含水層下部工程要求不能有滲漏，首先要解決混凝土本身粘結(jié)力勻質(zhì)結(jié)晶型的密實性、自防水高強陵指標(biāo)和解決勝體內(nèi)化學(xué)腐蝕問題，才能達到自防水質(zhì)量。2、有機物中間夾層的壽命研究

混凝土是無機物質(zhì)，中間夾層是有機物質(zhì)，兩相配合使用，是不同壽命的。一般工程需服務(wù)上百年，混凝土的壽命可以滿足，那么中間夾層質(zhì)量不可能與混凝上達到同期壽命。既有夾層的工程，無疑是要防水的，但各種水質(zhì)對PVC極的腐蝕、侵害，連同工程刺傷這都是不利回素，更關(guān)鍵的是有機物質(zhì)的自然老化期，難能滿足與砼同步。筆者認為：凡是抗海大于S8的混凝上，無論幾層施工，要解決的是各層次粘結(jié)力問題，中間設(shè)夾層，限制了砼的粘結(jié)，分層率降低了硅整體結(jié)構(gòu)壽命，此舉不科學(xué)，不可取。加上施工時人為傷損，更是“千里堤壩，毀于蟻穴”，對于工程防水是有弊無利的舉措，值得思考與改進。

自1988年至今，我國大型礦井井筒施工由原設(shè)夾層改為BR內(nèi)外壁混凝土套壁粘結(jié)法施工，取得十分滿意效果，在開灤東歡坨三號井、徐州竇莊礦、西山馬蘭、東曲、韓城象山、新疆華安、邯鄲萬年、焦作九里山、三號井、淮南謝橋礦、淮北朱仙莊、大同同家梁礦、云崗礦、陽泉1礦、5礦、潞安常村礦、漳村礦、柳林礬水溝礦、汾西兩渡礦等富水區(qū)已建設(shè)出無淋滲，無潮濕的干井工程。這一實踐證明：砼自防水能夠抵抗多層、含水層浸害之關(guān)鍵問題。3、密實性混凝土的主要指標(biāo)——粘結(jié)力

滲漏水的混凝土，其主要病害原因是膠體材料粘結(jié)力不符合要求，其次是體內(nèi)化學(xué)自腐、粒子間隙、游離水通道而導(dǎo)致的滲漏病害。

粘結(jié)力對于均質(zhì)結(jié)晶混凝土是第一指標(biāo)，施工中需良好的流動度，完成這個要求的前提，必須是各種骨料要有困狀包裹層，拌合用水必須是水泥與水的水化膠結(jié)構(gòu)，而這些膠結(jié)構(gòu)是不夠密安混凝土之需的。摻BR之后，改善了水化膠結(jié)物質(zhì)，攪拌過程中，水化反應(yīng)生成大量膠體物質(zhì)，對各種粒子形成包裹困狀，有良好的坍落度要求的作業(yè)質(zhì)量，水化反應(yīng)膠體把粒子間隙、游離水通道全部封閉，形成不泌水，表面封閉的均質(zhì)結(jié)晶，光潔致密，更關(guān)鍵的是振搗時，能達到澆筑物同頻震動，均質(zhì)結(jié)晶型結(jié)構(gòu)。

這種光潔致密混凝土質(zhì)量，從根本上解決了混凝土自防水的指標(biāo)，相對的密實型BR混凝土，改善了承載強度、抗折強度等。

粘結(jié)力強的混凝土，它在凝固前的結(jié)晶，是團狀粘結(jié)，而不是有峰芒的骨料粘結(jié)，這一點取決于是均質(zhì)結(jié)晶和非均質(zhì)結(jié)晶的重要表現(xiàn)。握裹力好的混凝土，相對的對作業(yè)要求的技術(shù)指標(biāo)全部改善，和易性、流動度、坍落度保留值等；而這不到粘結(jié)力良好的砼，有沁水現(xiàn)象、離析、沉淀結(jié)晶等相關(guān)指標(biāo)相對落后，實施的澆筑硅質(zhì)量也不能讓人滿意，易出現(xiàn)滲漏水的低強度等.4、化學(xué)腐蝕

BR水化膠體物質(zhì)，能抑制和分解性體內(nèi)的鈾高于生成與析出，徹底改善了級配骨料含鈉問題，在質(zhì)量上有所突破，特別是用于防水工程中混凝土，化學(xué)自腐是構(gòu)件自毀的主要問題。BR有效地解決了這項決定耐久性能關(guān)鍵的技術(shù)，是混凝土提高耐久性能的重要貢獻。5、砼粘結(jié)力與承載能力關(guān)系

研究表明：混凝土構(gòu)件做襯砌工程時，它的粘結(jié)力是十分重要的。因為它與其它基礎(chǔ)要有個良好的附著力，但這項關(guān)于混凝上質(zhì)量的重要指標(biāo)，往往卻不被工程技術(shù)人員所重視。

經(jīng)長期研究、檢測表明：“混凝土的承載性能與粘結(jié)力相比，不一致。強度高的砼，粘結(jié)力大于承載性能。強度低的砼，它的粘結(jié)力卻低于承載性能".從這一檢測結(jié)果得出一個結(jié)論，要達到密實的、高強度、自防水混凝土質(zhì)量，粘結(jié)粒子的粘結(jié)力和構(gòu)件粘結(jié)曬著力同是一種質(zhì)量。非均質(zhì)結(jié)晶的低強度混凝土，它的構(gòu)件耐著力也是非常低劣的，同時也是不抗沙的混凝土。那么，攪拌時水泥與BR水化物質(zhì)——無機膠體針對性攻克了這項決定于混凝土質(zhì)量的重要指標(biāo)。6、高質(zhì)量自防水混凝土作業(yè)控制要求A、攪拌時，有粘膠狀水化物，使各種粒子呈困狀包裹團，攪拌機放料時無石子撞擊響聲。B、運輸期間無泌水現(xiàn)象，有良好的和易性和一定時間的坍落度保留值。C、振揭時，同頻震動，這是勻質(zhì)結(jié)晶的重要表現(xiàn)指標(biāo)。澆筑段無沉淀結(jié)晶。D、成型時，水化膠質(zhì)構(gòu)能有效的填充間隙、毛細孔，表面光潔。E、構(gòu)件成型后，24h～48h構(gòu)件表面呈水泥色澤，無白色鋼的析出物質(zhì)，達到終期強度后，構(gòu)件四周呈現(xiàn)出青亮的表面，用燈光照射后有折光效果。

澆筑BR混凝土?xí)r如不注意用模板隔離物質(zhì)，拆模則非常困難。對于攪拌BR混凝土的機具，用完立即清理用水沖洗，如不及時清理，則凝固后是敲打不下來的粘結(jié)物。F、養(yǎng)護澆水時，因表面光潔，水滲不進好體內(nèi)，有澆水流速非?？斓闹庇^感覺。

七、泵速高強度、高性能、自防水混凝土

混凝土是國內(nèi)一項基礎(chǔ)建設(shè)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，我國年用量大于15億m3，居世界第一位。目前配制混凝土的級別低于C30，只有個別工程能用C50～C60，占總量的1％不到。因此，研究自防水高標(biāo)號混凝上具有極大的潛在市場。據(jù)建設(shè)部2001年要求，全國范圍內(nèi)于2003年普及C30混凝土，并大力推廣C60以上高性混凝土的目標(biāo)。

實踐中，這項極為普通的產(chǎn)業(yè)，為什么不能與其它行業(yè)一樣迅速發(fā)展呢？關(guān)鍵是技術(shù)領(lǐng)域的認識與傳統(tǒng)經(jīng)驗束縛了思維，阻礙了前進的思維與行動，使這一博大的產(chǎn)業(yè)科技進步速度低于其它廳業(yè)。

目前，國際工程建設(shè)向高性能指標(biāo)混凝上即作業(yè)時可泵送、高強度及耐久性穩(wěn)定的商品混凝土方向發(fā)展。國內(nèi)也正向提高混凝土級配技術(shù)、配套所需的材料方向高速發(fā)展?；炷良壟渌?、在特大型工程中集中采用高科技產(chǎn)品，則是體現(xiàn)國家科技水準(zhǔn)的標(biāo)志。

與時俱進，在省科委大力支持下，我們經(jīng)兩年的努力，研制出配制C80一C100級別的高性能混凝土BR復(fù)合劑。于2002年4月己投入批量生產(chǎn)，經(jīng)山西省建研院檢驗；級配C80混凝上摻入BR復(fù)合劑，強度28大達到88MPa。級配C100混凝上摻入BR復(fù)合劑，強度28天達到109MPa。(1)坍落度保留值90min大于14cm(2)高壓不泌水，國內(nèi)一流(3)抗?jié)B大于S40(4)強度提高10%以上(5)無腐蝕因素，抑制鈉離子生成與析出(6)耐久性能穩(wěn)定

使用水泥P.O042．5、石子、花崗巖碎石、砂為山西忻州豆羅砂。BR－A型摻量1．5%，BR—B型摻量1．5%，BR—C型接量10%，水為飲用水等，檢驗質(zhì)量表明，其它技術(shù)指標(biāo)也達到設(shè)計要求。

當(dāng)壓力機在I09MPa的荷載下，試件爆破時，無石子脫離，是片塊狀，無零星石子彈掉。這項質(zhì)量表明，BR水化物形成的粒子粘結(jié)力是非常理想的。

BR試件和中試工程表面來看，無鈉離子析出物，全部呈現(xiàn)出水泥原有色澤。試件和中試工程表面十分光潔致密，并有折光效果。這一點解決了配制高性能砼的龜裂廣普問題。在泵進作業(yè)要求下，級配出高性能、高強度、抗?jié)B達S40的自防水混凝土，使混凝土的質(zhì)量上了一個新的技術(shù)水平。

本項技術(shù)成票的研制成功，不僅標(biāo)志著本廠和科研所的技術(shù)實力，同時也是企業(yè)工作的中心以科技為先導(dǎo)的具體體現(xiàn)，它不僅推動混凝土行業(yè)的科技進步，同時，也把本廠的技術(shù)實力與社會科技進步緊密聯(lián)系起來，身處這種高科技氛圍中，才能有所思考，有所攻關(guān)，有所前進，以科技進步為宗旨在國內(nèi)外響基礎(chǔ)計業(yè)中劈險奮進，向更高的科技領(lǐng)域攀險前進。

山西建華化工廠和建華防治水害科研所在二十年的發(fā)展過程中，長期堅持在礦井井下、隧道、以及大型地下工程建設(shè)實踐中科技攻關(guān)，以治理疑難水害為目標(biāo)，攀難攻險?，F(xiàn)已完成十五項國家、部級、省級科技攻關(guān)成果，達到現(xiàn)擁有二十余項知識產(chǎn)權(quán)的企業(yè)。

二十年，為廣大施工單位解決了幾百項工程疑難問題，同時我們也有了豐富的技術(shù)積累，在科技興企的發(fā)展中，站到了技術(shù)領(lǐng)域前例。

學(xué)術(shù)領(lǐng)域獨創(chuàng)新理論，發(fā)表多篇論文、論著：在治理地下水害工程中首創(chuàng)新工藝、立法推廣：研制新產(chǎn)品、自成系列的強大技術(shù)配套陣營，現(xiàn)可為用戶提供治理各類疑難水害工程的實施技術(shù)方案、措施、檢驗質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)等。在激烈競爭市場中，以獨特的綜合技術(shù)，能全程為用戶配套服務(wù)，創(chuàng)出信譽。并且已涉及到國際大市場之中。實踐中我們感到企業(yè)科技水準(zhǔn)是國際大市場中競爭的根本，也是企業(yè)在競爭中生存、發(fā)展的根本。

本廠于1998年普及微機，2000年通過ISO國際質(zhì)量認證，2000年5月1日，開通了國家十一個部委的網(wǎng)站，使我們技術(shù)在市場運行效果以最快捷速度傳遞全球，在知識經(jīng)濟時代中，站在了市場陣地前沿，達到技術(shù)積累較高的企業(yè)水準(zhǔn)。

目前我們又向更高的科技領(lǐng)域奮進，已于2002年4月投產(chǎn)，已生產(chǎn)出配制了C80－C100級別高性能混凝土復(fù)合劑，重點攻克了高強混凝土達到密實、耐久性與安定性穩(wěn)定的質(zhì)量。部分工程試用證明，本劑的技術(shù)質(zhì)量是獨特的，在近時期可能成為市場中頗受關(guān)注的新技術(shù)、新型產(chǎn)品，它將把我國地下工程的建設(shè)水平提高到一個新階段。

綜上所達防治水技術(shù)要點，有不妥之處，請廣大技術(shù)人員多提意見，以利共同學(xué)習(xí)，共同提高，在實施工程中攜手共進，把已有的科技成果真正應(yīng)用到工程實踐中，為提質(zhì)降耗、產(chǎn)生應(yīng)有的社會效益做出貢獻。王衡山西建華化工廠山西建華防治工程水害科研所2002—05—04高壓慢滲的機理及治理方法王世昌

撰稿概述

混凝土系多孔材料，用它構(gòu)筑擋水建筑物，要根據(jù)外水位高低選定抗?jié)B等級。處在水位以上的擋水建筑物，在其背水面常常會出現(xiàn)小片的慢滲，這類慢滲無明顯的出水眼，要經(jīng)過一段時間以后方現(xiàn)濕跡。慢滲的水量雖然很小，但由于混凝土內(nèi)部的膠凝物質(zhì)會不斷地被滲漏水溶蝕，濕跡會不斷地擴大，形成惡性循環(huán)。而且慢滲一經(jīng)發(fā)生便不可逆轉(zhuǎn)，不及時治理會加速混凝土碳化。

慢滲是建筑防水中一種多發(fā)病，以往一般采用剛性抹面治理，或者先抹面防滲，變面滲為點滲以后再行堵漏。近年來新研制的滲漏隔離劑，以及可以在潮濕基面上涂刷的新型高分子涂膜防水膠等，在治理低壓慢滲方面，都取得了一定的效果。然而在外水壓力甚高的情況下，發(fā)生慢滲的部位表面不僅濕潤，滲出的水還傳遞著甚高的壓力，采用涂膜防水材料或剛性抹面防水治理時，均難以取得圓滿的效果。采用化學(xué)注漿治理也會是事倍功半。所以高壓慢滲已經(jīng)引起了多方關(guān)注。高壓慢滲的工程實例

鳳凰頸大型排灌站是安徽省引江濟淮的起點工程，1990年5月建成。鳳凰站排灌站的西邊墩在施工后期出現(xiàn)3條裂縫，1993年9月中旬，在西邊墩內(nèi)側(cè)的運輸廊道側(cè)墻上又發(fā)現(xiàn)了1條裂縫，在廊道的地坪上出現(xiàn)一小片慢滲。這4條豎向的裂縫，上端延伸到出水流道的底板下，汛期長期處在江水水位以下十?dāng)?shù)米，所以裂縫發(fā)生即發(fā)漏水。3條老縫在竣工時已做過騎縫鑿槽埋管引流處理，但封縫的有膠泥均已再度開裂，沿裂縫兩側(cè)又出現(xiàn)了以折線相連處的不規(guī)則的裂紋，裂紋內(nèi)又慢滲不止。于是對新縫改用化學(xué)注漿治理。先騎縫鑿槽用快硬早強水泥拖管造孔，縫面再刷環(huán)氧一布二油加固，然后注入含活性稀釋劑的粘度很低的濕固化環(huán)氧漿液，在回漿孔出漿以后扎結(jié)回漿管，再加壓到0.3MPa，可以看到夾在輸漿管內(nèi)的氣泡緩慢地向注漿孔移動，但不見漿液消耗，持續(xù)了10分鐘仍不進漿。說明這時的外水滲壓正在增加，水正在向結(jié)構(gòu)內(nèi)部滲透。當(dāng)時仔細檢查，卻找不到與導(dǎo)流管走向一致的裂紋。用噴槍烤干縫底附著水，方才發(fā)現(xiàn)滲漏集中的部位也只有兩三個慢滲的小團，在外水壓力的作用下，才使結(jié)構(gòu)的背水面出現(xiàn)裂紋。

通常裂紋起始于相距很近的兩個慢滲小團之間，應(yīng)力又在裂紋末端集中，高壓滲漏水在裂紋末端還能產(chǎn)生里層的毛細管壓力，使裂紋增長，縫隙擴大。壁面的裂紋由于受力鋼筋的約束，多呈豎向分布，滲出的水沿裂隙流淌，才使幾個慢滲的小團直徑不過幾厘米。在結(jié)構(gòu)內(nèi)部由于密集鋼筋物約束，以及壁外回填土及外水的側(cè)壓力，慢滲小團之間的裂紋難以向壁內(nèi)深入，所以拖管注漿不能進漿。

治理這類高壓慢滲，采用涂膜防水材料或剛性抹面防水，由于在濕基面上水與大氣中的水氣平衡時，基面被