다음은 참고용으로 물 전도 터널 밀봉을 위한 지상 드릴링 및 그라우팅에 대해 Zhongda Consulting에서 제공한 관련 내용입니다.

안후이성 화이베이시 우동탄광 중간환기터널 건설 후 지붕 붕괴와 터널 변형으로 지지대가 무너지고 균열을 통해 전도되는 물의 양이 늘어나면서 표토의 진흙과 모래가 터널 속으로 유입되어 지표면이 가라앉아 깊은 구덩이를 형성합니다. 붕괴 구덩이는 직경 2m, 직경 6m로 점차 팽창하는 경향이 있어 우물이 침수될 수밖에 없습니다. 지반 굴착을 통해 골재와 그라우팅을 채웠고, 3개의 굴착공을 건설하여 환기 터널을 밀봉하는 데 1개월이 걸렸고, 수분 차단율은 100%였으며 광산 생산은 원활하게 재개되었습니다.

1. 기본 상황

우동광산 제4기 충적층은 두께가 35m로 주로 모래, 모래점토로 구성되어 있으며 바닥에는 수분 차단성이 약한 점토층이 있다. 풍화기반암은 수직깊이 55m로 주로 사암과 이암으로 구성되어 있으며 암석이 연약하다. 우물 건설 과정에서 충적층과 풍화암층의 혼합수 유입량은 330m3/h인 것으로 밝혀졌다.

광산에는 리프팅 샤프트와 에어 샤프트의 2개 샤프트가 있으며, 제1수평운송터널의 수직깊이는 각각 90m, 47m이며, 중간도로는 45° 반석탄 경사도로로 길이 66m로 제1교통로와 연결되고, 또 다른 내리막 연결차로가 파여 있다. 수심 65m로 교통로와 연결된다. 굴착과정에서 석탄의 일부가 이 환기터널에서 채굴되면서 석탄 누출 및 함몰이 발생하여 균열부 상부에 영향을 미치고 균열이 연통되어 상층수가 터널로 유입된다(유입량 250m3/h). ), 표토의 진흙과 모래가 터널 안으로 유입되면서 지반이 함몰되면서 깊이 2m, 직경 6m의 붕괴 구덩이가 형성되었고, 점차 팽창하여 유입되는 물의 양이 늘어났다. 지하 저수조가 막혀 정상적으로 작동할 수 없어 우물이 범람했습니다.

2. 물 관리 계획

기반암 풍화지대는 두께가 20m이고 물이 풍부합니다. 환기터널 상부는 풍화가 약한 암석에 위치하여 암석이 헐거워지고 균열이 발생하며, 또한 상부층의 물이 터널로 유입되어 암석이 파괴되어 내부의 물이 안정성을 잃게 됩니다. 표토와 기반암의 풍화 구역에는 진흙과 모래가 동반되며, 많은 양의 진흙과 모래가 터널로 흘러들어와 규산염이 떨어져 나온 암석 덩어리를 수색할 때 경로가 짧습니다. , 유속이 빠르고, 터널은 압력 완화 및 모래 저장을 위한 조건을 갖추고 있으며, 상부 지층의 저수량이 배수될 때까지 수로를 확장하고 물 유입량을 증가시킬 수밖에 없지만 이 조건은 충족되지 않으면 도로로의 물 유입을 차단하는 조치만 취할 수 있습니다.

터널 내부로 유입되는 물의 양이 많은 점을 고려하면 상부 주변 암석이 불안정하고, 이미 지붕 일부가 무너져 있고, 지지대도 부분적으로 무너진 상태다. 터널 상단의 물은 제거되지 않으며, 이는 여전히 광산의 안전을 위협할 것입니다. 따라서 물이 흐르는 환기 터널을 모두 차단하기로 결정했습니다. 현재 그라우팅은 더 경제적이고 합리적이며 안전하고 신뢰할 수 있는 통합 및 밀봉에 자주 사용됩니다. 따라서 지하 작업 표면 그라우팅 또는 지상 드릴링 및 그라우팅의 두 가지 건설 옵션을 채택할 수 있습니다.

옵션 1, 즉 지하 작업면 그라우팅. 환기터널 하단과 접촉터널 상단에 슬러리 차단벽을 건설하여 환기터널로 유입되는 물을 밀봉한 후, 시멘트 슬러리 또는 시멘트 모르타르를 아래에서 위로 부어 넣는 것이 필요하다. 환기 터널을 채우기 위한 슬러리 정지 벽. 이 솔루션은 기술이 간단하고 구조가 편리하지만 환기 터널은 모두 석탄 암석 터널이고 지붕과 바닥은 느슨한 암석으로 만들어졌습니다. 주변암반이 느슨한 터널에서 그라우트막이벽을 시공할 경우, 터널 내부로 유입되는 물의 밀봉이 어렵고, 우물침수 위험이 있으며, 가압 그라우팅을 할 수 없습니다.

옵션 2는 땅에서 터널을 통해 구멍을 뚫은 다음 골재와 그라우팅으로 채워 압밀하는 것입니다. 유정이 침수된 후 정수 상태에서 주입된 슬러리가 수송터널로 유입되는 것을 방지하기 위해 환기터널 하단과 접촉터널 상단에 슬러리 옹벽을 구축해야 합니다. 이 솔루션은 시공이 안전하고, 자갈 골재를 터널에 붓고, 시멘트를 절약하며, 품질이 신뢰할 수 있지만, 굴착 작업량이 증가하여 시공이 어렵고 까다롭습니다.

시공 안전성과 품질을 고려하여 두 번째 방안을 결정하게 되었습니다.

3. 그라우팅 시공 설계

그라우팅은 환기 터널의 출구 부분을 먼저 막은 다음 출구 부분을 가압하여 촘촘하게 그라우팅을 채우는 데 사용됩니다. 터널의 지붕과 바닥에 있는 암석 균열의 물 통로를 밀봉할 수도 있습니다.

그라우팅 시공 설계에는 다음 내용이 포함됩니다.

(1) 그라우팅 구멍 수. 3개의 그라우팅 구멍이 터널 중심선을 따라 아래에서 위로 배열되어 있으며 구멍 간격은 각각 14m와 12m입니다.

(2) 그라우팅 구멍의 깊이.

1번 홀은 79m, 2번 홀은 65m, 3번 홀은 53m입니다.

(3) 터널에 채운 골재의 양. 환기터널의 단면은 사다리꼴이며, 면적 S=(1.62.5)×1.6²=3.3m2이며, 3번 홀 아래의 경사터널은 총 길이 L=58m로 채워져 있다. 총합 V=SL=3.3×58= 191.4m3.

(4) 그라우팅 매개변수.

①그라우팅 압력: 터널에 골재를 채운 후에만 그라우팅 압력을 높일 수 있습니다. 양쪽 끝의 그라우팅 구멍의 끝 압력은 정수압의 1배보다 커야 하며, 중간 그라우팅 구멍에 주입된 그라우트는 물의 통로를 막기 위해 균열 안으로 눌려져야 하며 해당 그라우팅 압력은 높아야 합니다. 정수압의 2~2.5배.

②그라우팅량 : 터널 주변 암석의 자갈틈, 붕괴공간, 균열을 메우는 슬러리는 풍화지대 표토에 가깝기 때문에 필연적으로 상부 느슨한 지층으로 흘러 들어가게 된다. 예상되는 슬러리 주입량은 다음과 같습니다.

Q=A(nSL0.5mLHd)/βS(66-L)

수식에서 A는 슬러리 확산 소비 계수이며, 이는 다음과 같습니다. 1.5 S는 터널의 단면적, S=3.3m2, L은 채워진 터널의 길이, L=58m, H는 동굴의 영향을 받은 평균 높이, d는 폭 동굴 탐험의 영향을 받은 바닥 가장자리, d=1.6m, n은 자갈 공극률, n=40, m은 동굴 탐험의 영향을 받은 느슨한 구역의 다공성, m=20, β= 85. 계산 결과 주입할 슬러리 양은 약 227m3로 시멘트 193t에 해당하는 것으로 추정된다.

4 그라우팅 공사

중심선을 투영한다. 환기 터널을 지면에 연결하고 주 배수구 위치를 결정합니다. 재측정 후 오차가 10cm를 초과하지 않을 때 드릴링 구멍의 위치를 ​​결정하고 각각 드릴링 구멍을 설치합니다.

4.1 그라우팅 홀 드릴링

(1) 드릴링 구조. Ø168mm 드릴 비트를 사용하여 구멍을 뚫고 전체 기반암에 3m를 뚫고 Ø146mm 케이싱을 설치한 다음 전체 파이프를 0.75:1 시멘트 슬러리로 통합합니다. 하단 부분에는 골재 충진 및 그라우팅을 위한 Ø108mm 구멍이 있습니다.

(2) 그라우팅 구멍 요구 사항. 엔지니어링 드릴링 사양에 따르면 드릴링 처짐률은 8‰ 미만이지만 구멍 깊이는 100m를 초과하지 않으며 경사 거리는 0.8m를 초과하지 않습니다. 정상적인 작동은 터널 관통 목적을 달성할 수 있습니다.

(3) 드릴링 도구 조립. Ø108mm 코어 파이프를 사용하여 원통형 코어 드릴 비트, Ø73mm 8m 길이의 중량 드릴 파이프를 연결하고, Ø50mm 드릴 파이프를 사용하여 코어 드릴을 그라우팅 구멍 부분에 삽입합니다.

4.2 골재 충전

입자 크기가 15mm를 초과하지 않고 다공도가 40인 깨끗한 자갈을 골재로 선택하십시오. 슬래그를 추가하기 전에 ø50mm 드릴 파이프를 바닥까지 낮추십시오. 구멍 바닥의 깊이를 확인하고 깨끗한 물을 펌핑하여 구멍 바닥에 쌓인 진흙, 모래 및 기타 물질을 제거합니다. 구멍 입구에 슈트를 설치하고, 자갈을 수동으로 슈트 안으로 투입하고, 깨끗한 물을 사용하여 슈트 안의 자갈을 시추공으로 플러시합니다. 물과 슬래그의 비율은 10:1로 유지됩니다. 4:1 비율로 오랫동안 정상적인 충전이 가능합니다. 골재가 막히면 드릴링 장비를 시작하여 드릴 파이프를 위아래로 회전시키거나 동시에 드릴 파이프 바닥에 약간 구부러진 짧은 파이프를 연결하십시오. 터널 상부로부터 자갈 충진 높이가 0.5m를 초과하면 슬래그 충진이 중단되고 그라우팅이 시작됩니다.

4.3 그라우팅 작업

(1) 그라우팅 순서. 1호와 3호 그라우트를 먼저 환기 터널의 양쪽 끝을 밀봉하고, 출수 터널을 폐쇄 상태로 만들어 나중에 시공하는 2호 구멍의 압출 그라우팅이 용이하도록 중간에 압밀화의 치밀성을 향상시킨다. 몸.

(2) 그라우팅 공사. 먼저 드릴 파이프를 구멍 속으로 낮추어 터널 자갈에 삽입하고 바닥판에 밀착시킬 수 있도록 합니다. 케이싱과 드릴 파이프 사이의 씰이 그라우팅 압력을 견딜 수 있도록 구멍 밀봉 장치를 설치하십시오. 오리피스 장치와 슬러리 이송 파이프 라인을 연결하고 펌프를 사용하여 혼합 농축 슬러리를 터널 바닥으로 펌핑합니다 (시멘트 슬러리의 비율이 크고 투과성이 좋기 때문에 자갈 사이의 틈에있는 물을 교체 할 수 있습니다) , 슬러리 레벨이 점차 상승하도록), 드릴 파이프를 들어 올리고 드릴 파이프 하단이 터널 상단에서 0.5m 떨어져 있을 때 1:1 시멘트 슬러리를 주입합니다. 터널이 열리고 그라우트 통로가 열리면 정량적 그라우팅을 사용한 후 그라우트 통로가 막히고 1번 홀의 압력이 1MPa에 도달할 때까지 구멍을 스캔하고 다시 주입합니다. 3번 홀의 압력은 0.7MPa(정수압의 1배 이상)에 도달하여 그라우팅 완료 기준에 도달합니다.

나중에 시공한 2호 구멍은 그라우팅의 핵심으로 터널 내 자갈로 인해 생긴 틈을 빈틈없이 메울 뿐만 아니라 주변 암반의 물길을 막는 역할을 하며 드릴 구멍은 ​​터널 바닥 아래 3m까지 연장된다. , 그라우팅 파이프를 사용하여 터널 바닥을 각각 그라우팅하였고, 중간부와 지붕을 반복적으로 그라우팅하였으며, 최종적으로 물-시멘트 비율이 1.5:1인 슬러리를 주입하였다. 압력이 1.5MPa에 도달할 때까지.

그라우팅 공사는 한 달 동안 진행되었습니다. 골재는 183m3이고 시멘트는 225t입니다. 배수 후 다른 터널은 기본적으로 환기 터널의 물 차단율이 100입니다. %, 생산이 순조롭게 재개되었습니다.

5. 결론

(1) 우동광산 환기터널 상부는 암석이 느슨한 암석층으로, 제4기 대수층에 가깝고, 수량도 많다. 그리고 불안정한 방수층의 보호는 광산의 안전을 위협합니다. 광산의 안전한 생산을 보장하기 위해 물을 차단하는 환기 터널을 채택하는 것이 가능합니다.

(2) 안전하고 편리한 시공 조건을 제공하기 위해 3공 지반 그라우팅 공사 계획을 채택했습니다. 가능한 기술적 조치로 인해 세 개의 시추공을 모두 터널에 뚫고 이를 채우기 위해 많은 양의 자갈을 부었습니다. 이는 시멘트를 절약할 뿐만 아니라 막힌 터널의 압밀 품질도 향상시켰습니다. 터널 내 물 유입을 100% 차단하기 위해 광산 배수 후 다른 터널은 기본적으로 손상되지 않아 광산 물 손상 위험을 제거했습니다.

(3) 건설장비가 간단하고 공정이 간단하며 그라우팅수 차단효과가 좋다. 이 방법은 유사한 프로젝트의 동적 수질 조건에서 그라우팅에 사용할 수 있습니다.

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