在矿山治水帷幕注浆中裂隙轴面夹角和有效裂隙率的应用

牛学忠　郭超　张兴旺

摘要：随着科技水平的发展，矿山治水技术也在不断地推陈出新，帷幕注浆技术已经成为了其主要治理的方式之一。文章对地质条件与注浆影响范围二者之间的关系进行研究，通过统计大量数据进行分析、处理，进而发现有利于帷幕注浆工作的新参数，即裂隙轴面夹角与有效裂隙率。

关键词：矿山治水；帷幕注浆；裂隙轴面夹角；有效裂隙率；重要意义

帷幕注浆技术在水电系统中有着很多年的使用经验，在水库大坝建设期间，帷幕注浆工艺被大范围应用，且在矿山治水过程中得到良好的治理效果。同时，在施工技术的选置、注浆区域的实际勘察、实验、施工等不同阶段的施工方式、施工工艺、技术要求等有着非常明确的规定以及标准。然而，在矿山治水中帷幕注浆没有实质性的方针以及相关的规范，大多是根据实际情况决定施工方案和策略。

1帷幕注浆技术分析

帷幕注浆是一种新型的注浆技术，是通过液压或气压将凝固浆液按照相应的设计浓度，经过特设的注浆钻孔，从而将其压送到指定的岩土层中，对裂缝或孔隙进行有效地填补，其目的是改善注浆对象的物理力性质，进一步满足不同种类工程的需要。根据其功能性质不同进行划分，可以分为防渗注浆以及加固注浆两种。其中防渗注浆是为了提升基础抗渗能力，被大范围使用的一种防渗方法，它是把浆液注入到具有最为适合孔距的钻孔中，将每个孔中的注浆体之间进行搭接，进而形成于类似帷幕砼结构防渗墙，达到对水流进行截断、防渗堵漏的目的。

2帷幕注浆中裂隙轴面夹角的实际应用

（1）裂隙轴面夹角的作用。通常情况下，帷幕注浆施工期间，实际的吸浆量以及自身扩散范围，受到矿山含水层裂隙、注浆的压力大小、浆液的浓稠度、材料性能等很多方面的影响。除此之外，在施工过程中裂隙岩溶所产生的状态也会对其造成一定影响，岩层裂隙倾角越大其实际吸浆量以及扩散范围越小[1]。

而岩层裂隙面的实际状态，只有在地表以上的部位才能进行观察和监测，随着其深度的变化，岩层裂隙的实际状态是不能观察和检测到的。然而，轴面夹角是可以进行测量和观察的，虽然其本身不是真正的倾角，但是却能够反映出岩石层面以及裂缝面在钻孔中的实际分布情况，它们的变化情况会对注浆量多少以及扩散范围造成影响。通过对大量的钻孔信息数据进行分析得出，轴面夹角大于45°时，吸浆状态最佳，有利于浆液范围的扩大。

（2）轴面夹角的观测方法。对轴面夹角的测量方式相对简单。其测量工具只需要量角器和三角板即可，实际测量方法如图1所示。

其操作方法如下，首先，将要测量的岩心垂直放好，便于测量轴面夹角度数；其次，将直角三角板放置在裂隙的最高处，并且让三角尺与岩芯保持平行状态；再次，使用另外一个三角板顺着裂隙方向进行放置，并且要与直角三角板相交，二者相交形成的角度就是轴面夹角。

3帷幕注浆中有效裂隙率的实际应用

（1）裂隙率。岩石中裂隙的体积与包括裂隙在内的岩石体积之比就是裂隙率。一般情况下，在野外工作期间，只测定岩层的面裂隙率或线裂隙率。首先，线裂隙率计算公式是∑d/L×100%，是沿着孔的钻进方向，在岩芯面上测量其裂隙宽度。其次，面裂隙率的计算公式是：∑L×b/F×100%，是对露出地表的裂隙的长和宽进行测量，从而确定面裂隙率的值。最后，体裂隙率的计算公式是，∑VK/V×100％其实际大小取决于裂隙的长度和宽度以及深度[2]。

（2）有效裂隙率作用。钻探岩芯的采取率高低受到来自岩层性质以及岩石破碎状况影响，与此同时，还受到钻孔机械设备的性能、钻探方式、孔径以及人为等实际因素的影响。因此，不管是哪种原因造成的影响，所消耗的岩芯都是软岩层以及破碎岩层，其本身不能进行观测，所以，不能将其计入到统计中去。因此，实际裂隙率应该是在进行采取的岩芯上，观察并测量裂隙实际宽度与岩芯长度之间的比值，这样统计的更加贴近于真实的裂隙率。为了进一步将其与原来的裂隙率进行更好的分别，将其称作为有效裂隙率。

（3）帷幕注浆中有效裂隙率的应用。在帷幕注浆过程中，其吸浆量的多少直接受到岩芯裂隙的实际宽度以及数量多少的影响。通常情况下，有效裂隙率值较大，其裂隙宽度就大，就会导致注浆量增加。按照注浆孔编录统计数据中，有效裂隙率的大小以及裂隙宽度值，再结合压水试验得出的最终结果，通过计算可以得出注浆开始时水和水泥之间的比值，然后对注浆量的多少进行估算，进而有效指导注浆工作的进行。

4结论

总而言之，帷幕注浆对矿山地下水治理起到了一定的作用及良好效果。帷幕注浆技术的使用，能够有效的保护地下水资源，在我国对水资源的重视程度逐渐提升的今天，这种先进的技术方式的应用范围会越来越广泛。由于不同区域内的矿山，在地理环境以及水文地质方面都不相同，只有找到它们之间的互通性，才能够帷幕注浆技术未来的发展和应用，起到一定的帮助作用。

参考文献：

[1]畅秀俊.裂隙轴面夹角和有效裂隙率在矿山治水帷幕注浆中的应用[J].科技信息,2013(10):400-400.

[2]檀力峰.矿山治水帷幕注浆过程上行式注浆弊端分析[J].城市建设理论研究（电子版）,2012(14):35-35

[3]卢萍,侯克鹏.帷幕注浆技术在矿山治水中的应用现状与发展趋势[J].现代矿业,2010(03):21-24.endprint