竖井注浆法掘进

井筒掘进至含水层上部约10m时。钻孔探明含水层位置，构筑混凝土止浆垫，或预留止浆岩帽，再进行注浆施工。这种注浆法适用于含水层埋藏较深，或分层间距较大，含水层有良好的隔水层。岩石裂隙宽度大于0.3mm的岩溶地层或含水砂砾层 。

井筒掘砌后，在井壁上钻孔，埋管，注浆。此法适用于壁后围岩裂隙的加固和堵水，或壁后空间充填。

井筒施工前，在井筒周围由地面钻孔注浆，形成隔水帷幕。这种注浆适用于岩层裂隙宽度大于0.3mm的距地表浅而厚的含水基岩，以及岩溶溶洞和含水砂砾层等。

竖井注浆法掘进是指在有裂隙或孔隙、含水量大的岩层中，注入具有胶凝固化性能的浆材，以封闭涌水，形成隔水围幕，在其保护下进行竖井施工的方法。注浆分预注浆和后注浆两种方式，预注浆又分地面预注浆与工作面预注浆，而后注浆则分为壁后注浆和壁内注浆。一般根据含水层赋存条件和水文特征。合理选择注浆方式、浆液材料、注浆系统、设备和参数 。

在井壁上钻孔埋管，注浆孔深等于或稍大于内层井壁厚度。这种注浆法适用于双层井壁的加固和堵水。

用于工作面注浆时封闭含水层。防止反浆和安设注浆导向管所构筑的混凝土结构。有球面型和平底型两种。垫的厚度取决于注浆压力、井筒半径及混凝土材料性能，一般为1.5-3.0m 。

配制注浆液用的材料和改善浆液性能的各种附加剂，分悬浊液型浆材和溶液型浆材两种。

1.悬浊液型浆材

指细微颗粒状物质和液体组成的注浆材料，有水泥浆和水泥水玻璃浆液两种。水泥浆配浆后水泥颗粒呈悬浮状态，水泥浆水灰比为0.75:8.0，水灰比过大时，浆液沉淀多，稳定性差，结石率和结石体强度低，水灰比小时·浆液粘度增大，影响可注性。如浆液加塑化剂和减阻剂能提高可注性，加膨润土或亚硫酸盐纸浆废液等悬浮剂和分散剂，能提高浆液的稳定性，减少沉析。纯水泥浆用于裂隙宽度大于0.3mm的坚硬含水层及颗粒大于0.6mm的松散岩层注浆，经震动磨细水泥的粒径。可注入更细小的裂隙。

水泥水玻璃浆液，是以水泥和水玻璃为主剂的悬浊型浆材。其特点是两种浆材混合后，其凝结时间可以控制在几十秒至几十分钟。可用于堵大水或充填注浆，一般采用双液注浆系统。

2.溶液型浆材

指溶质为固体而溶于水的，或溶质本身为液体或溶液的注浆材料。是以各种有机及无机化学材料为主剂的浆材。常用的有水玻璃类、脉醛树脂类、聚氨脂类、丙烯酞胺类等浆材。

水玻璃类浆材与酸、碱或金属盐反应，可生成凝胶。水玻璃铝酸钠浆材可用于粉砂地层注浆，丙烯酞胺类桨材粘度小具有良好的渗透性，凝胶时间可准确控制在几十秒到几十分钟，聚氯脂类浆材属高分子浆材，遇水反应后，粘度逐渐增大，并产生二氧化碳气体，反应物体体积膨胀数倍，产生二次渗透，在有流动水的条件下固结性能很好，腺醛树脂类桨材，注浆效果尚佳，但因甲醛、脉素等有刺激味，不利于施工 。

包括注浆压力、浆液注入量和浆液扩散半径。

(1)注浆压力以注浆泵产生的动力，使浆液在岩层裂隙中扩散、充塞和压实，一般按注浆深度的0.2-0.25倍水压作为注浆终压。

(2)浆液注入量在注浆压力作用下充塞于地层裂隙或孔隙内的浆液总量口可按注浆的有效扩散半径、注浆段高度、裂隙或孔隙率。充填系数等来计算。

(3)浆液有效扩散半径浆液在注浆压力推动下，在岩层裂隙或孔隙内的最小扩散范围，可根据试验或经验数据确定。

把浆液压注到地层裂隙或孔隙内的工作系统，由注浆机械、仪表、管路和阀门等组成。分单液及双液注浆系统两种。

注浆法应用于竖井掘进已有百余年历史。1885年蒂詹斯成功地采用地面预注浆法掘进井筒，并取得了专利。从此在世界许多国家逐渐得到广泛应用。英国、南非和前苏联在注浆技术方面居于领先地位。在注浆工艺、设备材料等方面都得到发展。中国在70年代研究出C-S双液浆及其他高分子化学浆材，注浆法正向少孔、高压、深孔的方向发展 。2100433B

1864年德国为解决沉井封底和掘进工作面底鼓问题。曾向沉井刃脚处的地层注入水泥浆。1873年又用注浆法防堵隧道的涌水，效果均很好。1901年瑞士首次成功地使用了井筒工作面预注浆法。同年，德国采用由地面钻孔进行预注浆而后掘进的竖井施工法，此后，用注浆法加固围岩和堵水技术，逐渐为各国广泛应用。20世纪50年代美国研制成功可控凝聚时间的有机化学浆液，日本和中国也相继研制了可控凝聚时间的、以高分子有机材料作为主剂的化学浆液、它能注入岩石扣的细微裂隙，起到水泥浆无法灌注的作用。70年代后期，中国地面预注浆深度达500m。南非竖井施工注浆深度已达2000m。各国还发展了旋喷桩注浆新技术 。

竖井掘进设备包括凿岩、装岩、提升、排矸、悬吊、排水、通风设备，以及凿井井架和工作盘等结构物 。

竖井特殊法掘进是指在松软不稳定的含水层或在稳定的、但涌水量很大的裂陈岩层或破碎带中，预先采取特殊的技术措施改善竖井施工的地质条件，再进行井筒施工，简称特殊凿井法。18世纪末，由于矿业的发展，需要在复杂和困难的地质条件下掘进矿井，因而出现多种特殊凿井法 。