探矿探水相结合，安全经济助推生产效率提高

张立　兰中平

【摘 要】 徐楼铁矿是一座水文地质条件极其复杂的岩溶大水矿山，巷道掘进和采矿前必须坚持超前探水注浆。在探水的同时与探矿紧密结合，做到一孔多用，既探矿又探水，节约了时间，提高了效率，降低了采矿成本，是一种切实可行的好办法。本文结合徐楼铁矿二期工程采掘实际经验，给大家提供一种井下岩溶水防治新理念。

【关键词】 岩溶；探矿；探水；提高效率

【Abstract】 Xulou Iron Mine is a karst large-scale water mine with extremely complicated hydrogeological conditions. Prior to roadway excavation and mining， it must adhere to advanced water grouting. In the exploration of water， it is closely integrated with prospecting， so that it can be used in multiple ways. It not only explores the minerals but also detects the water， saves time， increases the efficiency， and reduces the mining cost. It is a practical and feasible method. This article combines the practical experience of excavation in the second phase of the Xulu Iron Mine to provide a new concept for the prevention and control of underground karst water.

【Key words】 Karst；Prospecting；Water exploration；Increasing efficiency

1. 矿山概况

徐楼铁矿位于安徽省淮北市第二水源地，为一接触交代型矽卡岩磁铁矿床，该矿岩溶裂隙发育，含水丰富，水文地质条件极其复杂。矿体埋深48～385m，为一地下矿山，采用竖井侧翼式开拓，上向水平分层胶结和嗣后充填分段空场法联合开采方法。徐楼铁矿包括石楼矿床、双庄矿床和史小楼矿床，地质储量为2997万吨，矿石平均品位47.51%。一期工程设计开采石楼矿床一矿带，储量539.4万吨，年设计生产能力为40万吨，通过在井下超前探水和近矿体帷幕注浆，堵水效果良好，堵水率达到94%，目前正在生产。二期工程设计开采石楼矿区二、三矿带及双庄矿床，地质资源量为1672.6万吨，年设计生产能力95万吨，现在正在基建。

2. 矿床水文地质

2.1 含水层（隔水层）特征。

徐楼矿区包括两个含水层，第四系孔隙含水岩组和大理岩岩溶裂隙含水组[1]。

2.1.1 第四系孔隙含水岩组。

矿区内皆为第四系松散沉积物所覆盖，其厚度及第四系结构各矿床皆有所差异。史小楼矿床第四系特点是砂层厚、分布普遍、颗粒粗。由石楼、双庄至史小楼，不仅砂层变厚，分布广，且岩性多为细、中砂及砂砾石层，下部局部砂层已胶結成砂岩。砂层累计厚度为10～42m不等，有中间薄，两边厚之趋势。第四系沉积物中粉砂、细、中砂为主要含水层。该含水组涌水量大小取决于砂层的厚度及颗粒大小。石楼矿床西北部与史小楼矿床砂层厚度大，含水较为丰富，单位涌水量（q）为0.23～0.60l/s·m，渗透系数（K）为0.76～4.10m/d，水质类型属HCO3-SO4-Na-Mg型，矿化度<1g/l，PH值7.8左右，总硬度<15德国度。承压水位埋深仅1m多，为承压孔隙水。

2.1.2 大理岩岩溶裂隙含水组。

本矿区大理岩分布普遍，为矿体之围岩。该含水组岩性除大理岩外，尚有白云质大理岩、泥灰岩及灰岩等。大理岩体在双庄和石楼矿床分别被一、二个厚度较为稳定的闪长岩床所隔开，石楼矿床分为三组大理岩体，将石楼矿床分为三个矿带；双庄矿床分为两组大理岩体，而史小楼矿床仅有-组大理岩体（局部地段被薄层闪长岩脉隔开）。每组大理岩体相应成为一个矿带。具体包括（1）石楼矿床一矿带含水岩组（2）石楼二矿带含水岩组（3）石楼三矿带含水岩组（4）北双庄矿床含水岩组（5）南双庄矿床含水岩组（6）史小楼矿床东西部含水岩组（7）史小楼矿床北部含水岩组。见表1。

2.2 隔水层。

（1）第四系粘土隔水层：分布较为普遍，结构致密，隔绝第四系砂层水与下部大理岩水的水力联系。石楼、双庄矿床第四系中、下部几乎全为粘土层，厚度多在20～40m不等。

（2）闪长岩隔水层：分布在石楼及双庄矿床各含矿带之间。石楼矿床一、二矿带之间为一厚度达100m闪长岩床所隔开，二、三矿带之间为40m闪长岩床隔开。双庄矿床两矿带之间的闪长岩床厚度则不大稳定。闪长岩岩心均较完整，裂隙不甚发育，仅见少量平直的闭合裂隙，被方解石细脉所充填，钻进中亦未发现涌水或漏水现象，可视为相对隔水层。

2.3 各含水组间的水力联系。

第四系含水组与下部大理岩含水组间，因有第四系底部分布较稳定的粘土层所隔绝，使二者水力联系微弱。仅史小楼矿床局部地段，第四系底部砂层直接覆盖于大理岩之上，使二者发生水力联系。各含矿带内的大理岩含水组，因被较为稳定的闪长岩隔水层所隔绝，不具水力联系。

2.4 矿坑涌水量巨大给井下生产带来严重影响。

2.4.1 1973年安徽省地质局325地质队提交的地质报告对矿坑涌水量进行了预测。

（1）石楼矿床一矿带-80m水平矿坑涌水量为37529m3/d。

（2）二矿带-230m水平矿坑涌水量为19903m3/d。

（3）三矿带-350m水平矿坑涌水量为22865m3/d。

（4）双庄矿床南部-225m水平矿坑涌水量为7526m3/d。

（5）双庄矿床北部-190m水平矿坑涌水量为61382m3/d。

2.4.2 目前开拓的井巷工程处于石楼二、三矿带大理岩岩溶裂隙含水组内，虽然与其他含水岩组没有水利联系，但矿区东部灰岩露头区接受大气降雨的直接补给，岩溶裂隙、溶洞较发育，迳流条件良好，含水丰富，矿坑涌水量大；特别是在矿体与围岩接触带附近是矿床地下水主要迳流通道，加上其稳固性差，遇水膨胀和软化的特点，顶板极易产生塌落冒顶；同时目前二期工程处于基建阶段，排水设施不完备，只有临时排水泵房和水仓。混合井水泵排水能力达240m3/h，临时水仓容积400m3；风井水泵排水能力达400m3/h，临时水仓容积1100m3。矿坑涌水量巨大，给矿山开采带来严重的安全隐患。

3. 探矿探水紧密结合，安全经济助推生产效率提高

（1）石樓矿床二三矿带、双庄矿床勘探网度不够，需要在生产阶段进一步探矿。勘探线间距50～100米，孔间距50～100米，孔深200～350米，局部深孔达到550米。按照铁、锰、铬勘察规范，该矿属于第三勘探类型，探明网度必须达到50*50米，采矿设计网度必须达到25*25米，因此需要在井下中段穿脉巷道内探矿。由于井下打孔受条件限制，只能在穿脉巷道内每隔50米布置一个探矿硐室，向上向下布置一些钻孔。这些钻孔施工前装上闸阀，钻进出水后立即注浆，在探明矿体形态同时也对井下岩溶裂隙水进行了封堵。见图1、图2。

（2）<<注浆技术规程>>规定，大理岩（灰岩）裂隙含水层中，浆液有效扩散半径一般取6～15米，根据徐楼铁矿石楼矿床一矿带及国内矿山的实际经验，扩散半径为10米左右，因此本次设计浆液有效扩散半径为10米[2]。本次探矿设计在-230水平穿脉内向上布置探矿孔5个，孔深60米，一个垂直孔，另外四个斜孔，倾角60度，方向为东西南北方向各一个，由于生产衔接紧张向下暂时布置一个垂直孔，以后再陆续布置其他方向探矿孔。其次在矿体顶底板巷道（如-230水平、-180水平中段沿脉、穿脉）掘进前采用潜孔钻进行超前深孔探水注浆，探水孔为5个，探水深度60米，见图3。这样探矿探水结合后，矿体基本探明了，井下岩溶裂隙水基本被堵住了。

4. 防治水效果检验

4.1 后期钻孔检查。

探矿探水相结合，目前已取得显著效果，大岩溶裂隙已被封堵，大水已被基本治理。前期在石楼矿床二三矿带7、8、9采区施工探矿孔40个、孔深50～60米；超前探水钻孔150个，孔深60米。钻孔涌水量一般为50～100m3/h，少部分钻孔涌水量达200～300m3/h，部分钻孔涌水量小于50m3/h，个别钻孔见漏水或渗水，很少见到没有水的钻孔。后期在-217、-205、-192水平布置帷幕检测孔70个，孔深50米，结果大部分无水，少部分滴水或出水0.2～1m3/h。

4.2 巷道掘进施工检查。

（1）从井下现场来看，实施探矿、探水工程之前，井下到处出现涌水、漏水或渗水现象，而现在井下很少见到渗水、淋水现象，同时，从井下揭露巷道可看到，大部分的导水裂隙中都可见到水泥结石，部分检查孔也取到了水泥结石。充分说明该矿带的帷幕注浆隔水层封堵了大理岩含水层绝大部分的导水裂隙，导致矿坑涌水量大幅度减少。现在二期矿坑涌水量约为3000m3/d左右，井下帷幕注浆工程的堵水率达90%以上。并确保了矿山基建及以后开采安全。

（2）对导通地面的封孔不良老钻孔，已基本被封堵。巷道揭露A174、A176、A178、A194、A192、A191孔已无水，孔内见水泥结石。说明注浆封死了老钻孔。

5. 一孔多用产生的效益

以石楼矿床二三矿带7、8、9采区为例，经过探矿、探水注浆后，该区域-230至-180水平段岩溶水基本被封堵了。在开掘中间分段巷道如-217、-205、-192水平沿脉、穿脉、出矿巷、凿岩巷等时，没有再进行深孔探水，生产效率提高一倍以上。原来每月掘进40米，现在可以达到100米。每一分段少打超前探水孔90个，减少进尺5400米，按钻探单价400元/米计算，节约钻探费648万。同时探清了矿体厚度、产状、上下盘岩石工程性质，二次圈定矿块储量，给采矿设计提供一份准确资料。

参考文献

[1] 安徽省濉溪铁矿徐楼矿区水文补充工作报告[R]2867.安徽省地质局325队.1973.11.

[2] 辛小毛、曾先贵、王 亮等.徐楼铁矿井下近矿体帷幕注浆实施方案[R].长沙矿山研究院.2008.12.9.

[文章编号] 1619-2737（2018）01-18-630

[作者简介] 张立（1975.1-），男，汉族，籍贯：山东单县人，学历：本科，职称：安全工程师，2011年3月毕业于山东科技大学安全工程专业，从事矿山技术、安全工作多年，实践经验丰富。