思山岭铁矿平巷工程防治水措施

荣介鹏

（铜陵有色金属集团铜冠矿山建设股份有限公司，安徽铜陵244000）

1 工程概述

1.1 平巷施工简况

思山岭铁矿平巷工程二标段1#回风井-960m中段2#穿脉（22#段措施井方向）距0号盘区16#凿岩巷道42m时，根据对本区域的水文地质资料分析判断，F26断层对该施工区域影响较强。为了保证安全生产，遵循“有疑必探，先探后掘”的原则，停止该工作面的掘进作业，进行工作面防治水施工。2#穿脉掘进断面为4.6m×4.65m（宽×高），喷射100mm厚混凝土支护。

1.2 水文地质情况

矿区内出露的地层为第四系、上元古界震旦系康家组、桥头组、青白口系的南芬组与钓鱼台组，东部出露少量的寒武系。根据岩层的储水方式、地下水水力特征、富水性、分布范围及其对矿床开采的影响因素，含水层主要是：松散层孔隙潜水含水层、基岩风化裂隙含水层、基岩裂隙含水层、矿床基岩裂隙含水层。矿床充水主要为上部的顶板基岩裂隙水，基岩裂隙水富水性很弱，但由于矿床上部断裂构造较发育,勘查工程中未全部揭露的次一级断裂，可能存在较强的导水性，尤其在裂隙与构造破碎带交汇处，富水性会较强，在矿山开采中有瞬间突水的可能性。

风化基岩裂隙水、顶板基岩裂隙水、矿床基岩裂隙水平均静止水位标高分别为225.24m、197.69m、214.88m，详见表1。水平巷道按矿床抽水参数采用双面进水“廊道法”分析计算，详见表2。

2 防治水方案

表1 静水位统计表

根据掌握的水文地质情况，确定-960m中段2#穿脉（22#段措施井方向）施工期间采用工作面中深孔超前探水注浆的防治水方案。结合2#穿脉到0号盘区16#凿岩巷道位置剩余长度42m（该段2#穿脉断面未形成），施工一段段长50m的工作面超前探水钻孔，钻孔数量为6个，巷道左右两侧及中间各布置2个钻孔，详见图1，分三序施工：ZK-1和ZK-2、ZK-3和ZK-4、ZK-5和ZK-6。

表2 水平巷道涌水量预测结果表

2.1 工作面中深孔超前探水钻孔参数

钻孔孔径：钻孔开孔孔径130mm，正常段钻进孔径90mm。

钻孔数量及钻孔分序：钻孔数量为6个,分三序施工：ZK-1和ZK-2、ZK-3和ZK-4、ZK-5和ZK-6。

钻孔深度：钻孔深度按50m进行施工。

钻孔注浆标准：当钻孔揭露涌水量超过10m3/h停止钻进进行注浆。

钻孔参数详见表3。

图1 工作面超前探水钻孔布置图

表3 工作面超前探水注浆钻孔布孔参数表

2.2 工作面浅孔加强探水钻孔参数

钻孔孔径：钻孔孔径38mm。

钻孔数量及钻孔分序：钻孔数量为5～9个，施工中根据具体情况进行调整。

钻孔深度：原则上钻孔深度为3.5m，施工中根据具体情况进行调整。

2.3 注浆参数设计

浆液类型及配比：浆液类型为单液水泥浆为主，水泥—水玻璃双液浆为辅。单液水泥浆的水灰比为4∶1、3∶1、2∶1、1∶1，水泥—水玻璃浆液，两液体积比为C∶S=1∶（0.3～0.5）。水泥选用PO42.5级普硅水泥，水玻璃浓度35～45Be′，模数M=2.8～3.2。

浆液有效扩散半径：在裂隙含水层注浆工程中，浆液主要顺裂隙进行线性和面状扩散，无法形成球形扩散，无法对有效扩散半径进行量化设计，施工中根据钻孔注浆的具体情况，以满足堵水效果需要把握浆液有效扩散半径。

浆液注入量估算：很难按照理论计算公式去预计浆液注入量，施工时以满足堵水效果需要的实际发生量为准。

注浆终压：-960m中段2#穿脉（22#段措施井方向）静水压力8～9MPa，注浆终压取2倍以上静水压力，注浆终压为20～22MPa。

注浆结束标准：注浆压力均匀上升达到注浆终压并稳压20～30min，单液水泥浆的吸浆量小于10L/min，双液浆吸浆量小于20L/min，即可结束注浆。

2.4 设备选型与配置

根据工程实际条件，结合施工工艺需要，工作面中深孔超前探水注浆选用的设备详见表4。工作面超前探水注浆施工现场详见图2。

表4 主要施工设备配置表

图2 工作面超前探水注浆施工现场

3 施工工艺及主要技术要求

3.1 工作面超前探水注浆钻孔

3.1.1 钻孔前准备

造孔前准备工作包括钻孔定位、钻机安装、供风、供水、供电系统接入等。每个钻孔开孔前，按照设计要求对钻孔施测放点，采用YT-28型气腿式凿岩机对开孔段进行超前探水。将钻机移到作业面，安装固定钻机。

开孔段钻孔采用∅130mm潜孔钻头，开孔段长度为4.5m。孔口管采用∅108mm×4mm热轧无缝钢管加工，长度为5m。采用压缩空气清水冲洗钻孔后，用钻机将孔口管送入孔内。在开孔作业面安装锚杆与孔口管进行焊接固定，随后在孔口管旁侧向钻凿小口径灌浆斜孔，安装小孔口管用水泥基浆液压浆固定孔口管，经养护后进行孔口管耐压抗渗试验。

3.1.2 正常段钻孔钻进

正常段的钻进通过安装在孔口管外端的高压闸阀腔内进行钻进。正常情况下孔内分段长度按5～10m进行控制，当超过10m仍未揭露涌水时继续钻进直到揭露涌水。钻进过程中密切观察孔内水量的变化，记录涌水点位置，如钻孔涌水量超过10m3/h时提钻注浆。

3.2 注浆

按设计的浆液配比进行制浆，浆液搅拌时间不少于3min，水泥浆静置时间不得大于4h。注浆前测定钻孔水压和钻孔涌水量，同时向孔内压注清水,提高裂隙的可注性。注浆时根据钻孔涌水量及压水试验的单位吸水量确定浆液起始浓度，水泥浆的灌注遵循先稀后浓、逐级变化的原则进行。当注浆达到设计终压并持续10～15min即可结束注浆，注浆结束后注浆设备及管路用清水清洗干净。

3.3 扫孔与复注

各孔或各孔段注浆结束经养护后，进行扫孔复钻继续钻进，全孔结束灌浆后对全孔进行扫孔复钻复注，以提高注浆效果，确保注浆质量。为降低扫孔难度、提高扫孔工效、控制扫孔段偏斜率，采用水泥单液浓浆灌注结束注浆2～4h后开始扫孔。

复注是注浆堵水的重要环节,对提高堵水效果起着重要作用。扫孔段涌水量若超过5m3/h时停止复钻进行复注，复注时单液水泥浆液水灰比为4∶1、3∶1、2∶1三个比级。

3.4 注浆质量检查

为检查注浆质量和堵水效果需设计专门的检查孔，检查孔的位置、角度、孔深等参数根据注浆钻孔揭露的涌水情况进行设计，检查孔的深度应超过注浆孔深度5～10m。由于巷道工作面超前探水注浆后，掘进期间仍需进行浅孔补充探水注浆。为降低工程投资，工作面超前探水注浆钻孔结束后不再安排检查孔。

4 结语

-960m中段2#穿脉（22#段措施井方向）工作面中深孔超前探水钻孔施工6个，其中ZK-3和ZK-6两个钻孔出水，其它4个钻孔无水。ZK-3钻孔出水量不大，注浆后未再扫孔复注，ZK-6注浆后扫孔复注，具体结果详见表5。通过对拟掘进巷道采取中深孔超前探水注浆，及时封堵导水裂隙，避免掘进时突发涌水，为工程施工创造了良好的条件。

表5 工作面超前探水注浆钻孔结果表