某鐵礦井下近礦體帷幕注漿堵水及其效果評價

孫翠華，曾先貴

(1.淮北徐樓礦業有限公司， 安徽 淮北市 235000;2.長沙礦山研究院， 湖南長沙 410012)

某鐵礦井下近礦體帷幕注漿堵水及其效果評價

孫翠華1，曾先貴2

(1.淮北徐樓礦業有限公司， 安徽 淮北市 235000;2.長沙礦山研究院， 湖南長沙 410012)

簡要介紹了某鐵礦床的水文地質及井下近礦體帷幕注漿堵水工程的實施情況，并從礦坑涌水量、鉆孔涌水量、鉆孔注漿量和已采礦房揭露情況方面對注漿帷幕堵水效果進行了分析與評價。

帷幕注漿;堵水;水文地質;效果評價

某礦床為一接觸交代型矽卡巖磁鐵礦床，礦體埋深48～385 m，采用地下開采。一期工程設計開采石樓礦床Ⅰ礦帶，開采水平為+100 m以上礦體，儲量539.4萬t，一期工程年設計生產能力為40萬t。地下水是礦體開采的一大安全隱患，為了實現安全開采，礦山與長沙礦山研究院合作開展了防治水研究工作，實施了井下近礦體帷幕注漿堵水工程，取得了較好的效果。

1 水文地質概述

該鐵礦水文地質條件復雜，礦坑涌水量大。第四系沉積物含水層和大理巖巖溶裂隙含水層為礦區主要含水層。礦坑直接充水因素一是位于礦體直接頂板與圍巖的大理巖，該含水層巖溶裂隙發育，含水豐富;二是礦床勘探階段遺留的封孔質量不良或未封孔的鉆孔。另外，礦床內大的導水構造是礦體開采的又一充水因素。因礦床第四系底部粘土層的隔斷相對較弱，而在局部地段，第四系底部砂層直接覆蓋在大理巖之上，大理巖含水層則與第四系含水層導通，發生較強水力聯系。大理巖是礦區內主要含水層，除了底板為閃長巖外，礦體幾乎由大理巖圍住，是可能引起礦山發生水害的最為重要的因素，該含水層的在－100 m水平以上巖溶發育較強，－100 m水平以下巖溶發育較弱。礦區內第四系含水層補給來源主要為大氣降水垂直滲透，大理巖由中奧陶系灰巖變質而成，通過距礦區東、北部約10 km的低山區灰巖出露，直接接受大氣降水補給。本礦區大理巖為地下水的徑流區，該層地下水以動儲量為主。

2 堵水工程簡介

該堵水工程是在井下的硐室和巷道施工鉆孔并進行注漿，在礦體頂板附近形成隔水帷幕，封堵礦體外圍地下水。堵水工程主要是在－100 m水平以上各穿脈進行，確保0至5共6個采區的安全開采。探水注漿工程共施工648個鉆孔，鉆孔進尺29824 m，共注入水泥量達22777.4 t，單孔注漿量大于50 t的鉆孔共有77個，其中50～100 t的鉆孔24個，100～200 t的鉆孔25個，200～500 t的鉆孔21個，大于500 t的7個，單孔注入量最大為1166.5 t，單位鉆孔注入量達0.764 t/m。探水注漿鉆孔的實施情況，見表1。從表1可以看出，現階段實施的注漿堵水工程在進尺和注漿量方面基本接近設計量，設計探水注漿鉆孔由于沒有包括超前探水鉆孔而少于已實施量，已實施的單位注漿量為0.764 t/m，與設計的單位注漿量(0.800 t/m)較接近。

表1 探水注漿鉆孔統計

3 堵水效果評價

井下近礦體帷幕注漿工程已基本完成。以下從礦坑涌水量、鉆孔涌水量、鉆孔注漿量和已采礦房揭露情況方面進行分析。

(1)礦坑涌水量分析。據礦坑涌水量的預測，石樓礦床Ⅰ礦帶開采到－110 m水平時，其預計礦坑最大涌水量大于37536 m3/d，為大水礦山。現礦坑涌水量約為3000 m3/d。因此，前期井下堵水工程的實施，使礦體頂板初步形成了一定厚度的注漿隔水層，封堵了頂板大部分來水，使得礦坑涌水量減少。

(2)鉆孔涌水量分析。井下前期注漿堵水工程實施的注漿孔，鉆孔涌水量一般為50～100 m3/h，少部分鉆孔涌水量達200～500 m3/h，部分鉆孔涌水量小于50 m3/h，個別鉆孔見漏水或滲水，很少見到沒有水的鉆孔;施工檢查鉆孔時，鉆孔涌水量一般小于5 m3/h，個別鉆孔涌水量有10～30 m3/h，大部分鉆孔都未見水或見漏水、滲水。井下注漿檢查鉆孔與前期工程涌水量相比，明顯出現從大到小的遞減規律，充分說明已封堵了大部分的巖溶裂隙，從而使鉆孔涌水量減少。

(3)鉆孔注漿量分析。注漿工程前期單位鉆孔注入水泥量為0.764 t/m，單孔注入量最大為1166.5 t，一般鉆孔注入量為10～50 t，個別鉆孔注入量小于10 t。檢查鉆孔單孔注入量最大為40 t，大部分鉆孔注入量小于5 t，少量鉆孔就是注漿封孔。因此，前期灰巖含水層的大部分巖溶導水裂隙、溶洞已經被注漿封堵了，而后期檢查鉆孔注漿是起到了補充和加固注漿的作用，兩者結合起來，確保了井下注漿的高堵水率和穩固性。

(4)已采礦房揭露情況分析。從現場了解到，已采礦房基本上無滲、漏水現象，頂板穩固性較好。已采礦房頂板采用長錨索加固，在1采區和3采區實施了128根長錨索。在128個長錨索孔施工過程中，鉆孔出水量最大為2 m3/h，充分說明了近礦體頂板注漿堵水工程實施的效果良好。

4 結論

某鐵礦床水文地質條件復雜，礦坑涌水量大，地下水是該鐵礦生產的一大隱患。通過實施井下近礦體帷幕注漿堵水工程，從礦坑涌水量、鉆孔涌水量、鉆孔注漿量和已采礦房揭露情況4個方面來看，帷幕注漿堵水工程方案合理，注漿堵水效果明顯。

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2011－02－13)

孫翠華(1967－)，男，河北寧晉人，高級工程師，長期從事礦山地質及采礦技術管理方面的工作。