思山嶺鐵礦平巷工程防治水措施

榮介鵬

（銅陵有色金屬集團銅冠礦山建設股份有限公司，安徽銅陵244000）

1 工程概述

1.1 平巷施工簡況

思山嶺鐵礦平巷工程二標段1#回風井-960m中段2#穿脈（22#段措施井方向）距0號盤區16#鑿巖巷道42m時，根據對本區域的水文地質資料分析判斷，F26斷層對該施工區域影響較強。為了保證安全生產，遵循“有疑必探，先探后掘”的原則，停止該工作面的掘進作業，進行工作面防治水施工。2#穿脈掘進斷面為4.6m×4.65m（寬×高），噴射100mm厚混凝土支護。

1.2 水文地質情況

礦區內出露的地層為第四系、上元古界震旦系康家組、橋頭組、青白口系的南芬組與釣魚臺組，東部出露少量的寒武系。根據巖層的儲水方式、地下水水力特征、富水性、分布范圍及其對礦床開采的影響因素，含水層主要是：松散層孔隙潛水含水層、基巖風化裂隙含水層、基巖裂隙含水層、礦床基巖裂隙含水層。礦床充水主要為上部的頂板基巖裂隙水，基巖裂隙水富水性很弱，但由于礦床上部斷裂構造較發育,勘查工程中未全部揭露的次一級斷裂，可能存在較強的導水性，尤其在裂隙與構造破碎帶交匯處，富水性會較強，在礦山開采中有瞬間突水的可能性。

風化基巖裂隙水、頂板基巖裂隙水、礦床基巖裂隙水平均靜止水位標高分別為225.24m、197.69m、214.88m，詳見表1。水平巷道按礦床抽水參數采用雙面進水“廊道法”分析計算，詳見表2。

2 防治水方案

表1 靜水位統計表

根據掌握的水文地質情況，確定-960m中段2#穿脈（22#段措施井方向）施工期間采用工作面中深孔超前探水注漿的防治水方案。結合2#穿脈到0號盤區16#鑿巖巷道位置剩余長度42m（該段2#穿脈斷面未形成），施工一段段長50m的工作面超前探水鉆孔，鉆孔數量為6個，巷道左右兩側及中間各布置2個鉆孔，詳見圖1，分三序施工：ZK-1和ZK-2、ZK-3和ZK-4、ZK-5和ZK-6。

表2 水平巷道涌水量預測結果表

2.1 工作面中深孔超前探水鉆孔參數

鉆孔孔徑：鉆孔開孔孔徑130mm，正常段鉆進孔徑90mm。

鉆孔數量及鉆孔分序：鉆孔數量為6個,分三序施工：ZK-1和ZK-2、ZK-3和ZK-4、ZK-5和ZK-6。

鉆孔深度：鉆孔深度按50m進行施工。

鉆孔注漿標準：當鉆孔揭露涌水量超過10m3/h停止鉆進進行注漿。

鉆孔參數詳見表3。

圖1 工作面超前探水鉆孔布置圖

表3 工作面超前探水注漿鉆孔布孔參數表

2.2 工作面淺孔加強探水鉆孔參數

鉆孔孔徑：鉆孔孔徑38mm。

鉆孔數量及鉆孔分序：鉆孔數量為5～9個，施工中根據具體情況進行調整。

鉆孔深度：原則上鉆孔深度為3.5m，施工中根據具體情況進行調整。

2.3 注漿參數設計

漿液類型及配比：漿液類型為單液水泥漿為主，水泥—水玻璃雙液漿為輔。單液水泥漿的水灰比為4∶1、3∶1、2∶1、1∶1，水泥—水玻璃漿液，兩液體積比為C∶S=1∶（0.3～0.5）。水泥選用PO42.5級普硅水泥，水玻璃濃度35～45Be′，模數M=2.8～3.2。

漿液有效擴散半徑：在裂隙含水層注漿工程中，漿液主要順裂隙進行線性和面狀擴散，無法形成球形擴散，無法對有效擴散半徑進行量化設計，施工中根據鉆孔注漿的具體情況，以滿足堵水效果需要把握漿液有效擴散半徑。

漿液注入量估算：很難按照理論計算公式去預計漿液注入量，施工時以滿足堵水效果需要的實際發生量為準。

注漿終壓：-960m中段2#穿脈（22#段措施井方向）靜水壓力8～9MPa，注漿終壓取2倍以上靜水壓力，注漿終壓為20～22MPa。

注漿結束標準：注漿壓力均勻上升達到注漿終壓并穩壓20～30min，單液水泥漿的吸漿量小于10L/min，雙液漿吸漿量小于20L/min，即可結束注漿。

2.4 設備選型與配置

根據工程實際條件，結合施工工藝需要，工作面中深孔超前探水注漿選用的設備詳見表4。工作面超前探水注漿施工現場詳見圖2。

表4 主要施工設備配置表

圖2 工作面超前探水注漿施工現場

3 施工工藝及主要技術要求

3.1 工作面超前探水注漿鉆孔

3.1.1 鉆孔前準備

造孔前準備工作包括鉆孔定位、鉆機安裝、供風、供水、供電系統接入等。每個鉆孔開孔前，按照設計要求對鉆孔施測放點，采用YT-28型氣腿式鑿巖機對開孔段進行超前探水。將鉆機移到作業面，安裝固定鉆機。

開孔段鉆孔采用?130mm潛孔鉆頭，開孔段長度為4.5m。孔口管采用?108mm×4mm熱軋無縫鋼管加工，長度為5m。采用壓縮空氣清水沖洗鉆孔后，用鉆機將孔口管送入孔內。在開孔作業面安裝錨桿與孔口管進行焊接固定，隨后在孔口管旁側向鉆鑿小口徑灌漿斜孔，安裝小孔口管用水泥基漿液壓漿固定孔口管，經養護后進行孔口管耐壓抗滲試驗。

3.1.2 正常段鉆孔鉆進

正常段的鉆進通過安裝在孔口管外端的高壓閘閥腔內進行鉆進。正常情況下孔內分段長度按5～10m進行控制，當超過10m仍未揭露涌水時繼續鉆進直到揭露涌水。鉆進過程中密切觀察孔內水量的變化，記錄涌水點位置，如鉆孔涌水量超過10m3/h時提鉆注漿。

3.2 注漿

按設計的漿液配比進行制漿，漿液攪拌時間不少于3min，水泥漿靜置時間不得大于4h。注漿前測定鉆孔水壓和鉆孔涌水量，同時向孔內壓注清水,提高裂隙的可注性。注漿時根據鉆孔涌水量及壓水試驗的單位吸水量確定漿液起始濃度，水泥漿的灌注遵循先稀后濃、逐級變化的原則進行。當注漿達到設計終壓并持續10～15min即可結束注漿，注漿結束后注漿設備及管路用清水清洗干凈。

3.3 掃孔與復注

各孔或各孔段注漿結束經養護后，進行掃孔復鉆繼續鉆進，全孔結束灌漿后對全孔進行掃孔復鉆復注，以提高注漿效果，確保注漿質量。為降低掃孔難度、提高掃孔工效、控制掃孔段偏斜率，采用水泥單液濃漿灌注結束注漿2～4h后開始掃孔。

復注是注漿堵水的重要環節,對提高堵水效果起著重要作用。掃孔段涌水量若超過5m3/h時停止復鉆進行復注，復注時單液水泥漿液水灰比為4∶1、3∶1、2∶1三個比級。

3.4 注漿質量檢查

為檢查注漿質量和堵水效果需設計專門的檢查孔，檢查孔的位置、角度、孔深等參數根據注漿鉆孔揭露的涌水情況進行設計，檢查孔的深度應超過注漿孔深度5～10m。由于巷道工作面超前探水注漿后，掘進期間仍需進行淺孔補充探水注漿。為降低工程投資，工作面超前探水注漿鉆孔結束后不再安排檢查孔。

4 結語

-960m中段2#穿脈（22#段措施井方向）工作面中深孔超前探水鉆孔施工6個，其中ZK-3和ZK-6兩個鉆孔出水，其它4個鉆孔無水。ZK-3鉆孔出水量不大，注漿后未再掃孔復注，ZK-6注漿后掃孔復注，具體結果詳見表5。通過對擬掘進巷道采取中深孔超前探水注漿，及時封堵導水裂隙，避免掘進時突發涌水，為工程施工創造了良好的條件。

表5 工作面超前探水注漿鉆孔結果表