老鴉巢金礦坑內(nèi)鉆孔涌水原因分析及治理

蔡亞飛 申 健 凌 閱 李紅湘

（湖南水口山有色金屬有限責(zé)任公司）

老鴉巢礦區(qū)開展坑內(nèi)鉆探找礦工作，對(duì)工程稀疏或無工程控制的4 號(hào)巖體南北接觸破碎帶中金礦化情況進(jìn)行探索和控制，以達(dá)到探礦增儲(chǔ)的目的。但老鴉巢區(qū)中深部水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜，富含巖溶裂隙承壓水，該含水層測(cè)壓水位高，且與鴨公塘地下水有水力聯(lián)系，探礦井巷及探礦鉆孔極易揭露到該含水層造成涌水。因此，在地質(zhì)探礦過程中應(yīng)做好水文地質(zhì)分析和堵水預(yù)案，做到有備無患，避免影響生產(chǎn)安全和增加礦山排水成本。

1 水文地質(zhì)概況

老鴉巢區(qū)地下水按埋藏條件的不同可分成兩部分，即礦區(qū)上部含水層和深部含水層，兩者之間受砂頁巖隔水巖層及F2隔水?dāng)鄬拥淖韪?，兩者含水特性不同，礦區(qū)深部含水層為深循環(huán)裂隙承壓水，其測(cè)壓水位較高，礦區(qū)上部含水層為裂隙巖溶潛水，其靜水位較低，沒有水力聯(lián)系［1］。

礦區(qū)上部含水層地下水主要賦存于老鴉巢倒轉(zhuǎn)背斜核部近地表的棲霞灰?guī)r含水層中，位于F2斷層的上盤，其東、南、西3個(gè)方向?yàn)橐怀拾敕忾]狀態(tài)的地表水分水嶺，中間地帶為巖溶洼地。該含水層的溶蝕裂隙發(fā)育，巖溶主要發(fā)育在30 m 標(biāo)高以上，以下巖溶逐漸減弱。據(jù)老鴨巢區(qū)礦坑揭露，該區(qū)巖溶最低發(fā)育標(biāo)高為-144.91 m，下部大理巖中含有由上部含水層下滲的裂隙水。該含水層具潛水特征，與西部的鴨公塘地下水、南部的龍玉泉地下水及東部康家灣地下水沒有水力聯(lián)系，形成一個(gè)分布面積不大的獨(dú)立水文地質(zhì)單元，地下水位標(biāo)高為74～84 m。

礦區(qū)深部含水層地下水賦存于F2斷層下盤棲霞灰?guī)r與當(dāng)沖組砂巖及火成巖體接觸破碎帶中，具深循環(huán)裂隙承壓水特征。據(jù)九中段ZK164 孔于-455 m標(biāo)高處揭露到該含水層時(shí)，孔底向上涌水，孔口涌水量為45 m3/h。礦區(qū)深部含水層與鴨公塘下部含水帶有水力聯(lián)系，其依據(jù)是當(dāng)鴨公塘區(qū)地下水疏干到九中段時(shí)，深部含水層原孔口涌水的ZK164 孔不涌水，當(dāng)鴨公塘關(guān)閉防水閘門，地下水位恢復(fù)到一定高度時(shí)，ZK164孔又開始涌水。

2 鉆孔涌水分析

2.1 涌水情況

十二中段工程主要部署在1208S-8 沿脈端部扇形孔，是為了探索和控制4號(hào)巖體接觸破碎帶中金礦化以及4 號(hào)巖體與鴨公塘3 號(hào)巖體之間地層、構(gòu)造格架和金鉛鋅礦化情況，以期探獲新的資源量來緩解礦山的生產(chǎn)壓力。

十二中段深部探礦鉆孔孔號(hào)XIICK46908，方位246°，傾角-50°，孔深206 m，φ75 mm 開孔，擴(kuò)孔器76 mm，在鉆進(jìn)85 m 處開始涌水，水量和水壓不大，鉆進(jìn)202.1 m的位置時(shí)鉆孔涌水增大，水質(zhì)清澈透明，無雜質(zhì)、無異味，施工人員立即用木塞堵住孔口，但水通過巷道裂隙涌出，巷道積水迅速上升，影響安全生產(chǎn)。施工人員立即安排5 臺(tái)5 kW 的水泵向外排水，經(jīng)十二中段水溝排至十二中段水倉。經(jīng)過8 h 的連續(xù)放水，鉆孔涌水量趨于穩(wěn)定，根據(jù)容積法初步測(cè)算涌水量是30.13 m3/h。

2.2 涌水原因分析

十二中段CK46908 鉆孔施工過程中未見大的斷裂構(gòu)造，所見地層和巖性為4 號(hào)花崗閃長(zhǎng)巖、隱爆角礫巖、當(dāng)沖組硅質(zhì)巖、斗嶺組炭質(zhì)砂巖和大理巖，礦區(qū)斗嶺組（P2dl）、當(dāng)沖組（P1d）、部分隱爆角礫巖（Vb）及4 號(hào)花崗閃長(zhǎng)巖體均為理想的隔水層，含水性較弱，鉆孔經(jīng)過這些地層和巖性未出現(xiàn)大量涌水，且施工過程未遇到大的斷裂構(gòu)造。鉆孔鉆進(jìn)至202.1 m左右時(shí)巖心變?yōu)榇罄韼r，略微有些硅化，在此處發(fā)生大量涌水現(xiàn)象（圖1）。

根據(jù)已有的水文地質(zhì)資料結(jié)合施工的XIICK46908 鉆孔巖性綜合分析，鴨公塘3 號(hào)巖體深部向東延伸至老鴉巢4號(hào)巖體下方，鴨公塘礦山由于構(gòu)造斷裂和巖漿活動(dòng)劇烈，接觸破碎及層間破碎非常發(fā)育，為地下水活動(dòng)提供了良好的通道，因而形成了鴨公塘地下水系統(tǒng)。按產(chǎn)狀可分為陡傾斜和緩傾斜兩部分，緩傾斜部分由二疊系下統(tǒng)棲霞組灰?guī)r和當(dāng)沖組層間破碎帶組成，由北西向巖體傾斜，傾角0°～10°，厚度一般為8～16 m；陡傾斜部分賦存于鴨公塘接觸破碎帶和某些斷層破碎帶中，范圍較狹窄，其發(fā)育標(biāo)高在-100～-500 m，傾角45°～90°，含水層裂隙發(fā)育，含水性較好，厚度一般為2～10 m。

推測(cè)XIICK46908 鉆孔在202.1 m 的位置打穿了隔水層，進(jìn)入鴨公塘下部含水帶，下部含水帶主要由層間破碎帶和接觸破碎帶組成，屬溶洞裂隙承壓水，當(dāng)鉆孔遇到巖溶裂隙承壓水，故發(fā)生了大量涌水現(xiàn)象［2-3］。

3 鉆孔治理措施

孔深202.1 m是斗嶺組隔水地層與承壓水的分界點(diǎn)，斗嶺組炭質(zhì)砂巖地層巖性較軟，易遭受流水侵蝕，致使鉆孔孔徑變大，故封堵位置要在斗嶺組隔水地層下面，方可避免封堵失敗［4］。

3.1 封堵流程

（1）自制封堵裝置。用φ58 mm 巖心管（2 m）做堵水裝置主體，裝置主體后端中心點(diǎn)焊接φ43 mm 鉆桿接手外絲，用于連接鉆桿，前端用φ58 mm 公絲錐做導(dǎo)向器，用于導(dǎo)向，以便推送裝置到指定位置。從末端到前端將主體（長(zhǎng)度157 cm）按100 mm間距分成若干段，焊接4 mm鍵銷，從外端點(diǎn)焊保證內(nèi)端呈豎直狀態(tài)，在鍵銷內(nèi)端用鐵絲捆綁157 mm×100 mm×5 mm（長(zhǎng)×寬×高）膨脹膠，一種遇水膨脹隔水密封帶（新型材料）。固定在φ58 mm 巖心管上的所有零部件外徑不能小于68 mm 且不能大于69 mm，預(yù)留7～8 mm 孔內(nèi)間隙，確保兩側(cè)疏水分解涌水壓力，保障鉆機(jī)推送封堵裝置到達(dá)指定封堵位置。封堵鉆孔所需材料如表1所示。

（2）定位封堵。利用鉆機(jī)推送捆綁膨脹橡膠的封堵裝置至202.1 m，固定鉆桿24 h，待膨脹橡膠膨脹后固定在孔內(nèi)。

（3）泵壓水泥注漿。按100 kg水泥、2 L凝固劑的比例攪拌配置水泥漿，用泵通過鉆桿把水泥漿注射到指定位置，按照100 kg 水泥漿提升7 m 的注漿速度，邊注射邊提升，耗用500 kg 水泥漿將鉆孔封堵至165 m位置。

（4）查看封堵效果。注漿結(jié)束后，提升鉆桿，若仍有水涌出，則從165 m 位置后根據(jù)地層巖性精準(zhǔn)定位，按以上方案再次實(shí)施封堵。

3.2 鉆孔封堵成效

封堵完成后經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的觀察和驗(yàn)證，鉆孔沒有水涌出且沒有從其他裂隙中流出，各個(gè)中段排水量也沒有明顯增大，達(dá)到期望的封堵效果，從根本上保障鉛鋅礦井下施工作業(yè)安全，節(jié)約了排水成本。

4 結(jié)論與建議

（1）通過對(duì)鉆孔涌水原因分析，采用精準(zhǔn)定位和源頭封堵的治理措施，自制封堵裝置，利用鉆機(jī)將捆綁膨脹橡膠的封堵裝置推送至指定位置，進(jìn)行灌漿封堵，實(shí)現(xiàn)了封堵目的，確保了地質(zhì)探礦和井下生產(chǎn)有序進(jìn)行，并減輕了井下排水負(fù)擔(dān)。

（2）老鴉巢金礦區(qū)深部含水層為深循環(huán)裂隙承壓水，該含水層測(cè)壓水位高，且與鴨公塘地下水有水力聯(lián)系，目前對(duì)該含水層工程控制程度還較低，因此對(duì)該層水患危害不能大意，在今后的地質(zhì)探礦和生產(chǎn)中，應(yīng)加強(qiáng)以往的水文地質(zhì)資料綜合分析研究，制定不同階段的防治水措施，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工安全。