南李莊鐵礦副井井筒掘砌防治水工程探索

焦軍凱 鄭翠敏 李小東 趙玉松

(河北金元礦業(yè)有限公司，河北 邯鄲056000)

南李莊鐵礦位于邯鄲市西部丘陵地區(qū)，礦山設(shè)計(jì)建設(shè)主井、副井和風(fēng)井3 條豎井，豎井掘砌中奧灰水防治一直是制約礦山建設(shè)與安全生產(chǎn)的重大技術(shù)難題［1-2］。隨著鉆孔技術(shù)發(fā)展與新型注漿材料的應(yīng)用［3-4］，鉆探注漿技術(shù)在副井開拓水害防治與工程加固方向均發(fā)揮出較強(qiáng)效用［5］。副井井筒開拓在不斷的探索和實(shí)踐中形成了一套符合本工程的防治水方案，在鐵礦后期基礎(chǔ)建設(shè)特別是主井施工中具有指導(dǎo)性意義，對類似礦山的建設(shè)具有可參考性。

1 工程背景

1.1 工程概況

南李莊鐵礦成礦類型屬熱液交代型鐵礦，礦資源儲(chǔ)量中等，屬中等規(guī)模礦山，礦山采用地下開采方式、豎井開拓方案，為采選聯(lián)合企業(yè)。主要施工項(xiàng)目有主井、副井、風(fēng)井及配套設(shè)施，當(dāng)前礦山處于基礎(chǔ)建設(shè)期，主井工程已完成地表注漿帷幕施工，風(fēng)井工程井筒掘砌至－60 m，暫時(shí)處于停工狀態(tài)，副井工程位于礦區(qū)東北部，為在建工程。

礦區(qū)處于奧陶系的灰?guī)r巖溶裂隙水文地質(zhì)區(qū)內(nèi)，水文地質(zhì)類型為復(fù)雜，礦山防治水方案設(shè)計(jì)為地面帷幕注漿堵水為主、井下疏干為輔的綜合方案，當(dāng)前該礦已完成礦體地面帷幕注漿堵水地表施工。副井工程位于礦區(qū)北部，井筒標(biāo)高為+267 m，井底設(shè)計(jì)標(biāo)高為－208 m，井筒凈徑5.5 m，由于歷史原因，副井工程設(shè)計(jì)施工在帷幕圈外，其井筒掘砌防治水工作難度較高。

1.2 工程建設(shè)環(huán)境

1.2.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

鐵礦床位于“祁、呂、賀蘭”山字型構(gòu)造東翼邊緣弧的東側(cè)，太行山隆起帶與華北沉降帶2 個(gè)不同構(gòu)造單元的過渡地帶，鼓山斷折束北部的傾沒端。礦區(qū)內(nèi)出露的主要地層為奧陶系、石炭系、二迭系及第四系地層。含礦層位為中奧陶統(tǒng)灰?guī)r，閃長玢巖大面積順層侵入，主礦體賦存于中。礦區(qū)內(nèi)與礦床形成有關(guān)的巖漿巖主要為閃長玢巖，閃長玢巖時(shí)而平直順層，時(shí)而向上凸出灰?guī)r中，幅度可達(dá)180 多m。礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造極為發(fā)育，主要表現(xiàn)為褶皺和斷裂。礦床圍巖蝕變主要為大理巖化和綠泥石化，硅化少見，蝕變多分布在接觸帶或近接觸帶處。

1.2.2 礦區(qū)水文地質(zhì)概況

中奧陶統(tǒng)石灰?guī)r含水層是礦區(qū)的主要含水層，在灰?guī)r出露區(qū)為潛水，非灰?guī)r裸露區(qū)傾伏于石炭系煤系地層以下，巖層一般呈向東傾斜的單斜狀，為承壓水，巖溶發(fā)育受埋藏條件控制，隨深度的增加而減少，巖溶發(fā)育與接觸帶影響明顯，巖溶率一般為10% ～20%，巖溶發(fā)育段及富水性具明顯的垂向分帶性。

礦山地下水位標(biāo)高在+100 m 左右，礦床標(biāo)高為8.58 ～－423.04 m，故礦床常年埋于潛水面以下，礦床水文地質(zhì)條件屬頂?shù)装逯苯舆M(jìn)水的水文地質(zhì)條件復(fù)雜的大水巖溶礦床。礦區(qū)石灰?guī)r含水層主要接受降水補(bǔ)給，巖溶水的徑流條件具明顯的構(gòu)造控水規(guī)律性，境內(nèi)巖溶水宏觀上由南向北運(yùn)動(dòng)，北部水力坡度大，南部較緩，天然條件下區(qū)內(nèi)巖溶水以集中涌泉的形式或進(jìn)入隱伏灰?guī)r深循環(huán)帶排泄。

礦山水文地質(zhì)條件:巖溶率，最大50%;裂隙率，最大19.83%;富水性，最大512.4 L/(s·m);滲透系數(shù)，平均5.954 m/d;水力梯度，0.5‰ ～1‰;富水段，+130 ～0 m 為強(qiáng)富水段、0 ～－150 m 為富水段;巖溶發(fā)育段，0 ～－60 m 較高、－60 m 以下減小，局部發(fā)育;水位標(biāo)高，+93.8 ～+114 m。

1.2.3 副井井筒復(fù)雜地質(zhì)段特征

副井井筒整體顯示地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件復(fù)雜，在－20、－60 及－129 m 水平揭露3 層尤為復(fù)雜段位，蝕變灰?guī)r、變質(zhì)和泥質(zhì)灰?guī)r、溶孔(洞)交錯(cuò)產(chǎn)出，含水層裂隙巖溶發(fā)育，裂隙率、巖溶率高。

其中，井筒－129 ～－150 m 水平工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件復(fù)雜尤為突出，在工程建設(shè)環(huán)境的復(fù)雜性中具有代表性。該段層巖性描述為:－129 ～－131 m水平為灰?guī)r;－131 ～－134 m 水平為變質(zhì)灰?guī)r，白色，變晶結(jié)構(gòu)，此段巖層呈泥狀產(chǎn)出，遇水發(fā)生崩解，充填物有泥沙、碎石、方解石，泥狀產(chǎn)出無強(qiáng)度，工程地質(zhì)條件差;－134 ～－140 m 水平為大理化灰?guī)r;－140 ～－146 m 水平為閃長巖，與其接觸的灰?guī)r發(fā)生強(qiáng)烈蝕變，蝕變導(dǎo)致巖石強(qiáng)度喪失，工程地質(zhì)條件差;－146 ～ －148 m水平為含石膏灰?guī)r;－148 ～－150 m 水平為薄層硅化灰?guī)r，局部含方解石和石膏條帶;在－145 ～ －148 m水平東北側(cè)揭露1 個(gè)大的洞狀導(dǎo)水通道;－129 ～－150 m 工程段揭露1 條走向北北東—北東擠壓破碎帶構(gòu)造，是井筒涌水治理的重要隱患。

歸納－129 ～－150 m 部位地質(zhì)條件特點(diǎn)為:

(1)－129 ～－150 m 井筒工程段所屬層位為富含水層，豎向裂隙極其發(fā)育，大致走向?yàn)楸睎|—南西。由于閃長玢巖巖舌在－140 ～－146 m 標(biāo)高的侵入，其上下接觸帶巖石發(fā)生強(qiáng)烈蝕變，并且受壓破碎，導(dǎo)致巖石強(qiáng)度降低，工程地質(zhì)條件極差。

(2)由于閃長玢巖巖舌的侵入，使得周邊巖層發(fā)生受壓、發(fā)生扭曲現(xiàn)象明顯，破碎巖層及呈泥狀產(chǎn)出巖層與巖溶裂隙、溶孔發(fā)育巖層無規(guī)則穿插，導(dǎo)致注漿過程中，水泥漿液很難有效擴(kuò)散，同時(shí)本段靜水壓力達(dá)2.5 MPa，存在殘余滲水(在高壓水頭作用下通過微裂隙被擠出)。

2 工程施工情況

2.1 遇到的技術(shù)難題

在地質(zhì)特征明顯、礦床開采技術(shù)要求高及水文地質(zhì)條件復(fù)雜的環(huán)境下，該礦副井工程作為礦山開拓系統(tǒng)中的主要建設(shè)項(xiàng)目在施工過程中遇到多項(xiàng)水害防治難題和攻關(guān)瓶頸，主要包括:①巖溶裂隙發(fā)育，整體富水性強(qiáng)，垂向富水性變化大，施工難度大;②褶皺、斷層、接觸帶、破碎帶構(gòu)造及局部溶洞發(fā)育，施工方案相關(guān)技術(shù)參數(shù)取值精度要求高;③灰?guī)r高角度裂隙發(fā)育，注漿堵水工程中漿液擴(kuò)散半徑控制難度高;④蝕變灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r微裂隙發(fā)育，注漿吃漿量小，不易形成一定強(qiáng)度的結(jié)石體，注漿工藝和注漿材料的適用性要求高;⑤破碎帶、蝕變灰?guī)r及泥質(zhì)灰?guī)r巖層力學(xué)性質(zhì)極差，井壁砌筑難且砌筑后受振擾穩(wěn)定性差，徹底排除井壁淋水引發(fā)水害的隱患困難;⑥－20、－60 及－129 ～－150 m 水平段井筒工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件尤為復(fù)雜，其中，－129 ～－150 m 水平段自2012 年以來曾發(fā)生3 次透水事故，反復(fù)治理，一度成為施工瓶頸。

2.2 淹井事件

2012—2014 年，副井工程建設(shè)過程中先后發(fā)生了2012 年6.20、2013 年6.15 及2014 年2.11 透水事故，3 次事故均發(fā)生在井筒－129 ～－150 m 水平。

2012 年6 月20 日，副井井筒下掘至－129 m 時(shí)，在探注施工注漿過程中出水，井筒的涌水量在800 m3/h 左右，超出了井筒的最大排水能力造成淹井。

2013 年6 月15 日，副井井筒下掘至－144.5 m水平時(shí)，工程揭露－144 ～－153 m 段存在斷裂、溶洞，裂隙發(fā)育，多以高角度裂隙為主，橫向連通性一般，空隙充填物為泥狀物和碎石等，在對井底工作面出水點(diǎn)準(zhǔn)備注漿處理的過程中出水，涌水量在1 000 m3/h 左右，最終無法控制造成淹井。

2013 年底，副井井筒已掘至－183 m 水平，－145 m 至－147 m 段屬蝕變灰?guī)r層并泥化，在南李莊鐵礦副井下掘過程中，揭露－145 ～－148 m 水平存在1個(gè)大的溶洞(已被碎石及水泥結(jié)實(shí)體充填)。由于副井井壁及壁后注漿結(jié)實(shí)體在井筒下掘過程中不斷受到爆破振擾，雖經(jīng)幾次封堵，但始終有滲水存在，隨著時(shí)間的推移，井壁(主要是澆筑接茬處)出水緩慢增大，逐漸由0.5 m3/h 增大至270 m3/h，期間幾次處理未取得顯著效果，2014 年2 月11 日放棄抽水導(dǎo)致淹井。

2.3 工程建設(shè)情況分析

礦山自開工建設(shè)以來，副井工程建設(shè)過程中曾多次發(fā)生透水淹井事故，幾家施工單位先后因水害影響停工撤場，水對副井工程建設(shè)的影響凸顯。副井開拓防治水工程的探索與實(shí)踐扎根于各項(xiàng)基礎(chǔ)資料的分析，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在困難重重的環(huán)境中持續(xù)推進(jìn)。面對施工過程中的種種難關(guān)，副井工程建設(shè)者想盡辦法提高施工隊(duì)業(yè)務(wù)素質(zhì)、加強(qiáng)工程監(jiān)管力度，工程防治水工作在尊重客觀條件和事實(shí)存在的前提下不斷地探索和認(rèn)知，復(fù)雜的工程建設(shè)條件和施工環(huán)境嚴(yán)重阻礙和制約了礦山正常的建設(shè)施工，客觀上對工程管理和施工技術(shù)提出了更高的要求。

3 防治水工程技術(shù)方案研究和實(shí)施

3.1 突水機(jī)理分析

副井井筒標(biāo)高為+267 ～－208 m，實(shí)測副井地下水位+98 m 左右，井筒揭露富水含水層標(biāo)高+130 ～－180 m，礦區(qū)劃分+130 ～0 m 為強(qiáng)富水段，0 ～－150 m 為富水段，副井井筒工程除底部－167 m 水平開始進(jìn)入的相對穩(wěn)定閃長玢巖基巖為相對隔水層外，其他部分均在奧陶系灰?guī)r含水層中，該厚層含水層的富含水是工程建設(shè)透水事件的突水水源。

降水是區(qū)內(nèi)地下水的唯一補(bǔ)給來源，補(bǔ)給形式是通過廣大灰?guī)r裸露區(qū)的分散深入補(bǔ)給，礦區(qū)巖溶水受構(gòu)造控水影響由南向北運(yùn)移，天然條件下區(qū)內(nèi)巖溶水以集中涌泉的形式或進(jìn)入隱伏灰?guī)r深循環(huán)帶排泄，是工程建設(shè)透水事件突水水源的賦存和運(yùn)移背景。

隨著井筒掘砌深度的加深，采掘工作面周圍水體靜水壓力作用越來越大，高水壓是引發(fā)突水的重要條件，當(dāng)水壓很大時(shí)，對裂隙產(chǎn)生楔劈作用，逐漸形成強(qiáng)滲通道，加之本工程高角度裂隙發(fā)育，井筒上下水力聯(lián)系好，也形成了涌水隱伏在井筒周圍的充水通道。構(gòu)造面及其物理狀態(tài)對突水起決定作用，即“突水必有隙，有隙不一定突水”，副井施工環(huán)境中斷裂發(fā)育，在井筒下掘及注漿改造含水層形成截流井壁的過程中，具有阻水作用的斷層構(gòu)造、充填泥質(zhì)物的巖溶結(jié)構(gòu)以及泥質(zhì)灰?guī)r、蝕變灰?guī)r層在掘砌活動(dòng)影響下失去原力學(xué)平衡，巖體結(jié)構(gòu)破壞，強(qiáng)含水層巖溶水賦存條件改變，裂隙采動(dòng)活化形成充水通道。

突水水源巖溶水在原賦存和運(yùn)移環(huán)境下，井下采掘活動(dòng)破壞天然平衡致使斷裂等構(gòu)造面及巖性物理狀態(tài)改變形成大沖刷力的充水通道［6］，巖水滲流規(guī)律改變，演化為以點(diǎn)—線—面的發(fā)展趨勢沿充水通道向力學(xué)性質(zhì)薄弱區(qū)域集中涌去，當(dāng)充水通道到達(dá)工作面完全充水形成突水點(diǎn)，達(dá)到一定程度超出控制范圍，便形成透水事故。

3.2 技術(shù)方案研究和實(shí)施

通過深入研究前期現(xiàn)有勘察資料和施工過程中的統(tǒng)計(jì)資料，系統(tǒng)分析井筒透水機(jī)理，從井建注漿掘砌的新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料的角度出發(fā)，基于“探、堵、截”的綜合理念，形成副井井筒掘砌施工的系統(tǒng)性防治水技術(shù)方案。

3.2.1 有掘必探

副井井筒工程堅(jiān)持有掘必探，短探、長探結(jié)合，各方案均依據(jù)探水孔信息，設(shè)計(jì)施工注漿方案，僅在－129 ～－150 m 井筒段短探、長探孔(含復(fù)鉆)共計(jì)鉆進(jìn)6 024 m，通過多次探注，最終井筒掘進(jìn)至設(shè)計(jì)井深－208 m 水平，共計(jì)掘進(jìn)475 m。

3.2.2 S 孔探注

基于帷幕截流技術(shù)應(yīng)用煤礦水害防治用大型注漿設(shè)備進(jìn)行副井井筒地表帷幕注漿，針對高角度裂隙發(fā)育和富水方位設(shè)計(jì)施工直孔、S 型分支孔結(jié)合探注?；舅悸肥窃诰矁?nèi)管注骨料充填壓密，形成具有一定強(qiáng)度和密實(shí)度的“骨料阻水塞”，同時(shí)結(jié)合地面定向分支鉆孔群對主要用水點(diǎn)進(jìn)行分序次探查封堵，然后再對井筒東側(cè)進(jìn)行帷幕注漿。

地表注漿工程共施工鉆孔主孔1 個(gè)，分支孔12個(gè)，直孔進(jìn)尺428.05 m，斜孔進(jìn)尺為898.55 m。各鉆孔共注水泥1 788 t。工程施工完成后經(jīng)過排水試驗(yàn)及探水等工作，判斷井筒涌水得到有效控制。

3.2.3 井壁超前小導(dǎo)管支護(hù)

針對井壁蝕變灰?guī)r、泥質(zhì)巖層難支護(hù)及井壁穩(wěn)定性堪憂的狀況，通過分析井筒－129 ～－149 m 段井壁巖層遇水易崩解導(dǎo)致力學(xué)性質(zhì)喪失、工程地質(zhì)條件極差的特殊性質(zhì)，大膽突破傳統(tǒng)支護(hù)方法，本段設(shè)計(jì)采用小導(dǎo)管支護(hù)等技術(shù)方案，體現(xiàn)了該項(xiàng)目防治水工程的創(chuàng)新點(diǎn)。

設(shè)計(jì)施工小導(dǎo)管用魚鱗管套DN32 無縫鋼管探注加固圍巖4 m，每2 m 進(jìn)行1 次小導(dǎo)管圍巖加固，在掘進(jìn)爆破前，密集沿井筒縱向鑿巖打孔，孔內(nèi)安裝超前小導(dǎo)管，超前小導(dǎo)管分序安裝，分序用水泥漿與雙液漿注漿封堵，為了減少巖石裸露時(shí)間，采用掘1 m、支護(hù)1 m(小模板支護(hù))的短掘短砌，超前探水、探注結(jié)合綜合治水施工方案進(jìn)行施工，形成超前探水與注漿保護(hù)，最后進(jìn)行工作面掘砌。施工段高20 m，小導(dǎo)管用300 根，通過該方案的設(shè)計(jì)施工，井筒－129 ～－149 m 段井壁加固效果明顯。

3.2.4 止水墊、止?jié){墊設(shè)計(jì)

針對井筒掘砌施工中的各透水事故誘發(fā)原因、產(chǎn)生后果的異同，靜水注漿方案中止水墊設(shè)計(jì)參數(shù)選取、工藝流程及疏排水方案不斷改進(jìn)優(yōu)化。

井筒－129 m 水平處，設(shè)計(jì)施工10 m 厚度的混凝土止水墊和3.5 m 厚度的鋼筋混凝土止?jié){墊，后期拆除過程中發(fā)現(xiàn)墊層與井壁黏結(jié)性有薄弱環(huán)節(jié);井筒－145.5 m水平處，設(shè)計(jì)施工平底型止水墊9 m，止?jié){墊巖帽3 m，在止?jié){墊養(yǎng)護(hù)至7 d 時(shí)，進(jìn)行加固，加固分2 次進(jìn)行。第1 次用鑿巖機(jī)打孔，深度為2 m，埋設(shè)1 m 魚鱗管，用雙液漿注漿，對止?jié){墊與井壁相接處進(jìn)行加固;第2 次在第1 次孔的附近打孔，深為3.5 m，對止?jié){墊下部荒斷面進(jìn)行加固;井筒－144 ～－148 m水平處，進(jìn)行砂石充填，第1 層填砂標(biāo)高為－144 m 水平，其上充填9 m 碎石，標(biāo)高為－135 m 水平，第2 次填砂標(biāo)高為－130 m 水平，其上沉淀6 m止水墊;井筒－150 m 水平處，在井筒出水部位形成靜水止水墊，沉淀后實(shí)測墊厚度為9.6 m，止水墊面的標(biāo)高為－140.4 m。

3.2.5 攔截注漿

針對副井井筒壁后水運(yùn)移縱向水力聯(lián)系密切的問題，在對出大水部位中深孔注漿治理的技術(shù)路線中，先采用壁后注漿方式對其上部的井壁壁后圍巖攔截注漿、再對出水部位進(jìn)行治理的治水思路，以防止中深孔注漿時(shí)向上返漿壓裂井壁。

在－140 ～－150 m 井筒段防治水方案的設(shè)計(jì)施工中，先采用壁后注漿方式對－138.4 ～－140.4 m水平的井壁壁后圍巖攔截注漿，以防止中深孔注漿時(shí)向上返漿壓裂井壁，再對－138.4 ～－150 m 標(biāo)高段采用中深孔探注，對副井井筒－140.4 ～－150 m 水平反復(fù)出水復(fù)雜地質(zhì)段進(jìn)行治理，形成先截后探再堵的治理新思路，實(shí)施效果明顯。

3.2.6 材料適用

針對副井井筒反復(fù)出水部位地質(zhì)特征及其涌水量大、不易封堵、微裂隙部位注漿堵水的擴(kuò)散半徑難以保證的特點(diǎn)，副井工程在材料選用上進(jìn)行深入研究［7］。

注漿材料選用原則:材料來源廣，價(jià)格低;凝膠時(shí)間可調(diào);結(jié)石體強(qiáng)度高;結(jié)石率高;黏度低，可注入性好;毒性小，對環(huán)境污染小。

在－140 ～－150 m 井筒段工程選用注漿材料為水泥、水泥+水玻璃、ZK －Ⅲ型孔隙溶膠(高分子樹脂)。

注漿材料適用原理為先采用水泥－水玻璃雙液漿固定孔口管，后利用水泥單液漿封堵寬大孔裂隙，再使用高分子樹脂(孔隙溶膠)插孔注漿，充填微裂隙，從而達(dá)到治水目的。

單液漿采用P.042.5 級(jí)普通硅酸鹽水泥，雙液漿采用水泥+40Be 水玻璃。漿液配制見表1 及表2。

表1 單液水泥漿配制Table 1 Preparation of single-liquid cement slurry

表2 雙液漿配制Table 2 Preparation of double-liquid cement slurry

化學(xué)漿選用ZK－Ⅲ型孔隙溶膠(高分子樹脂)，由A 液、B 液及專用改性添加劑組成，其化學(xué)漿液性能指標(biāo)見表3。注漿過程中，須根據(jù)注漿壓力、現(xiàn)場井壁滲漏情況適時(shí)靈活地隨時(shí)調(diào)節(jié)A、B 液配比，以合理控制漿液的滲透性。

表3 化學(xué)漿液性能指標(biāo)Table 3 Performance of chemical slurry

按照以上化學(xué)漿液的選用原則，對－140 ～－150 m 水平段的探注共消耗化學(xué)漿液50 t，設(shè)計(jì)施工的單孔涌水量均控制在5 m3/h 以內(nèi)。

4 施工探索

副井井筒在不斷完善技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，施工過程始終強(qiáng)調(diào)事前分析、事中控制和事后總結(jié)的探索之路，對施工進(jìn)程中的每一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)和步驟的相關(guān)基礎(chǔ)資料詳細(xì)編錄整理，從而把實(shí)踐中獲取的經(jīng)驗(yàn)和客觀認(rèn)識(shí)應(yīng)用在下一步工作環(huán)節(jié)的技術(shù)方案研究中。

隨著施工過程中的經(jīng)驗(yàn)、剖析點(diǎn)及認(rèn)知度的不斷積累，技術(shù)方案指導(dǎo)防治水工程的施工過程中先后遇到歷史遺留上部井壁淋水較大、局部井壁支護(hù)鋼筋混凝土變形、化學(xué)漿液初次應(yīng)用失敗、兩?；炷翝仓硬缣幊霈F(xiàn)裂隙滲漏水、局部井壁呈膨裂、凸鼓現(xiàn)象、局部井壁及壁后注漿結(jié)實(shí)體在井筒下掘過程中不斷受到爆破震動(dòng)和振擾反復(fù)出水以及等現(xiàn)象。

針對這些施工障礙，井筒掘進(jìn)過程中根據(jù)現(xiàn)場施工條件先后采取了井壁變形、破裂或凸鼓處主動(dòng)破除并精細(xì)修補(bǔ)、提高探注施工工藝、靜水注漿、地表結(jié)合工作面注漿及小導(dǎo)管支護(hù)井壁面等方法對策，特別是在治理－129 ～－150 m 水平復(fù)雜地質(zhì)段施工時(shí)，采用了溶膠樹脂漿液注漿進(jìn)行井壁截流，對井筒泥質(zhì)灰?guī)r地段及反復(fù)治理的破碎帶進(jìn)行井壁支護(hù)治理，采取安裝支護(hù)井圈并對井圈后灌注漿和壁后注漿等方法點(diǎn)面結(jié)合精細(xì)施工。

該鐵礦副井井筒掘砌防治水工程在施工過程中采取的各項(xiàng)措施和辦法均烙下了探索的腳印，施工探索過程艱難。

5 效果分析

該鐵礦副井井筒掘砌防治水工程經(jīng)過充分的技術(shù)方案研究和施工探索，針對各項(xiàng)難題制定技術(shù)方案并嚴(yán)格實(shí)施，3 次出水事件均達(dá)到了較好的涌水治理效果，在技術(shù)方案研究和施工過程中積累了經(jīng)驗(yàn)，副井堅(jiān)持有掘必探、基于帷幕截流技術(shù)應(yīng)用煤礦用大型注漿設(shè)備進(jìn)行副井井筒地表注漿帷幕、靜水注漿、高角度裂隙注漿、微裂隙注漿、蝕變灰?guī)r層的注漿、支護(hù)、對井筒泥質(zhì)灰?guī)r地段進(jìn)行井壁支護(hù)治理，采取安裝支護(hù)井圈并對井圈后灌注漿和壁后注漿及化學(xué)漿液的成功應(yīng)用等各項(xiàng)內(nèi)容初步形成了對副井井筒掘砌防治水工程的系統(tǒng)性方案。

施工中克服建設(shè)環(huán)境差的各項(xiàng)難題，歷時(shí)4.75 a建設(shè)的該鐵礦副井井筒掘砌工程施工最終完成，并取得了良好治水效果，特別是在井筒－129 ～－150 m水平復(fù)雜地質(zhì)段，設(shè)計(jì)施工的24 個(gè)探注孔單孔中出水有2 個(gè)涌水量控制在0.1 m3/h 以內(nèi)。

6 結(jié) 論

(1)南李莊鐵礦副井井筒地質(zhì)、水文地質(zhì)等客觀條件復(fù)雜，－129 ～－150 m 水平段極復(fù)雜。副井工程建設(shè)面臨富水性強(qiáng)、構(gòu)造發(fā)育、高角度裂隙發(fā)育、微裂隙發(fā)育、存在力學(xué)性質(zhì)極差巖層及極復(fù)雜段井筒部位極易反復(fù)出水需反復(fù)治理等水害防治難題。

(2)水害防治一直是制約礦山建設(shè)與安全生產(chǎn)的重大技術(shù)難題，副井工程整體顯示施工難度大、技術(shù)要求高的特點(diǎn)。該礦山充足的透水水源、良好的水源賦存、運(yùn)移環(huán)境及高水壓與采掘環(huán)境下充水通道的形成揭示了該鐵礦副井掘砌多次引發(fā)透水事故的突水機(jī)理。

(3)技術(shù)方案研究進(jìn)程中積極探索新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料，各階段方案綜合體現(xiàn)了“探、堵、截”防治水理念。工程嚴(yán)格按照技術(shù)方案進(jìn)行施工，施工過程中采取多項(xiàng)方法和措施最終完成副井井筒的掘砌施工，防治水效果良好，同時(shí)反證了防治水工程相應(yīng)技術(shù)方案的可靠性。

(4)南李莊鐵礦副井井筒掘砌防治水工程中積累了大量寶貴的基礎(chǔ)資料，為礦山水文地質(zhì)條件再分析提供了條件。該鐵礦副井井筒工程的完成對礦山其他項(xiàng)目的建設(shè)有借鑒意義，鑒于大水巖溶礦山水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性，副井工程的建設(shè)條件不能完全代表整體礦區(qū)的建設(shè)環(huán)境。

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