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(tuán)銅冠礦山建設(shè)股份有限公司，安徽銅陵244000）

1 工程概述

1.1 平巷施工簡(jiǎn)況

思山嶺鐵礦平巷工程二標(biāo)段1#回風(fēng)井-960m中段2#穿脈（22#段措施井方向）距0號(hào)盤區(qū)16#鑿巖巷道42m時(shí)，根據(jù)對(duì)本區(qū)域的水文地質(zhì)資料分析判斷，F(xiàn)26斷層對(duì)該施工區(qū)域影響較強(qiáng)。為了保證安全生產(chǎn)，遵循“有疑必探，先探后掘”的原則，停止該工作面的掘進(jìn)作業(yè)，進(jìn)行工作面防治水施工。2#穿脈掘進(jìn)斷面為4.6m×4.65m（寬×高），噴射100mm厚混凝土支護(hù)。

1.2 水文地質(zhì)情況

礦區(qū)內(nèi)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(tái)組，東部出露少量的寒武系。根據(jù)巖層的儲(chǔ)水方式、地下水水力特征、富水性、分布范圍及其對(duì)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(fēng)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(gòu)造較發(fā)育,勘查工程中未全部揭露的次一級(jí)斷裂，可能存在較強(qiáng)的導(dǎo)水性，尤其在裂隙與構(gòu)造破碎帶交匯處，富水性會(huì)較強(qiáng)，在礦山開采中有瞬間突水的可能性。

風(fēng)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(biāo)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(shù)采用雙面進(jìn)水“廊道法”分析計(jì)算，詳見表2。

2 防治水方案

表1 靜水位統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)掌握的水文地質(zhì)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(jié)合2#穿脈到0號(hào)盤區(qū)16#鑿巖巷道位置剩余長(zhǎng)度42m（該段2#穿脈斷面未形成），施工一段段長(zhǎng)50m的工作面超前探水鉆孔，鉆孔數(shù)量為6個(gè)，巷道左右兩側(cè)及中間各布置2個(gè)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(yù)測(cè)結(jié)果表

2.1 工作面中深孔超前探水鉆孔參數(shù)

鉆孔孔徑：鉆孔開孔孔徑130mm，正常段鉆進(jìn)孔徑90mm。

鉆孔數(shù)量及鉆孔分序：鉆孔數(shù)量為6個(gè),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(jìn)行施工。

鉆孔注漿標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)鉆孔揭露涌水量超過10m3/h停止鉆進(jìn)進(jìn)行注漿。

鉆孔參數(shù)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(shù)表

2.2 工作面淺孔加強(qiáng)探水鉆孔參數(shù)

鉆孔孔徑：鉆孔孔徑38mm。

鉆孔數(shù)量及鉆孔分序：鉆孔數(shù)量為5～9個(gè)，施工中根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。

鉆孔深度：原則上鉆孔深度為3.5m，施工中根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。

2.3 注漿參數(shù)設(shè)計(jì)

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(jí)普硅水泥，水玻璃濃度35～45Be′，模數(shù)M=2.8～3.2。

漿液有效擴(kuò)散半徑：在裂隙含水層注漿工程中，漿液主要順裂隙進(jìn)行線性和面狀擴(kuò)散，無法形成球形擴(kuò)散，無法對(duì)有效擴(kuò)散半徑進(jìn)行量化設(shè)計(jì)，施工中根據(jù)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(kuò)散半徑。

漿液注入量估算：很難按照理論計(jì)算公式去預(yù)計(jì)漿液注入量，施工時(shí)以滿足堵水效果需要的實(shí)際發(fā)生量為準(zhǔn)。

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(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：注漿壓力均勻上升達(dá)到注漿終壓并穩(wěn)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(jié)束注漿。

2.4 設(shè)備選型與配置

根據(jù)工程實(shí)際條件，結(jié)合施工工藝需要，工作面中深孔超前探水注漿選用的設(shè)備詳見表4。工作面超前探水注漿施工現(xiàn)場(chǎng)詳見圖2。

表4 主要施工設(shè)備配置表

圖2 工作面超前探水注漿施工現(xiàn)場(chǎng)

3 施工工藝及主要技術(shù)要求

3.1 工作面超前探水注漿鉆孔

3.1.1 鉆孔前準(zhǔn)備

造孔前準(zhǔn)備工作包括鉆孔定位、鉆機(jī)安裝、供風(fēng)、供水、供電系統(tǒng)接入等。每個(gè)鉆孔開孔前，按照設(shè)計(jì)要求對(duì)鉆孔施測(cè)放點(diǎn)，采用YT-28型氣腿式鑿巖機(jī)對(duì)開孔段進(jìn)行超前探水。將鉆機(jī)移到作業(yè)面，安裝固定鉆機(jī)。

開孔段鉆孔采用?130mm潛孔鉆頭，開孔段長(zhǎng)度為4.5m?？卓诠懿捎?108mm×4mm熱軋無縫鋼管加工，長(zhǎng)度為5m。采用壓縮空氣清水沖洗鉆孔后，用鉆機(jī)將孔口管送入孔內(nèi)。在開孔作業(yè)面安裝錨桿與孔口管進(jìn)行焊接固定，隨后在孔口管旁側(cè)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(jīng)養(yǎng)護(hù)后進(jìn)行孔口管耐壓抗?jié)B試驗(yàn)。

3.1.2 正常段鉆孔鉆進(jìn)

正常段的鉆進(jìn)通過安裝在孔口管外端的高壓閘閥腔內(nèi)進(jìn)行鉆進(jìn)。正常情況下孔內(nèi)分段長(zhǎng)度按5～10m進(jìn)行控制，當(dāng)超過10m仍未揭露涌水時(shí)繼續(xù)鉆進(jìn)直到揭露涌水。鉆進(jìn)過程中密切觀察孔內(nèi)水量的變化，記錄涌水點(diǎn)位置，如鉆孔涌水量超過10m3/h時(shí)提鉆注漿。

3.2 注漿

按設(shè)計(jì)的漿液配比進(jìn)行制漿，漿液攪拌時(shí)間不少于3min，水泥漿靜置時(shí)間不得大于4h。注漿前測(cè)定鉆孔水壓和鉆孔涌水量，同時(shí)向孔內(nèi)壓注清水,提高裂隙的可注性。注漿時(shí)根據(jù)鉆孔涌水量及壓水試驗(yàn)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(jí)變化的原則進(jìn)行。當(dāng)注漿達(dá)到設(shè)計(jì)終壓并持續(xù)10～15min即可結(jié)束注漿，注漿結(jié)束后注漿設(shè)備及管路用清水清洗干凈。

3.3 掃孔與復(fù)注

各孔或各孔段注漿結(jié)束經(jīng)養(yǎng)護(hù)后，進(jìn)行掃孔復(fù)鉆繼續(xù)鉆進(jìn)，全孔結(jié)束灌漿后對(duì)全孔進(jìn)行掃孔復(fù)鉆復(fù)注，以提高注漿效果，確保注漿質(zhì)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(jié)束注漿2～4h后開始掃孔。

復(fù)注是注漿堵水的重要環(huán)節(jié),對(duì)提高堵水效果起著重要作用。掃孔段涌水量若超過5m3/h時(shí)停止復(fù)鉆進(jìn)行復(fù)注，復(fù)注時(shí)單液水泥漿液水灰比為4∶1、3∶1、2∶1三個(gè)比級(jí)。

3.4 注漿質(zhì)量檢查

為檢查注漿質(zhì)量和堵水效果需設(shè)計(jì)專門的檢查孔，檢查孔的位置、角度、孔深等參數(shù)根據(jù)注漿鉆孔揭露的涌水情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，檢查孔的深度應(yīng)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(jìn)期間仍需進(jìn)行淺孔補(bǔ)充探水注漿。為降低工程投資，工作面超前探水注漿鉆孔結(jié)束后不再安排檢查孔。

4 結(jié)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(gè)，其中ZK-3和ZK-6兩個(gè)鉆孔出水，其它4個(gè)鉆孔無水。ZK-3鉆孔出水量不大，注漿后未再掃孔復(fù)注，ZK-6注漿后掃孔復(fù)注，具體結(jié)果詳見表5。通過對(duì)擬掘進(jìn)巷道采取中深孔超前探水注漿，及時(shí)封堵導(dǎo)水裂隙，避免掘進(jìn)時(shí)突發(fā)涌水，為工程施工創(chuàng)造了良好的條件。

表5 工作面超前探水注漿鉆孔結(jié)果表