尖山铁矿溜井涌水治理方案长沙矿山研究院国家金属采矿工程技术研究中心国家安监总局金属非金属矿山安全工程技术研究中心2011-1-21目 录1 溜井涌水现状及水文地质特征分析32 3、4号溜井涌水治理方案42.1、概述42.2、钻孔布置52.3、注浆材料62.4、注浆工艺及有关技术要求62.5、钻探注浆工程量估算72.6、工程投资预算表82.7、工期82.8、预期注浆效果83. 3、4号溜井堵水技术研究及设计费用预算8附图：分段中深孔帷幕预注浆方案钻孔布置平面及剖面示意图尖山铁矿溜井涌水治理方案 1 溜井涌水现状及水文地质特征分析尖山铁矿井下开拓系统目前仍在建设中，据现场调查，全矿井下涌水量随季节有所变化，雨季涌水量一般380m3/h，旱季涌水量一般300m3/h，巷道及井筒掘进过程中，采用了探水注浆的方法通过含水层，揭露的单点最大涌水量约180m3/h，由于经过了较长时间的疏干排水，目前坑下地下水位已有大幅下降，据工程勘察资料，2009年4月稳定地水位标高1239.75m。今后如矿坑继续大量排水，矿坑地下水位还会逐渐降低，估计会降至1200m标高以下，才会趋于稳定；但如井下涌水点均采取注浆堵水的措施，则地下水位则会抬升。采场3、4号溜井目前正在掘进，1220m中段以下富含地下水，据工程勘察期间进行的压水试验，主要富水段在1170m标高以下，井筒向下掘进过程中，揭露的单孔最大涌水量达30 m3/h，尽管进行了工作面探水注浆工作，但井筒仍存在不少残余淋帮水。据施工单位反映，3号溜井3m直径井筒已掘进至1124m，1220m以下尚有810 m3/h地下水涌出，随着深度的逐渐增加，今后水量还会增加；4号溜井3m直径井筒已掘进到位，1220m以下尚有78 m3/h地下水涌出。此外，两井筒14101220m段均已掘通，基本无地下水涌出，但3号溜井1410m以上段存在78 m3/h地下水涌出，经分析，该部分地下水应是地表雨水及露天采场水的下渗造成的，不属于矿区深部的地下水。值得说明的是，今后随着露天矿坑往下延伸，露天坑积水及地表水仍有可能顺着溜井的壁后裂隙（地层原生裂隙或爆破松动裂隙）渗透至溜井内，因此，为防范未来很可能发生的这部分涌水，上段井筒也须预先采取防治措施。根据矿山1、2号溜井应用情况来看，井壁的淋帮水会与矿碴混在一起，易发生篷矿或跑矿现象，会大幅增加矿石下溜的难度，不但影响工作效率，而且还会危及溜井系统的安全性，甚至可能发生井下泥石流灾害事故。同理3、4号溜井残余的淋帮水今后也会显著影响矿石的下溜，而3、4号溜井尽管目前残余水量不大，但由于小裂隙注浆扩散范围较小，井筒由3m扩至6m后，涌水量将会显著增加，因此，如不加以治理，其影响程度将会更加突出，井筒涌水治理工作已势在必行。 2 3、4号溜井涌水治理方案根据以上井筒涌水实际情况及矿坑水文地质特征的分析，从技术可行性角度可提出以下三种初步方案：地面深孔帷幕预注浆方案、分段中深孔帷幕预注浆方案及壁后注浆方案，经综合比较，推荐采用分段中深孔帷幕预注浆方案，下面仅对本方案进行较详细的论述。2.1、概述由于受注岩层为裂隙含水层，普硅水泥注浆存在注入率有限、扩散范围小、防渗性能差等缺点，而化学注浆又存在浆液强度较低、成本较高、污染腐蚀等缺点。因此，本着堵水可靠、经济节约、可操作性和不产生地下污染的原则，本方案拟采用改性粘土帷幕注浆水害控制技术，该技术由长沙矿山研究院开发，2008年获得中国有色金属工业科技一等奖，已在多个矿山成功应用，均取得了显著的堵水效果。为加强钻孔的针对性，提高注浆效果，可分段实施井筒帷幕注浆工程，因此可将帷幕注浆工程分三段布置，井下布置两段。2.2、钻孔布置由于溜井中部已形成两个中段（1410m、1220m），井筒帷幕注浆工程宜分三段进行，地面布置一段，井下布置两段。浆液在裂隙中的扩散是有一定范围的，根据井筒地层主要为石英岩、角闪片岩及小裂隙为主的条件，并参考以往工程经验，浆液有效扩散半径大致为4m左右。为保证相邻两孔之间能形成一定厚度的注浆体，注浆孔距定为6m。由于井筒毛断面直径将达到6m，在今后长期运营过程中还会扩大，同时考虑到孔斜因素，并防止浆液大量跑向井内，布孔圈径宜定为12m。为形成钻注场地，须在井筒布孔圈径的外侧开挖措施巷道（高1.8m,弓高0.7m, 宽2.0m），并在巷道内侧的布孔圈径处开挖钻注硐室（长4m宽3m高5m）。由于注浆孔距定为6m，则单井筒一段注浆孔数为6个。钻孔深度按1068m标高控制，3号溜井三段孔深分别为183m、190m、152m，4号溜井三段孔深分别为168m、190m、152m，分两序进行施工，先施工单数的3个序钻孔，通过序钻孔的施工，后施工剩下的3个序钻孔。钻孔布置平面及剖面示意图参见附图2。2.3、注浆材料注浆材料采用改性粘土浆为主，各项浆液性能(可注性、稳定性、抗渗性、防蚀性、耐久性)较好，可满足溜井的防渗要求。注浆材料配比可参照“改性粘土帷幕注浆水害控制技术”，并根据实际取样进行必要的室内材料试验后，再进行优化确定。同样，井筒帷幕注浆以后，也不排除井筒刷大过程中仍存在一定量的淋帮水，为封堵这些细微裂隙，浆液材料类型可选用改性脲醛树脂浆及双液快凝浆。2.4、注浆工艺及有关技术要求“改性粘土帷幕注浆水害控制技术”注浆工艺要点如下：注浆方式：采用孔口封闭，孔内循环，自上而下分段注浆。注浆段长原则上为30m一段，注浆过程的观测和记录采用灌浆自动记录仪。钻孔冲洗：为提高岩体的可注性，注浆前，所有孔段均应进行冲洗。压水试验：注浆前，所有孔段均应进行压水试验，试验方法采用孔口封闭，或孔内胶塞止水封闭，单点式压水试验。注浆压力：注浆压力系指注浆段承受的全压力，孔内循环式注浆施工过程中应将压力表安装在孔口回浆管路上。注浆压力采用静水压力的2.53.0倍。浆液浓度变换：注浆一般应采用先稀浆后浓浆逐级加浓的原则进行浆液浓度的变换。初始浆液浓度应根据岩石的单位透水率来确定。注浆结束标准：注浆压力均匀持续上升达到设计终压，同时钻孔吸浆量小于10L/min时，稳定2030min，即可结束注浆。注浆孔封孔：注浆孔最后一段达到注浆结束标准后，采用“全孔灌浆封闭法”进行封孔。特殊情况下（注浆中断、串浆、冒浆等）的注浆措施：略钻探技术要求：略井下分段帷幕注浆的造浆站设置于井下马头门或石门巷道内。2.5、钻探注浆工程量估算序号项目名称计算方式单位数量备注1帷幕注浆孔逐个统计m6210含3、4号溜井2钻孔注浆量环形圆柱体计算m32000裂隙率按1%,浆液损失系数按1.23压水试验30m一段段次2074壁后注浆按注浆量的6%计m3120化学浆为主2.6、工程投资预算表主要工程费用项目数量综合单价（元）合计（万元）备注1钻探费用6210m700434.70含扫孔费2注浆费2000 m3800160.00含材料费3压注水试验207段次1002.074壁后注浆费120m3600072.00含材料、施工5壁后注浆辅助费估算150提升、吊盘等6巷道及硐室掘进2595 m3960249.12含出碴总计（万元）1068.52本预算综合单价参考了冶金行业定额及市场价进行确定。2.7、工期两条井筒同时施工，大约1012月。2.8、预期注浆效果井筒残余涌水量不大于8m3/h。3. 3、4号溜井堵水技术研究及设计费用预算(1) 矿床及溜井井筒水文地质特征研究：5万元(2) 3、4号溜井防治水方案研究：15万元(3) 3、4号溜井涌水治理注浆材料研究：10万元(4) 3、4号溜井涌水治理注浆工艺研究：10万元(5) 3、4号溜井涌水治理注浆工程设计（5%）：52万元合计：92万元附图 方案2钻孔布置平面及剖面示意图