尖山鐵礦溜井涌水治理初步方案及預(yù)算

尖山鐵礦溜井涌水治理方案長沙礦山研究院國家金屬采礦工程技術(shù)研究中心國家安監(jiān)總局金屬非金屬礦山安全工程技術(shù)研究中心20目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1．溜井涌水現(xiàn)狀及水文地質(zhì)特征分析 32．3、4號溜井涌水治理方案 42.1、概述 42.2、鉆孔布置 52.3、注漿材料 62.4、注漿工藝及有關(guān)技術(shù)要求 62.5、鉆探注漿工程量估算 72.6、工程投資預(yù)算表 82.7、工期 82.8、預(yù)期注漿效果 83.3、4號溜井堵水技術(shù)研究及設(shè)計費用預(yù)算 8附圖：分段中深孔帷幕預(yù)注漿方案鉆孔布置平面及剖面示意圖尖山鐵礦溜井涌水治理方案1．溜井涌水現(xiàn)狀及水文地質(zhì)特征分析尖山鐵礦井下開拓系統(tǒng)目前仍在建設(shè)中，據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，全礦井下涌水量隨季節(jié)有所變化，雨季涌水量一般380m3/h，旱季涌水量一般300m3/h，巷道及井筒掘進過程中，采用了探水注漿的方法通過含水層，揭露的單點最大涌水量約180m3/h，由于經(jīng)過了較長時間的疏干排水，目前坑下地下水位已有大幅下降，據(jù)工程勘察資料，2009年4月穩(wěn)定地水位標(biāo)高1239.75m。今后如礦坑繼續(xù)大量排水，礦坑地下水位還會逐漸降低，估計會降至1200m采場3、4號溜井目前正在掘進，1220m中段以下富含地下水，據(jù)工程勘察期間進行的壓水試驗，主要富水段在1170m標(biāo)高以下，井筒向下掘進過程中，揭露的單孔最大涌水量達30m3/h，盡管進行了工作面探水注漿工作，但井筒仍存在不少殘余淋幫水。據(jù)施工單位反映，3號溜井3m直徑井筒已掘進至1124m，1220m以下尚有8～10m3/h地下水涌出，隨著深度的逐漸增加，今后水量還會增加；4號溜井3m直徑井筒已掘進到位，1220m以下尚有7～8m3/h地下水涌出。此外，兩井筒1410～1220m段均已掘通，基本無地下水涌出，但3號溜井1410m以上段存在7～8m3/h地下水涌出，經(jīng)分析，該部分地下水應(yīng)是地表雨水及露天采場水的下滲造成的，不屬于礦區(qū)深部的地下水。值得說明的是，今后隨著露天礦坑往下延伸，露天坑積水及地表水仍有可能順著溜井的壁后裂隙（地層原生裂隙或爆破松動裂隙）滲透至溜井內(nèi)，因此，為防范未來很可能發(fā)生的這部分涌水，上段井筒也須預(yù)先采取防治措施。根據(jù)礦山1、2號溜井應(yīng)用情況來看，井壁的淋幫水會與礦碴混在一起，易發(fā)生篷礦或跑礦現(xiàn)象，會大幅增加礦石下溜的難度，不但影響工作效率，而且還會危及溜井系統(tǒng)的安全性，甚至可能發(fā)生井下泥石流災(zāi)害事故。同理3、4號溜井殘余的淋幫水今后也會顯著影響礦石的下溜，而3、4號溜井盡管目前殘余水量不大，但由于小裂隙注漿擴散范圍較小，井筒由3m擴至6m后，涌水量將會顯著增加，因此，如不加以治理，其影響程度將會更加突出，井筒涌水治理工作已勢在必行。2．3、4號溜井涌水治理方案根據(jù)以上井筒涌水實際情況及礦坑水文地質(zhì)特征的分析，從技術(shù)可行性角度可提出以下三種初步方案：地面深孔帷幕預(yù)注漿方案、分段中深孔帷幕預(yù)注漿方案及壁后注漿方案，經(jīng)綜合比較，推薦采用分段中深孔帷幕預(yù)注漿方案，下面僅對本方案進行較詳細(xì)的論述。2.1、概述由于受注巖層為裂隙含水層，普硅水泥注漿存在注入率有限、擴散范圍小、防滲性能差等缺點，而化學(xué)注漿又存在漿液強度較低、成本較高、污染腐蝕等缺點。因此，本著堵水可靠、經(jīng)濟節(jié)約、可操作性和不產(chǎn)生地下污染的原則，本方案擬采用改性粘土帷幕注漿水害控制技術(shù)，該技術(shù)由長沙礦山研究院開發(fā)，2008年獲得中國有色金屬工業(yè)科技一等獎，已在多個礦山成功應(yīng)用，均取得了顯著的堵水效果。為加強鉆孔的針對性，提高注漿效果，可分段實施井筒帷幕注漿工程，因此可將帷幕注漿工程分三段布置，井下布置兩段。2.2、鉆孔布置由于溜井中部已形成兩個中段（1410m、1220m），井筒帷幕注漿工程宜分三段進行，地面布置一段，井下布置兩段。漿液在裂隙中的擴散是有一定范圍的，根據(jù)井筒地層主要為石英巖、角閃片巖及小裂隙為主的條件，并參考以往工程經(jīng)驗，漿液有效擴散半徑大致為4m左右。為保證相鄰兩孔之間能形成一定厚度的注漿體，注漿孔距定為6m。由于井筒毛斷面直徑將達到6m，在今后長期運營過程中還會擴大，同時考慮到孔斜因素，并防止?jié){液大量跑向井內(nèi)，布孔圈徑宜定為12m。為形成鉆注場地，須在井筒布孔圈徑的外側(cè)開挖措施巷道（高1.8m,弓高0.7m,寬2.0m），并在巷道內(nèi)側(cè)的布孔圈徑處開挖鉆注硐室（長4m×寬3m×高5m）。由于注漿孔距定為6m，則單井筒一段注漿孔數(shù)為6個。鉆孔深度按1068m標(biāo)高控制，3號溜井三段孔深分別為183m、190m、152m，4號溜井三段孔深分別為168m、190m、152m，分兩序進行施工，先施工單數(shù)的3個Ⅰ序鉆孔，通過Ⅰ序鉆孔的施工，后施工剩下的3個Ⅱ序鉆孔。鉆孔布置平面及剖面示意圖參見附圖2。2.3、注漿材料注漿材料采用改性粘土漿為主，各項漿液性能(可注性、穩(wěn)定性、抗?jié)B性、防蝕性、耐久性)較好，可滿足溜井的防滲要求。注漿材料配比可參照“改性粘土帷幕注漿水害控制技術(shù)”，并根據(jù)實際取樣進行必要的室內(nèi)材料試驗后，再進行優(yōu)化確定。同樣，井筒帷幕注漿以后，也不排除井筒刷大過程中仍存在一定量的淋幫水，為封堵這些細(xì)微裂隙，漿液材料類型可選用改性脲醛樹脂漿及雙液快凝漿。2.4、注漿工藝及有關(guān)技術(shù)要求“改性粘土帷幕注漿水害控制技術(shù)”注漿工藝要點如下：注漿方式：采用孔口封閉，孔內(nèi)循環(huán)，自上而下分段注漿。注漿段長原則上為30m一段，注漿過程的觀測和記錄采用灌漿自動記錄儀。鉆孔沖洗：為提高巖體的可注性，注漿前，所有孔段均應(yīng)進行沖洗。壓水試驗：注漿前，所有孔段均應(yīng)進行壓水試驗，試驗方法采用孔口封閉，或孔內(nèi)膠塞止水封閉，單點式壓水試驗。注漿壓力：注漿壓力系指注漿段承受的全壓力，孔內(nèi)循環(huán)式注漿施工過程中應(yīng)將壓力表安裝在孔口回漿管路上。注漿壓力采用靜水壓力的2.5～3.0倍。漿液濃度變換：注漿一般應(yīng)采用先稀漿后濃漿逐級加濃的原則進行漿液濃度的變換。初始漿液濃度應(yīng)根據(jù)巖石的單位透水率來確定。注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：注漿壓力均勻持續(xù)上升達到設(shè)計終壓，同時鉆孔吸漿量小于10L/min時，穩(wěn)定20～30min，即可結(jié)束注漿。注漿孔封孔：注漿孔最后一段達到注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后，采用“全孔灌漿封閉法”進行封孔。特殊情況下（注漿中斷、串漿、冒漿等）的注漿措施：略鉆探技術(shù)要求：略井下分段帷幕注漿的造漿站設(shè)置于井下馬頭門或石門巷道內(nèi)。2.5、鉆探注漿工程量估算序號項目名稱計算方式單位數(shù)量備注1帷幕注漿孔逐個統(tǒng)計m6210含3、4號溜井2鉆孔注漿量環(huán)形圓柱體計算m32000裂隙率按1%,漿液損失系數(shù)按1.23壓水試驗30m一段段次2074壁后注漿按注漿量的6%計m3120化學(xué)漿為主2.6、工程投資預(yù)算表主要工程費用項目數(shù)量綜合單價（元）合計（萬元）備注1鉆探費用6210700434.70含掃孔費2注漿費2000800160.00含材料費3壓注水試驗207段次1002.074壁后注漿費120600072.00含材料、施工5壁后注漿輔助費估算150提升、吊盤等6巷道及硐室掘進2595m3960249.12含出碴總計（萬元）1068.52本預(yù)算綜合單價參考了冶金行業(yè)定額及市場價進行確定。2.7、工期兩條井筒同時施工，大約10—12月。2.8、預(yù)期注漿效果井筒殘余涌水量不大于8m3/h。3.3、4號溜井堵水技術(shù)研究及設(shè)計