某铁矿井下近矿体帷幕注浆堵水及其效果评价

孙翠华，曾先贵

(1.淮北徐楼矿业有限公司， 安徽 淮北市 235000;2.长沙矿山研究院， 湖南长沙 410012)

某铁矿井下近矿体帷幕注浆堵水及其效果评价

孙翠华1，曾先贵2

(1.淮北徐楼矿业有限公司， 安徽 淮北市 235000;2.长沙矿山研究院， 湖南长沙 410012)

简要介绍了某铁矿床的水文地质及井下近矿体帷幕注浆堵水工程的实施情况，并从矿坑涌水量、钻孔涌水量、钻孔注浆量和已采矿房揭露情况方面对注浆帷幕堵水效果进行了分析与评价。

帷幕注浆;堵水;水文地质;效果评价

某矿床为一接触交代型矽卡岩磁铁矿床，矿体埋深48～385 m，采用地下开采。一期工程设计开采石楼矿床Ⅰ矿带，开采水平为+100 m以上矿体，储量539.4万t，一期工程年设计生产能力为40万t。地下水是矿体开采的一大安全隐患，为了实现安全开采，矿山与长沙矿山研究院合作开展了防治水研究工作，实施了井下近矿体帷幕注浆堵水工程，取得了较好的效果。

1 水文地质概述

该铁矿水文地质条件复杂，矿坑涌水量大。第四系沉积物含水层和大理岩岩溶裂隙含水层为矿区主要含水层。矿坑直接充水因素一是位于矿体直接顶板与围岩的大理岩，该含水层岩溶裂隙发育，含水丰富;二是矿床勘探阶段遗留的封孔质量不良或未封孔的钻孔。另外，矿床内大的导水构造是矿体开采的又一充水因素。因矿床第四系底部粘土层的隔断相对较弱，而在局部地段，第四系底部砂层直接覆盖在大理岩之上，大理岩含水层则与第四系含水层导通，发生较强水力联系。大理岩是矿区内主要含水层，除了底板为闪长岩外，矿体几乎由大理岩围住，是可能引起矿山发生水害的最为重要的因素，该含水层的在－100 m水平以上岩溶发育较强，－100 m水平以下岩溶发育较弱。矿区内第四系含水层补给来源主要为大气降水垂直渗透，大理岩由中奥陶系灰岩变质而成，通过距矿区东、北部约10 km的低山区灰岩出露，直接接受大气降水补给。本矿区大理岩为地下水的径流区，该层地下水以动储量为主。

2 堵水工程简介

该堵水工程是在井下的硐室和巷道施工钻孔并进行注浆，在矿体顶板附近形成隔水帷幕，封堵矿体外围地下水。堵水工程主要是在－100 m水平以上各穿脉进行，确保0至5共6个采区的安全开采。探水注浆工程共施工648个钻孔，钻孔进尺29824 m，共注入水泥量达22777.4 t，单孔注浆量大于50 t的钻孔共有77个，其中50～100 t的钻孔24个，100～200 t的钻孔25个，200～500 t的钻孔21个，大于500 t的7个，单孔注入量最大为1166.5 t，单位钻孔注入量达0.764 t/m。探水注浆钻孔的实施情况，见表1。从表1可以看出，现阶段实施的注浆堵水工程在进尺和注浆量方面基本接近设计量，设计探水注浆钻孔由于没有包括超前探水钻孔而少于已实施量，已实施的单位注浆量为0.764 t/m，与设计的单位注浆量(0.800 t/m)较接近。

表1 探水注浆钻孔统计

3 堵水效果评价

井下近矿体帷幕注浆工程已基本完成。以下从矿坑涌水量、钻孔涌水量、钻孔注浆量和已采矿房揭露情况方面进行分析。

(1)矿坑涌水量分析。据矿坑涌水量的预测，石楼矿床Ⅰ矿带开采到－110 m水平时，其预计矿坑最大涌水量大于37536 m3/d，为大水矿山。现矿坑涌水量约为3000 m3/d。因此，前期井下堵水工程的实施，使矿体顶板初步形成了一定厚度的注浆隔水层，封堵了顶板大部分来水，使得矿坑涌水量减少。

(2)钻孔涌水量分析。井下前期注浆堵水工程实施的注浆孔，钻孔涌水量一般为50～100 m3/h，少部分钻孔涌水量达200～500 m3/h，部分钻孔涌水量小于50 m3/h，个别钻孔见漏水或渗水，很少见到没有水的钻孔;施工检查钻孔时，钻孔涌水量一般小于5 m3/h，个别钻孔涌水量有10～30 m3/h，大部分钻孔都未见水或见漏水、渗水。井下注浆检查钻孔与前期工程涌水量相比，明显出现从大到小的递减规律，充分说明已封堵了大部分的岩溶裂隙，从而使钻孔涌水量减少。

(3)钻孔注浆量分析。注浆工程前期单位钻孔注入水泥量为0.764 t/m，单孔注入量最大为1166.5 t，一般钻孔注入量为10～50 t，个别钻孔注入量小于10 t。检查钻孔单孔注入量最大为40 t，大部分钻孔注入量小于5 t，少量钻孔就是注浆封孔。因此，前期灰岩含水层的大部分岩溶导水裂隙、溶洞已经被注浆封堵了，而后期检查钻孔注浆是起到了补充和加固注浆的作用，两者结合起来，确保了井下注浆的高堵水率和稳固性。

(4)已采矿房揭露情况分析。从现场了解到，已采矿房基本上无渗、漏水现象，顶板稳固性较好。已采矿房顶板采用长锚索加固，在1采区和3采区实施了128根长锚索。在128个长锚索孔施工过程中，钻孔出水量最大为2 m3/h，充分说明了近矿体顶板注浆堵水工程实施的效果良好。

4 结论

某铁矿床水文地质条件复杂，矿坑涌水量大，地下水是该铁矿生产的一大隐患。通过实施井下近矿体帷幕注浆堵水工程，从矿坑涌水量、钻孔涌水量、钻孔注浆量和已采矿房揭露情况4个方面来看，帷幕注浆堵水工程方案合理，注浆堵水效果明显。

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2011－02－13)

孙翠华(1967－)，男，河北宁晋人，高级工程师，长期从事矿山地质及采矿技术管理方面的工作。