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摘要:超前地质探测是矿井安全施工的重要保障,水平钻探技术具有直接和准确的特点,特别是在水文地质复杂矿山，快速水平钻探技术成为超前地质水文地质探测的主要手段。望儿山矿区深部开拓工程进度，受复杂水文地质的牵制，进展缓慢，水平钻探的正确运用，给工程顺利施工带来保证。本文以望儿山金矿深部开拓为背景，运用水平钻探放水设计及数据，注浆方案，探讨了快速水平钻探在水文地质中的利用。
关键词：望儿山金矿 导水体系 突水灾害探水注浆
中图分类号：B845.67文献标识码： A 文章编号：
1．工程概况
望儿山金矿区位于山东省莱州湾东部莱州市金城境内，距莱州市约33km。该矿西与焦家金矿毗邻，东与招远市蚕庄镇相邻。矿区范围西起东季家，东至冯白村，北起新城，南至曲城，总面积24km2。望儿山金矿已经开采38年，矿山规模逐年扩大，资源消耗速度也随之加大。2012年底矿山保有地质储量285万吨（金属量18622Kg），尚可服务年限约10年，属于中度资源危机矿山,而另一方面，随着开采深度的增加，深部水文地质情况十分复杂，防治水工作难度很大，生产探矿工作举步维艰，储量升级进度十分缓慢，而生产矿量消耗速度又很快，这给三级矿量的平衡工作带来了很大困难，将直接影响我矿生产的持续稳定发展。因而开展矿山水文地质勘探工作，制定有效水害防治措施，加快开拓工程进度，增加开拓储量提高储量级别，已成为矿山必须面对的重要课题。
2、坑内导水体系网络
矿区导水构造主要为北北西向与近东西向两组，构成了似网格状储、导水体系，受其控制，在矿坑内形成了冷水和热水两个相对独立的地下水系统。以SN向望儿山主断裂（F1）为矿区主要导水构造，Ⅳ#矿体下盘导水构造破碎带（F2）及主断裂北翼EW向分支导水构造（F3），矿床开采时，由于矿坑疏干排水影响，导致在矿区周围形成区域性的地下水水位降落漏斗，浅部含水带中的地下水则通过水力联系较密切的F1、F2、F3断层带及其它含水带间接流入矿坑。而随矿坑排水量的不断增大和降落漏斗的扩展，其中的地下水会源源不断地通过多个含水带导入矿坑中，形成地下冷水水体系统。下盘EW向导水构造破碎带（Z1、 Z2、 Z3、 Z4）主要热水导水通道及补给源，地下水经岩体余热加热后形成低温热水，在地形高差影响和相应水头差影响下低温热水沿望儿山主断裂下盘EW向导水构造破碎带上升，形成矿区的主要地下热水水体系统。热水导水构造与主断裂形成“山”字形发育，造成热水与冷水具有一定的导通性。最终形成了北封闭南开放“U”形地下水系统。
3、矿坑突水灾害
随着矿山不断发展，上部潜水已趋向稳定，深部开拓突水灾害成为矿山后续发展的阻碍。望儿山金矿自建矿开采以来，坑道中出现过大量突水点，但影响深部开拓工程的突水点主要有三处。
第一处，深部盲竖井石门巷开拓突水点。2008年开始施工-630盲竖井石门巷工程，至6月份施工到距离盲竖井约37m位置时，出现较大涌水达300m3/h，导致盲竖井淹井至-470中段。揭露SN向导水构造一组，构造为张性构造破碎带，构造面充填有灰白色糜棱岩及岩石碎屑。
第二处，主断裂北翼突水点。根据工程布置，布置在矿体北翼的水仓及斜井工程将首先揭露主断裂导水层，2013年4月-630中段大斜井车场揭露主断裂突水点，出现较大涌水达120m3/h，导致水位急剧上升，直接威胁-630中段施工安全。
第三处，22线以南热水突水点。2012年5月在-470中段南大巷开拓时揭露19线附近热水倒水构造，形成突水点，最高涌水量达400 m3/h。向南间断发育3组导水构造，22线-16线为矿区热水主要揭露点。
4、水平钻探的运用
根据导水构造特性及涌水机理分析，对于矿坑突水灾害做提前预防措施。
4、1利用水平钻探水
为保证深部开拓工程施工安全，在富水區进行水平钻孔探水作业。水平钻超前探水为主，通常情况下探水钻孔的数量不得少于3个，孔径Φ46mm。水平巷道探水钻孔应与巷道中心线成5О夹角，探水孔施工深度40米，应超前于巷道掘进迎头5米。若探水量较大，大于50m3/h，岩芯较破碎时，仍需预留10米防护。
探水钻孔设计附图
在其它开拓或采准工程采用浅孔探水作业，坚持“有疑必探，先探后掘”的探放水原则，保证施工工程安全。开拓、采准工程浅孔探水钻孔布置：通常情况下探水钻孔的数量不得少于4个，孔径Φ40mm，孔深4米。探水钻孔设计附图
4.2堵水注浆
根据现场实际情况，工作面钻探过程中出现涌水，当实测涌水量大于100m3∕h时， 综合考虑选择“井下工作面打钻注浆”施工方案，即在井下巷道工作面周围布孔，并按设计布置预埋注浆孔口管，然后进行打钻注浆，注浆方式为前进式注浆，即钻孔至出水位置后就停止钻孔，进行注浆，注浆结束后按设计施工顺序再对其它孔进行复孔继续钻进、注浆，如此反复至设计终孔深度。此施工方法每次注浆都能对上次注浆部位进行复注，从而提高注浆效果。
4.2.1注浆前的施工准备：
⑴、改造排水系统，增大排水能力，防止钻探过程中出水，为打钻注浆创造好条件。
⑵、按设计布置预埋注浆孔口管。
⑶、布置钻探、注浆设备及设施。
⑷、安设搅拌站，准备注浆材料，包括水泥、水玻璃、搅拌机、注浆泵、管路、储浆桶，各种应急材料。
⑸、对注浆施工人员进行技术交底、技术培训以及安全教育。
⑹、安设钻机并进行调试。
⑺、对孔口管进行注浆加固，
⑻、完善整改辅助系统，为注浆打钻创造好条件。
4.2.2注浆施工步骤：
⑴、先将Φ108钢管一端焊接法兰，管长1.5m，在巷道工作面上开Φ130孔，孔深1.5m然后将Φ108钢管植于孔内1.3m外露20cm，用双液浆固定好。
⑵、对工作面埋设的注浆孔口管，按施工顺序进行打钻、注浆。
4.2.3注浆设备及材料：
⑴、注浆设备
注浆泵：2TGZ-210∕60型注浆泵；立式水泥搅拌机储液桶。最大注浆压力注浆泵：21MPa，最大注浆量：60升∕分，双缸双用，可调整注浆压力和注浆量，有效的控制浆液凝固时间和扩散距离。
钻孔设备： KQ-100风动潜孔钻
⑵、注浆材料：
普通硅酸盐水泥（32.5R），水玻璃（模数2.4~3.4，浓度30~45Be゜）和水。材料市场来源丰富，价格便宜。
4.2.4注浆工艺流程：
安设注浆泵、搅拌系统→搅拌浆液→连接注浆管路至孔口管→进行注浆→按设计参数调整浆液→达到注浆结束标准→清洗注浆泵及管路→准备下次注浆。
注浆钻孔布置图
4.3放水减压。
接近富水区段，利用水平钻提前探明富水位置，在确定水压过大时，利用水平钻孔进行放水、疏干减轻涌水压力，降低施工风险。
5.结束语
望儿山矿区由于围岩裂隙岩溶发育、富水性强，并且分布多条导水性断层，致使矿山开采过程中特别是深部开拓工程，不断出现突水灾害，严重影响工程进度，给工程施工带来不安全因素。坑内水平钻探的运用，超前揭露导水构造，探明富水区段，利用探水注浆可顺利穿过富水区，为工程的安全施工带来保障。
参考文选：
山东省地质勘察局三队.山东省莱州市望儿山金矿床深部详査地质报告.1993
刘日富.望儿山金矿床南风井水文地质特征初步分析.矿业快报.2003
张洪训.望儿山金矿坑内热水涌出机理及防治方案研究.金属矿山.2006
关键词：望儿山金矿 导水体系 突水灾害探水注浆
中图分类号：B845.67文献标识码： A 文章编号：
1．工程概况
望儿山金矿区位于山东省莱州湾东部莱州市金城境内，距莱州市约33km。该矿西与焦家金矿毗邻，东与招远市蚕庄镇相邻。矿区范围西起东季家，东至冯白村，北起新城，南至曲城，总面积24km2。望儿山金矿已经开采38年，矿山规模逐年扩大，资源消耗速度也随之加大。2012年底矿山保有地质储量285万吨（金属量18622Kg），尚可服务年限约10年，属于中度资源危机矿山,而另一方面，随着开采深度的增加，深部水文地质情况十分复杂，防治水工作难度很大，生产探矿工作举步维艰，储量升级进度十分缓慢，而生产矿量消耗速度又很快，这给三级矿量的平衡工作带来了很大困难，将直接影响我矿生产的持续稳定发展。因而开展矿山水文地质勘探工作，制定有效水害防治措施，加快开拓工程进度，增加开拓储量提高储量级别，已成为矿山必须面对的重要课题。
2、坑内导水体系网络
矿区导水构造主要为北北西向与近东西向两组，构成了似网格状储、导水体系，受其控制，在矿坑内形成了冷水和热水两个相对独立的地下水系统。以SN向望儿山主断裂（F1）为矿区主要导水构造，Ⅳ#矿体下盘导水构造破碎带（F2）及主断裂北翼EW向分支导水构造（F3），矿床开采时，由于矿坑疏干排水影响，导致在矿区周围形成区域性的地下水水位降落漏斗，浅部含水带中的地下水则通过水力联系较密切的F1、F2、F3断层带及其它含水带间接流入矿坑。而随矿坑排水量的不断增大和降落漏斗的扩展，其中的地下水会源源不断地通过多个含水带导入矿坑中，形成地下冷水水体系统。下盘EW向导水构造破碎带（Z1、 Z2、 Z3、 Z4）主要热水导水通道及补给源，地下水经岩体余热加热后形成低温热水，在地形高差影响和相应水头差影响下低温热水沿望儿山主断裂下盘EW向导水构造破碎带上升，形成矿区的主要地下热水水体系统。热水导水构造与主断裂形成“山”字形发育，造成热水与冷水具有一定的导通性。最终形成了北封闭南开放“U”形地下水系统。
3、矿坑突水灾害
随着矿山不断发展，上部潜水已趋向稳定，深部开拓突水灾害成为矿山后续发展的阻碍。望儿山金矿自建矿开采以来，坑道中出现过大量突水点，但影响深部开拓工程的突水点主要有三处。
第一处，深部盲竖井石门巷开拓突水点。2008年开始施工-630盲竖井石门巷工程，至6月份施工到距离盲竖井约37m位置时，出现较大涌水达300m3/h，导致盲竖井淹井至-470中段。揭露SN向导水构造一组，构造为张性构造破碎带，构造面充填有灰白色糜棱岩及岩石碎屑。
第二处，主断裂北翼突水点。根据工程布置，布置在矿体北翼的水仓及斜井工程将首先揭露主断裂导水层，2013年4月-630中段大斜井车场揭露主断裂突水点，出现较大涌水达120m3/h，导致水位急剧上升，直接威胁-630中段施工安全。
第三处，22线以南热水突水点。2012年5月在-470中段南大巷开拓时揭露19线附近热水倒水构造，形成突水点，最高涌水量达400 m3/h。向南间断发育3组导水构造，22线-16线为矿区热水主要揭露点。
4、水平钻探的运用
根据导水构造特性及涌水机理分析，对于矿坑突水灾害做提前预防措施。
4、1利用水平钻探水
为保证深部开拓工程施工安全，在富水區进行水平钻孔探水作业。水平钻超前探水为主，通常情况下探水钻孔的数量不得少于3个，孔径Φ46mm。水平巷道探水钻孔应与巷道中心线成5О夹角，探水孔施工深度40米，应超前于巷道掘进迎头5米。若探水量较大，大于50m3/h，岩芯较破碎时，仍需预留10米防护。
探水钻孔设计附图
在其它开拓或采准工程采用浅孔探水作业，坚持“有疑必探，先探后掘”的探放水原则，保证施工工程安全。开拓、采准工程浅孔探水钻孔布置：通常情况下探水钻孔的数量不得少于4个，孔径Φ40mm，孔深4米。探水钻孔设计附图
4.2堵水注浆
根据现场实际情况，工作面钻探过程中出现涌水，当实测涌水量大于100m3∕h时， 综合考虑选择“井下工作面打钻注浆”施工方案，即在井下巷道工作面周围布孔，并按设计布置预埋注浆孔口管，然后进行打钻注浆，注浆方式为前进式注浆，即钻孔至出水位置后就停止钻孔，进行注浆，注浆结束后按设计施工顺序再对其它孔进行复孔继续钻进、注浆，如此反复至设计终孔深度。此施工方法每次注浆都能对上次注浆部位进行复注，从而提高注浆效果。
4.2.1注浆前的施工准备：
⑴、改造排水系统，增大排水能力，防止钻探过程中出水，为打钻注浆创造好条件。
⑵、按设计布置预埋注浆孔口管。
⑶、布置钻探、注浆设备及设施。
⑷、安设搅拌站，准备注浆材料，包括水泥、水玻璃、搅拌机、注浆泵、管路、储浆桶，各种应急材料。
⑸、对注浆施工人员进行技术交底、技术培训以及安全教育。
⑹、安设钻机并进行调试。
⑺、对孔口管进行注浆加固，
⑻、完善整改辅助系统，为注浆打钻创造好条件。
4.2.2注浆施工步骤：
⑴、先将Φ108钢管一端焊接法兰，管长1.5m，在巷道工作面上开Φ130孔，孔深1.5m然后将Φ108钢管植于孔内1.3m外露20cm，用双液浆固定好。
⑵、对工作面埋设的注浆孔口管，按施工顺序进行打钻、注浆。
4.2.3注浆设备及材料：
⑴、注浆设备
注浆泵：2TGZ-210∕60型注浆泵；立式水泥搅拌机储液桶。最大注浆压力注浆泵：21MPa，最大注浆量：60升∕分，双缸双用，可调整注浆压力和注浆量，有效的控制浆液凝固时间和扩散距离。
钻孔设备： KQ-100风动潜孔钻
⑵、注浆材料：
普通硅酸盐水泥（32.5R），水玻璃（模数2.4~3.4，浓度30~45Be゜）和水。材料市场来源丰富，价格便宜。
4.2.4注浆工艺流程：
安设注浆泵、搅拌系统→搅拌浆液→连接注浆管路至孔口管→进行注浆→按设计参数调整浆液→达到注浆结束标准→清洗注浆泵及管路→准备下次注浆。
注浆钻孔布置图
4.3放水减压。
接近富水区段，利用水平钻提前探明富水位置，在确定水压过大时，利用水平钻孔进行放水、疏干减轻涌水压力，降低施工风险。
5.结束语
望儿山矿区由于围岩裂隙岩溶发育、富水性强，并且分布多条导水性断层，致使矿山开采过程中特别是深部开拓工程，不断出现突水灾害，严重影响工程进度，给工程施工带来不安全因素。坑内水平钻探的运用，超前揭露导水构造，探明富水区段，利用探水注浆可顺利穿过富水区，为工程的安全施工带来保障。
参考文选：
山东省地质勘察局三队.山东省莱州市望儿山金矿床深部详査地质报告.1993
刘日富.望儿山金矿床南风井水文地质特征初步分析.矿业快报.2003
张洪训.望儿山金矿坑内热水涌出机理及防治方案研究.金属矿山.2006