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[摘 要]莱芜市金牛矿业开发公司金牛铁矿在+50米水平中段斜井施工中发生工作面突水事故，采用注浆法封堵，浇筑混凝土止浆墙。注浆时，先注纯水泥浆，随后加入水玻璃，注浆堵水率100%。通过注浆，有效的封堵了溶洞水和導水裂隙，保证了盲斜井施工安全。
[关键词]爆破后出水；水文地质复杂；溶洞水；导水裂隙
中图分类号：S320 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）26-0325-01
巷道突水是矿山建设过程中常遇见的一种水患，影响矿山的开拓，严重时甚至会造成淹井事故。对地下资源的开采造成不便。对公司造成财产损失、对井下作业人员造成什么威胁。莱芜市金牛矿业开发公司金牛铁矿在+50m中段进行盲斜井掘进时，探水眼未发现出水，随后进行爆破作业。爆破两小时后发生突水。公司采用专用注浆泵，快凝浆液等材料进行注浆作业。利用涌水通道作为注浆通道进行注浆作业，有效的封堵了充水通道。
1、巷道突水事故经过
杜官庄矿区斜井+50m水平中段主要含水层为奥陶系及中寒武系张夏阶石灰岩组成的裂隙—岩溶含水岩组。该矿山在平常建设、开采阶段，遇到一次较大涌水事故，造成一个+5m水平被淹。+50m水平在放炮作业约1小时后，顶板突然发生产生一个裂隙开始出水，起初水不大，大约4m3/h，后来越来越大，但压力不大，射程不足1米。最大时估计有100-120m3/h，并携带大量泥沙。据观测，突水后，巷道工作面附近采区以及地面汶河水量基本没有变化，也未发现地表有塌陷区域。
因为此斜井将作为回风井使用，通过避水来进行防治水必然会增加巷道转弯次数，对回风进行了阻碍。采用注浆堵水不仅防止了地表塌陷，还保护了地质环境和地下水资源。因此决定采用注浆堵水方法来治理突水。
2、充水通道分析
矿区范围内与矿床开采相关的充水岩层位奥陶系石灰岩，裂隙岩溶含水层，闪长岩裂隙含水层及第四系沙砾石含水层。矿区构造发育，纵横交错，岩溶发育，以含裂隙溶洞水为主。分布于大汶河与闪长岩接触带南侧。在矿体北部第三系地层缺失处出露地表，形成“天窗”，厚度一般150m左右。这就导致，地下水可以直接流入坑道。同时该层节理裂隙及溶洞发育，岩性破碎，线裂隙岩溶率为0.12-3.61%。但由于受构造因素的影响，该岩层溶裂隙发育不一，富水性及透水性差异很大。根据涌水性质与涌水时工作面变化情况，突水裂隙与顶部灰岩溶水沟通。因为工作面周边没有废旧钻孔，推测为构造导水。即上部岩溶沟通的导水裂隙或者构造水。
3、注浆封堵方案及实施
3.1 预留排水管道
根据现场判断涌水最大流量为150m3/h，根据Q=S×V其中S=（πD2/4）×（2/3）式中Q：流量（m3/s）D：管道内径V：流速（m/h）S为水流截面积，管道内径可测，π是个常数3.1415926。可得出预埋两根Ф108mm的钢管可以满足排水要求。
3.2 混凝土挡水（止浆）墙设计
混凝土止浆墙紧靠工作面浇筑，强度为C30.止浆墙厚度。止浆墙厚度计算公式如下：B=K0（wb/2h「ó」）1/2
B为止浆墙厚度，m；K0为安全系数，取1.5；w为作用在墙上的全荷载，w=PF，P为注浆终压一般为本矿井最大静水压力的2.5-5倍，F为混凝土止浆墙的面积，5.89m3.b为巷道宽度，2.6m，h为巷道高度2.4m.「ó」为C30混凝土允许抗压强度，22Mpa.经计算，b≈0.71m，取1m.
3.3 止浆墙施工工技术要求
（1）施工前的准备工作
由于有大量流水流过临时止浆墙的施工位置，因此施工前应在止浆墙的内侧建筑拦水坝。用通长的泄水管导引水流流出止浆墙的施工地点之外，拦水坝的高度为1m左右，不可加高到顶。其结构是两端用布袋装致密的粘土砌好，中间填快干混凝土（普通混凝土中掺合水玻璃）；若坝体漏水仍较严重可在此坝的外侧可再筑一道坝，同时埋设一根泄水管排水。在施工地点可另配小水泵排除少量漏水，使工程在无水或少渗水条件下施工。泄水管为一通长的大口径的外带高压闸阀的钢管，其口径、数量（不少于2根）承压力依据1.5倍注浆终压及突水量计算确定。进水口用金属网片遮盖并用大块矸石压住，以防堵塞泄水管。墙上方的泄水管兼作往墙内巷道注小石子充填巷道用，以节约注浆水泥用量，所有泄水管均应能作为注浆管用。
（2）止浆墙基槽的开挖
拦水坝及泄水管安装工作完成以后，开始刷帮挑顶及挖底。开挖时尽量使用风镐，围岩较硬时也只能放小炮，以防围岩松动或产生震动裂隙。挖至设计尺寸后，敲掉浮矸、清理矸石至硬底，用水冲洗岩帮及底板。开始止浆墙的浇筑工作。
（3）止浆墙的浇筑
支模板进行止浆墙的浇筑，首先在底板铺100mm-300mm砂浆灰。一般配合比为（水泥：砂=1：2）以防底板渗水。然后浇筑混凝土，浇筑工作要快速连续不断地进行并分层捣固。分层厚度为500mm左右；止浆墙浇筑至拱顶500mm左右时浇筑难以进行，可采取喷射混凝土的方法进行封顶。喷射混凝土时先在围岩表面喷一层50mm左右的砂浆，然后从墙的外侧向里喷射。在快接近墙体与围岩的接触面上安设Ф25mm的注浆管进行注浆堵漏。在墙体下部埋设导水管。出水口在墙体最底部，保证涌水能沿巷道流出。
（4）止浆墙养护与试压
止浆墙施工完毕后须进行养护固结，养护时间一般为7天。关闭泄水管闸阀，进行止浆墙的试压工作。试验压力为注浆终压的1.5倍，且须持续半小时以上。同时注意围岩及附近巷道漏水情况，作好记录，以进行注浆堵漏。
3.4 注浆材料
使用P.O42.5水泥配置水泥浆液，水灰比0.6：1至0.8：1。水泥-水玻璃双浆液，水泥浆与水玻璃体积比为1：0.8。水玻璃浓度为25-35。
3.5 注浆施工工艺
（1）将注浆泵、水泵等设备运至工作面附近，解决水源、电源问题。
（2）将注浆管与注浆泵连接，进行注浆作业
（3）注浆期间，变换注浆泵档位，水玻璃与水泥浆液加入要均衡。密切注意止浆墙与周边围岩的变化，做好记录，并记录好压力变化。
（4）注浆泵压力表达到4MPa时，停止水玻璃的注入。通过顶部预埋注浆管注入水泥浆液，对顶部进行密封。
（5）注浆时如果墙体有渗漏、可用棉纱或者人工活的灰砂进行封堵
（6）利用涌水通道进行注浆。注浆时，先注单液水泥浆，先稀后浓。注浆压力开始为1MPa，注浆两天后，压力升至2MPa。最后注入水泥-水玻璃双浆液封孔。压力达到4MPa，注浆结束。
4 治理效果
注浆封堵前，巷道工作面突水量达到120-150m3/h，并携带大量泥沙；注浆封堵后，出水点及其周围无水渗出。注浆结束5天后，打孔进行探水，无水涌出，注浆堵水率达到100%。在后续的掘进施工中，突水点被揭露后，顶板见水泥充填的裂隙，从而证实了工作面涌水是上部岩溶沟通的导水裂隙所至推测的正确性。
参考文献
[1] 李海良.云驾岭铁矿止浆墙施工工艺及围岩加固方法[J].矿业快报，2002.
[2] 高超.金属矿山巷道突水原因分析及治理[J].建井技术，2016，25-28.
[关键词]爆破后出水；水文地质复杂；溶洞水；导水裂隙
中图分类号：S320 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）26-0325-01
巷道突水是矿山建设过程中常遇见的一种水患，影响矿山的开拓，严重时甚至会造成淹井事故。对地下资源的开采造成不便。对公司造成财产损失、对井下作业人员造成什么威胁。莱芜市金牛矿业开发公司金牛铁矿在+50m中段进行盲斜井掘进时，探水眼未发现出水，随后进行爆破作业。爆破两小时后发生突水。公司采用专用注浆泵，快凝浆液等材料进行注浆作业。利用涌水通道作为注浆通道进行注浆作业，有效的封堵了充水通道。
1、巷道突水事故经过
杜官庄矿区斜井+50m水平中段主要含水层为奥陶系及中寒武系张夏阶石灰岩组成的裂隙—岩溶含水岩组。该矿山在平常建设、开采阶段，遇到一次较大涌水事故，造成一个+5m水平被淹。+50m水平在放炮作业约1小时后，顶板突然发生产生一个裂隙开始出水，起初水不大，大约4m3/h，后来越来越大，但压力不大，射程不足1米。最大时估计有100-120m3/h，并携带大量泥沙。据观测，突水后，巷道工作面附近采区以及地面汶河水量基本没有变化，也未发现地表有塌陷区域。
因为此斜井将作为回风井使用，通过避水来进行防治水必然会增加巷道转弯次数，对回风进行了阻碍。采用注浆堵水不仅防止了地表塌陷，还保护了地质环境和地下水资源。因此决定采用注浆堵水方法来治理突水。
2、充水通道分析
矿区范围内与矿床开采相关的充水岩层位奥陶系石灰岩，裂隙岩溶含水层，闪长岩裂隙含水层及第四系沙砾石含水层。矿区构造发育，纵横交错，岩溶发育，以含裂隙溶洞水为主。分布于大汶河与闪长岩接触带南侧。在矿体北部第三系地层缺失处出露地表，形成“天窗”，厚度一般150m左右。这就导致，地下水可以直接流入坑道。同时该层节理裂隙及溶洞发育，岩性破碎，线裂隙岩溶率为0.12-3.61%。但由于受构造因素的影响，该岩层溶裂隙发育不一，富水性及透水性差异很大。根据涌水性质与涌水时工作面变化情况，突水裂隙与顶部灰岩溶水沟通。因为工作面周边没有废旧钻孔，推测为构造导水。即上部岩溶沟通的导水裂隙或者构造水。
3、注浆封堵方案及实施
3.1 预留排水管道
根据现场判断涌水最大流量为150m3/h，根据Q=S×V其中S=（πD2/4）×（2/3）式中Q：流量（m3/s）D：管道内径V：流速（m/h）S为水流截面积，管道内径可测，π是个常数3.1415926。可得出预埋两根Ф108mm的钢管可以满足排水要求。
3.2 混凝土挡水（止浆）墙设计
混凝土止浆墙紧靠工作面浇筑，强度为C30.止浆墙厚度。止浆墙厚度计算公式如下：B=K0（wb/2h「ó」）1/2
B为止浆墙厚度，m；K0为安全系数，取1.5；w为作用在墙上的全荷载，w=PF，P为注浆终压一般为本矿井最大静水压力的2.5-5倍，F为混凝土止浆墙的面积，5.89m3.b为巷道宽度，2.6m，h为巷道高度2.4m.「ó」为C30混凝土允许抗压强度，22Mpa.经计算，b≈0.71m，取1m.
3.3 止浆墙施工工技术要求
（1）施工前的准备工作
由于有大量流水流过临时止浆墙的施工位置，因此施工前应在止浆墙的内侧建筑拦水坝。用通长的泄水管导引水流流出止浆墙的施工地点之外，拦水坝的高度为1m左右，不可加高到顶。其结构是两端用布袋装致密的粘土砌好，中间填快干混凝土（普通混凝土中掺合水玻璃）；若坝体漏水仍较严重可在此坝的外侧可再筑一道坝，同时埋设一根泄水管排水。在施工地点可另配小水泵排除少量漏水，使工程在无水或少渗水条件下施工。泄水管为一通长的大口径的外带高压闸阀的钢管，其口径、数量（不少于2根）承压力依据1.5倍注浆终压及突水量计算确定。进水口用金属网片遮盖并用大块矸石压住，以防堵塞泄水管。墙上方的泄水管兼作往墙内巷道注小石子充填巷道用，以节约注浆水泥用量，所有泄水管均应能作为注浆管用。
（2）止浆墙基槽的开挖
拦水坝及泄水管安装工作完成以后，开始刷帮挑顶及挖底。开挖时尽量使用风镐，围岩较硬时也只能放小炮，以防围岩松动或产生震动裂隙。挖至设计尺寸后，敲掉浮矸、清理矸石至硬底，用水冲洗岩帮及底板。开始止浆墙的浇筑工作。
（3）止浆墙的浇筑
支模板进行止浆墙的浇筑，首先在底板铺100mm-300mm砂浆灰。一般配合比为（水泥：砂=1：2）以防底板渗水。然后浇筑混凝土，浇筑工作要快速连续不断地进行并分层捣固。分层厚度为500mm左右；止浆墙浇筑至拱顶500mm左右时浇筑难以进行，可采取喷射混凝土的方法进行封顶。喷射混凝土时先在围岩表面喷一层50mm左右的砂浆，然后从墙的外侧向里喷射。在快接近墙体与围岩的接触面上安设Ф25mm的注浆管进行注浆堵漏。在墙体下部埋设导水管。出水口在墙体最底部，保证涌水能沿巷道流出。
（4）止浆墙养护与试压
止浆墙施工完毕后须进行养护固结，养护时间一般为7天。关闭泄水管闸阀，进行止浆墙的试压工作。试验压力为注浆终压的1.5倍，且须持续半小时以上。同时注意围岩及附近巷道漏水情况，作好记录，以进行注浆堵漏。
3.4 注浆材料
使用P.O42.5水泥配置水泥浆液，水灰比0.6：1至0.8：1。水泥-水玻璃双浆液，水泥浆与水玻璃体积比为1：0.8。水玻璃浓度为25-35。
3.5 注浆施工工艺
（1）将注浆泵、水泵等设备运至工作面附近，解决水源、电源问题。
（2）将注浆管与注浆泵连接，进行注浆作业
（3）注浆期间，变换注浆泵档位，水玻璃与水泥浆液加入要均衡。密切注意止浆墙与周边围岩的变化，做好记录，并记录好压力变化。
（4）注浆泵压力表达到4MPa时，停止水玻璃的注入。通过顶部预埋注浆管注入水泥浆液，对顶部进行密封。
（5）注浆时如果墙体有渗漏、可用棉纱或者人工活的灰砂进行封堵
（6）利用涌水通道进行注浆。注浆时，先注单液水泥浆，先稀后浓。注浆压力开始为1MPa，注浆两天后，压力升至2MPa。最后注入水泥-水玻璃双浆液封孔。压力达到4MPa，注浆结束。
4 治理效果
注浆封堵前，巷道工作面突水量达到120-150m3/h，并携带大量泥沙；注浆封堵后，出水点及其周围无水渗出。注浆结束5天后，打孔进行探水，无水涌出，注浆堵水率达到100%。在后续的掘进施工中，突水点被揭露后，顶板见水泥充填的裂隙，从而证实了工作面涌水是上部岩溶沟通的导水裂隙所至推测的正确性。
参考文献
[1] 李海良.云驾岭铁矿止浆墙施工工艺及围岩加固方法[J].矿业快报，2002.
[2] 高超.金属矿山巷道突水原因分析及治理[J].建井技术，2016，25-28.