地下金屬礦山井下帷幕注漿實施計劃方案

1、 . . . 地下金屬礦山井下帷幕注漿實施方案前言*鐵礦位于*市西南12公理，該礦為中型隱伏接觸交代型的矽卡礦床?，F(xiàn)設計開采為西部礦體，礦體主要賦存于-195m-305m標高間，從8線到10線，礦化帶走向長210m，水平厚度為10120m。礦體上下盤圍巖是巖、閃長巖和矽卡巖，巖為礦床主要充水巖層，其巖溶裂隙發(fā)育，富水性強，礦坑涌水量大，水文地質條件復雜，特別是礦體與圍巖接觸帶是地下水主要逕流通道，加上其穩(wěn)固性差，遇水膨脹和軟化，極易產(chǎn)生塌落冒頂，嚴重影響了井下的的正常生產(chǎn)和安全作業(yè)。*鐵礦年設計生產(chǎn)能力為50萬噸，現(xiàn)年生產(chǎn)量為30萬噸，由于受到地下水害等多方面因素的影響，采礦能力無法達到設計要

2、求。*鐵礦從試投產(chǎn)開始，礦山防治水指導思想主要是以疏干排水為主，防探堵水為輔的措施。由于*礦地下水靜、動儲量都較大，采用疏干排水的防治水方案不僅不能達到疏干的目的，還可能導致地面出現(xiàn)塌陷、水資源破壞等地質環(huán)境問題，而且存在突水的威脅，尤其是高昂的排水費用（現(xiàn)在1千萬元左右/年，每噸礦石排水成本達25m3水的費用），進而影響到企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益以與可持續(xù)發(fā)展。因此，必須開展防治水技術研究，對礦區(qū)水文、工程地質條件尤其是礦床圍巖水文、工程地質特征進行調查研究，通過理論分析與比較，制定有效、經(jīng)濟、合理的防治水技術方案。為了避免災難性的水患發(fā)生，達到高效安全采礦生產(chǎn)的目的，魯中治金礦業(yè)集團公司于

3、2006年7月與我院簽訂協(xié)議，合作開展*鐵礦綜合防治水技術研究。經(jīng)過一段時間的前期工作，并經(jīng)雙方反復論證，確定*鐵礦采用井下礦體圍巖帷幕注漿的防治水方案，其注漿孔布置擬采用縱橫交錯形式，分兩期工程實施，前期工程采用穿脈水平探水鉆孔（按10m×12m網(wǎng)度）注漿，后期工程則在圍巖中布置近礦體傾向的橫向鉆孔進行加密注漿。1區(qū)域地質概況1.1地形地貌礦區(qū)位于*市西南牛泉鎮(zhèn)，交通十分方便。地貌為剝蝕丘陵區(qū)，礦區(qū)位于*斷陷盆地南部，礦山帚狀構造的收斂部位與礦山背斜西南巖體之侵沒端。礦區(qū)地形南高北低，最高400m，北部最低標高160m，屬汶河級地貌。汶河為本區(qū)主干河流，發(fā)源于盆地東部，由東婉蜒西下

4、，縱慣全區(qū)。是大氣降水與地表水匯聚、排泄通道，其洪峰流量達2920m3/s（1966年7月15日）。另外，方下河、嘶馬河、匯河、顏莊河、塔子河、石河等，枝狀溪流也較發(fā)育，皆為季節(jié)性河流。區(qū)年平均降雨量為759.7mm（19631977年），降雨量多集中在79月，占年降雨量的71%，最大降雨量1369.6mm（1964年），最小降雨量為490.9mm（1965年）。盆地區(qū)域地質構造嚴格受魯中緯向構造與魯西旋卷構造的控制。魯中緯向構造促使盆地主要構造線、地層走向呈近東西向展布；盆地與弧形斷裂則魯西系旋卷構造的產(chǎn)物。1.2構造中部區(qū)域性緯向構造體系中有一條東西向斷裂構造和魯西旋卷構造前緣?。??。┛?/p>

5、制了*盆地的生成。構造盆地為一完整的水文地質單元。本區(qū)構造形跡以斷裂為主，褶皺次之。主要構造有：東西向斷裂、弧形斷裂、帚狀構造。（1）東西向斷裂：石門官莊塔子斷裂，斷層走向呈近東西向展布，與其傾向之共同點：皆為舒緩波狀。斷裂通過之處，局部地段造成陡坎，高差可達10米以上，造成地層缺失，其垂直斷距400米以上。地表所見斷面一般傾向北，傾角6585度，局部地段斷面直立，甚至反向向南傾斜。該斷裂為先后壓。它是東西向構造運動的產(chǎn)物。魯西系旋扭運動使之復活，發(fā)生了第三期以壓扭為主的沖斷。因此它是一條具扭性的壓性斷裂帶。（2）弧形斷裂：*弧形斷裂是魯西系旋扭構造的產(chǎn)物，斷距較大，規(guī)模可觀。西自，經(jīng)由盆地北

6、、東緣的銅冶店、鐵銅溝、延伸至沂蒙山區(qū)以遠，其斷距在千米以上。它由外兩弧形斷裂組成，口鎮(zhèn)顏莊斷裂為其弧，兩者皆屬壓扭性質。在弧形斷裂旁側，分布有與主斷裂性質一樣的、展布方向一致的逆沖斷層，形成瓦式構造。（3）帚狀構造：礦山帚狀構造為*弧形斷裂二次旋卷構造。它由礦山背斜、八里溝向斜等壓必結構面組成，其向SW收斂、NE撒開。礦山背斜：位于盆地東部、*市北西。背斜中部凸起呈殘丘，其軸向為SW-NNE向，北端略有偏NNW之趨勢，全長89公里，寬約5公里，核部為燕山期閃長巖，兩翼為中奧系、石炭、二迭系地層。為中部略向南凸的弧形背斜。兩翼中奧系灰?guī)r傾角較陡，約在40度以上，與閃長巖接觸交代，是成礦之有利部

7、位。八里溝向斜：于背斜之東南，市南側，核部為侏羅系地層，兩翼為二迭、石炭、奧系地層。其上有第三第四系地層覆蓋。向斜軸SW-NE向展布，并逐漸偏NNE向，軸長10公里，寬6公里，其西南端，向斜翹起、封閉。1.3巖漿巖在本區(qū)，中生代燕山晚期巖漿活動最強烈，形成中偏基性的閃長巖體，分布在盆地不同的構造部位。其中礦山、角峪、鐵銅溝、金牛山巖體具一定規(guī)模，為區(qū)四大巖體，而礦山巖體又居首位，為主要成礦母巖體。礦山巖體：侵入于礦山弧形背斜核部。出露于礦山、莊、孟家峪一帶，面積約8平方公里。南北兩端隱伏于奧系地層之下。西南部可與角峪巖體相連，北部可與金牛山巖體相連。隱伏面積在100平方公里以上。巖體走向與礦山

8、背斜走向相吻合，其形態(tài)，推測為巨大而復雜的巖蓋。巖體主要侵入中奧統(tǒng)，北部地段有侵入石炭二迭系地層中，多與圍巖順層接觸，少呈斜切或穿插。2礦區(qū)水文、工程地質條件*鐵礦礦區(qū)可作為一相對獨立的水文地質小單元。該單元以F5斷裂為界，北與谷家臺小單元相接，東以F3斷裂為界，與業(yè)莊小單元相接，南以塔子石門官莊斷裂為界，與南部山區(qū)相接。汶河由礦區(qū)北部流過，石河由南而北流經(jīng)礦區(qū)西部匯入汶河， 為季節(jié)性河流，雨季排洪，旱季涓涓細流，直至干涸。詳見礦區(qū)水文地質圖2-1。2.1地層研究區(qū)分布影響礦井充水因素的地層主要有第四系、第三系、奧系與巖漿巖侵入巖體。因巖性、分布位置、埋藏條件與其含水性和透水性等不同特征，它們

9、對礦井充水所起的作用和影響的程度差異性很大。（1）第四系（Q）屬于沖積層、沖洪積層，巖性主要為砂質粘土、砂、礫石，因此是一個強含水層和透水層。其最小厚度為3.05m(孔CK114)，最大厚度為23.0m(孔CK84)，平均厚度為13.47m。第四系的水位埋深14m，滲透系數(shù)為50300m/d，單位涌水量q=112L/s.m。水質類型為型，礦化都為0.2g/L。第四系的潛水位嚴格受到降水量的控制，潛水位隨季節(jié)變化大。潛水面的形態(tài)與區(qū)地形基本一致，南高北低，東高西低，總的趨勢是由南東向北西逕流，而后泄入汶河。 （2）第三系（E2-3g）在區(qū)域上第三系紅砂巖自塔子石門官莊斷裂以北開始出現(xiàn)，向北逐漸加

10、厚，礦床地段厚度為150250m，其沉積厚度與分布嚴格受古地形與地質構造控制。因此，有的地段較薄或缺失，致使中奧系灰?guī)r與第四系砂礫石層接觸，構成了所謂的“天窗”，如牛王泉“天窗”，杜官莊“天窗”；有的地方由于古剝蝕作用強烈，第三系沉積顯著變厚，如F1斷裂量側第三系沉積厚度居礦區(qū)首位，達360m。礦區(qū)第三系為管莊組地層，巖性主要為紅色粘土巖、粘土質砂巖、粘土質砂礫巖。底部為礫巖和礫石，含水性較弱，可視為隔水層。其最小厚度為5.71m(孔CK21)，最大厚度為284.92m(孔CK118)，平均厚度為106m。第三系厚度分布總體特征為：厚度分布均勻變化，規(guī)律性較好，由東北向西南，地層厚度逐漸減小，

11、以至為零，反映了單斜構造特征。因為第三系徑流不通暢，其水力承壓性好，所以地下水為承壓水。第三系滲透系數(shù)為0.00032m/d，單位涌水量q=0.000173L/s.m，含水性弱，可視為良好的隔水巖層。（3）奧系（O）在礦區(qū)，所見灰?guī)r、巖為中奧統(tǒng)馬家溝組第四、第五、第六段，由于古地形的控制作用，由南至北，灰?guī)r、巖深度逐步增大而其厚度則逐漸變薄。第四段（O2m4）為厚層灰色純灰?guī)r、豹皮狀灰?guī)r夾白云質灰?guī)r，為磁鐵礦成礦主要層位。第五段(O2m5)為灰黃色薄層白云質灰?guī)r，灰色中厚層灰?guī)r、白云質灰?guī)r底部為角礫狀灰?guī)r。第六段(O2m6)為灰色、厚層豹皮狀灰?guī)r、純灰?guī)r、含白云質灰?guī)r。根據(jù)巖溶、裂隙的發(fā)育程度

12、，將可以將整個*鐵礦礦區(qū)劃分為三個塊段：東塊段， -12-18線與杜官莊缺口；中塊段，F(xiàn)1斷層-1l線：西塊段，F(xiàn)1斷層15線。據(jù)鉆孔揭露，三個塊段灰?guī)r、巖頂?shù)装迓裆顦烁?，依次為：東塊段，137.39-242.91m；中塊段155.15-198.62m：西塊段176.20-388.11m。由于F 1斷層構造運動與沿斷裂帶剝蝕作用之結果，使得中塊段較兩側凹陷，灰?guī)r、巖頂板埋深在其在走向上呈一馬鞍形。（4）礦山巖體由杜官莊以東傾伏于中奧系灰?guī)r之下，但因古剝蝕作用，以與侵入過程中的起伏變化，因而于西尚莊與紀家莊以北，巖體伏于第三系紅砂巖之下，巖體在礦床地段呈鋸齒狀或舌狀侵入，礦區(qū)有兩層1030米的閃

13、長玢巖脈順層侵入。構成了礦體較為穩(wěn)定的底板。巖體僅在風化殼或局部構造裂隙中含有微弱裂隙水，單位涌水量為0.10.8L/s.m，滲透系數(shù)0.050.1m/d，水質為SO42- 型，礦化度1g/L以上，為礦區(qū)灰?guī)r、巖含水層中的良好隔水巖體。2.2構造斷裂與其控水性礦區(qū)構造復雜，斷裂、褶皺十分發(fā)育，主要有東西向構造帶、北北東向斷裂F2、F3、F4和F1與新東西向斷裂F5等，其地下水的運動大都受構造斷裂的控制。 （1）F4（牛泉茂盛堂）斷裂：構造形跡在茂盛堂村南出露，村北被第四系、第三系覆蓋，推斷該斷裂向北延伸至牛泉村南，ZK37孔于孔深228.8239.87m見有構造角礫巖，為該斷裂面延伸的依據(jù)。斷

14、裂走向近南北和展布傾向東，斷裂兩側地層不一，顯示斷裂東側地層相對向北推移，西側向南移動之特點。該斷層在南部不具阻水性，這已為礦區(qū)大口徑抽水所證實，但往北則漸顯阻水性，已被N3和N5孔之間的水頭和水溫所證實。（2）F2、F3（候家溝東）斷裂帶：F2斷裂大都被第三系與第四系覆蓋，僅在局部地段出露，構造形跡清楚，壓扭性特征明顯。其走向為N200300E，傾向在南段為北西，北段為南東，傾角740800，推斷斷距80米左右。位于F2斷裂以東，有一條或幾條與F2大致平行、性質一樣的斷裂如F3，而F2的規(guī)模與活動強度較大。該組斷裂具隔水性質，是阻擋南部灰?guī)r地下水側向進入礦區(qū)的東部屏障，但在斷裂的西南、東北兩

15、端的滅尖處，分別與F1斷層、F5斷層相交帶具有兩個缺口，其中東北端的缺口是外圍地下水進入礦區(qū)的重要逕流通道，而西南端的缺口由于F1斷層相對隔水性質，其進入礦區(qū)的水量相對有限。（3）F1斷裂：斷裂位于礦區(qū)的正負線之間，斷層走向N140W、傾向南西，推斷斷距80米左右。其表現(xiàn)是：由于斷層的作用，F(xiàn)1斷裂東盤奧系中統(tǒng)馬家溝組第四段灰?guī)r與西盤第五段灰?guī)r沿走向接觸；沿斷裂走向上，古剝蝕作用較強，第三系沉積厚度較斷裂兩側有明顯的增厚，灰?guī)r相對變薄，從而造成了斷裂兩側水文地質條件有明顯差異的兩個塊段，即礦區(qū)的東西兩塊段。根據(jù)礦區(qū)抽水試驗的觀測孔數(shù)據(jù)分析，F(xiàn)1斷層具相對隔水的性質。但在斷層的南側深部，也見其導

16、水性，由于深部巖溶發(fā)育程度較低，其導水性能也較差，也是礦區(qū)東西兩塊段地下水聯(lián)系的逕流通道。（4）F5（牛王泉杜官莊）斷裂：斷裂位于礦區(qū)北部，西由牛王泉，東至杜官莊。斷裂的東段地面略有顯示，向西隱伏于第三系、第四系之下。該斷裂活動較為強烈，切割了第三系、奧系與燕山期閃長巖體。斷裂走向近東西，傾向南，傾角80左右，斷裂東段斷距約200米，向西斷距變小，為100米左右。F5斷層具有導水與阻水的兩重性，但在斷層的東西兩端具有兩個缺口，是礦區(qū)地下水與外圍地下水聯(lián)系的通道。2.3巖（灰?guī)r）巖溶發(fā)育分布規(guī)律（1）巖溶發(fā)育程度礦區(qū)巖溶裂隙十分發(fā)育。巖溶裂隙大多為性裂隙，寬度一般為23mm，大者可達10cm多，

17、裂隙壁上被溶蝕得坎坷不平，并有方解石晶簇附著于壁上，晶形完好，晶面光滑，半透明，裂隙大部分被充填或部分充填，充填物主要為粘土與巖屑。溶孔也普遍發(fā)育，但分布不太均一，以東塊段最多，西塊段次之，中塊段很少見；溶孔大小較懸殊，小者只有黃豆般大小，大者直徑達78cm；溶孔大部分被粘土充填，孔壁上常見次生方解石晶簇叢生，少數(shù)溶孔無充填物，并見有近期地下水活動的明顯跡象。溶洞在礦區(qū)不甚發(fā)育，只在25個鉆孔中見有35個溶洞，且以小型溶洞為主，大部分洞高不足1米，單個溶洞最高達10.57米。溶洞較發(fā)育段位于整個巖含水層之中段，即-50-150米水平。巖溶最發(fā)育的東塊段，其巖溶率為0.65%，西塊段為0.27%

18、，中塊段為0.15%?？偟目磥?，礦區(qū)巖溶發(fā)育程度不高。（2）巖溶發(fā)育分規(guī)律巖溶發(fā)育受各種因素的共同作用，由于各個地段具體條件不同，巖溶發(fā)育程度因地而異?？偟膩碚f，有以下規(guī)律性：從平面上看，東塊段巖溶裂隙、溶洞較發(fā)育，西塊段次之，中塊段最差，靠近巖體的部位較發(fā)育，遠離巖體則較差，位于構造裂隙帶附近部位較發(fā)育，其它地方則較差。從垂向上看，東塊段整個巖巖溶裂隙、溶洞都較發(fā)育（最發(fā)育段在-130米水平之上），其余兩塊段都是自上而下逐步遞減?？傮w來說，礦區(qū)巖溶的發(fā)育程度自上而下為遞減的趨勢。（3）巖溶發(fā)育的控制因素巖溶發(fā)育受多種因素控制，在某一地段，一種因素可能起主導作用，在另一地段，這種因素可能退居次

19、要地位。綜合礦區(qū)巖溶發(fā)育的規(guī)律，控制巖溶發(fā)育的主要因素有：巖石性質、地質構造、巖漿巖體的侵入、蝕變作用、巖（灰?guī)r）的埋藏藏深度與厚度。巖石性質：東塊段揭露的四段巖的巖溶率（0.65%）高于西塊段五塊段巖的巖溶率（0.27%）；在四塊段的見溶洞為26個，總高為50.06米，其余9個溶洞在五段，總高為10.34米。以上說明，在礦區(qū)巖性對巖溶發(fā)育起到了控制作用。地質構造：在F4斷層附近的ZK7、ZK10孔，巖溶裂隙、溶洞發(fā)育；在石門官莊塔子斷裂和F4斷層的相交處，巖溶裂隙十分發(fā)育，是外圍地下水進入礦區(qū)的主要通道。巖漿巖體的侵入、蝕變作用：靠近巖體的巖，結晶顆粒大，巖芯采取率一般較低，也較破碎，地下水

20、對它的溶蝕作用更容易。因此，沿著巖與巖體的接觸帶部位，巖溶裂隙較發(fā)育，同時也是地下水逕流的通道。巖的埋藏條件：巖埋藏越淺，地下水對其的的溶蝕作用越強烈，愈往深部這種作用逐漸減弱，因而淺部的巖溶裂隙發(fā)育程度較深部高。從礦區(qū)三個塊段的巖埋藏與巖溶發(fā)育的相互關系也說明這點。（4）巖溶發(fā)育下限礦區(qū)各塊段巖溶發(fā)育下限為：東塊段，-250米；西塊段，-340米；中塊段，-180米。可以看出，全礦區(qū)巖溶發(fā)育下限，幾乎是整個巖段。2.4巖（灰?guī)r）含水層的富水性巖（灰?guī)r）含水層的巖溶裂隙、溶孔、溶洞是地下水的賦存場所與逕流通道，因此，其巖溶發(fā)育的程度，決定了其富水性。總的來說，本礦區(qū)巖溶發(fā)育程度相對不高，多數(shù)抽

21、水鉆孔，水量較小，水位降深較大，而停抽后水位恢復緩慢，其富水性次于臨近的谷家臺、業(yè)莊鐵礦區(qū)。巖溶發(fā)育的不均一性在本區(qū)較明顯，即有平面非均質，又有垂向非均質。因而巖含水層的富水性也是因地而異，巖溶較發(fā)育的地段，水量較豐富，反之，水量則較貧乏。巖含水層的富水性在平面上表現(xiàn)為東塊段較強、西塊段次之，中塊段較差，三個塊段的單位涌水量分別為26L/s.m、13 L/s.m和0.20.6 L/s.m；在垂向上由于淺部巖溶較深部發(fā)育，但淺部充填較嚴重，所以其富水段一般位于整個巖含水層的中部、中上部，少數(shù)地段位于下部或中下部。應強調的是，由于礦區(qū)隱伏褶皺構造運動的作用，局部地段的富水段不但在巖，而且延伸到底部

22、的閃長巖。巖含水層的富水段的下限在東西兩塊段相差較大，東塊段的富水段下限為-200米，西塊段的富水段的下限一般為-340米。25邊界條件礦區(qū)位于礦山帚狀構造的收斂部位，為應力集中和釋放的場所，區(qū)域性塔子石門官莊斷裂橫穿礦區(qū)，構造活動頻繁，形跡復雜。由于構造的切割、錯動，造就了礦區(qū)特定的外邊界條件。2.5.1南部邊界 東西向塔子石門官莊斷裂，位于盆地南部主要補給區(qū)前緣，它對整個補給區(qū)地下水的運動起到了明顯的控制作用，其北側為中奧系純灰?guī)r，南側為下奧系白云質灰?guī)r，再往南為大片裸露的寒武系灰?guī)r。從東西向斷裂帶本身的擠壓性，閃長巖沿斷裂帶的串珠狀侵入，斷裂兩側水頭的明顯差異來看，該斷裂具有明顯的阻水作

23、用。但在東西向斷裂與F4斷裂的切接復合部位，斷裂南北兩側的水頭差值相對更小，而位于南梨溝村南，斷裂南北兩側為奧灰?guī)r，CK151與機12孔相距610米，水頭差值不明顯；南部基巖山區(qū)地下水，通過這一地段，補給盆地，補給礦區(qū)。業(yè)莊礦坑道放水試驗明顯反映了這一情況。2.5.2東部邊界F2、F3斷裂與西五斗東、西兩斷裂很可能為首尾重接復合關系，兩組斷裂力學性質為壓扭性，斷裂兩側都為奧灰?guī)r，含水層上下錯動不大。從業(yè)莊鐵礦放水試驗和礦區(qū)大口徑抽水試驗的水位觀測孔資料表明，該斷裂有明顯的阻水作用，但在局部見該斷裂具有導水性能，也是礦區(qū)灰?guī)r含水層接受區(qū)域側向補給的主要進水邊界，特別是在該斷裂的東北端，是外圍地下

24、水進入礦區(qū)的重要逕流通道。2.5.3北部邊界F5斷裂在喜山期活動較為強烈，產(chǎn)生了較大的斷距，斷裂在此段具有明顯的阻水性，形成了南北兩側相對獨立的兩個水文地質單元。但在斷裂的東段（杜官莊地段），兩側灰?guī)r含水層銜接厚度約2030米，西段（牛王泉地段）的銜接厚度約100米，這兩段是產(chǎn)生斷裂南北兩側水力聯(lián)系的兩個導水缺口。因此，F(xiàn)5斷裂具有阻水與導水的兩重性，構成了礦區(qū)北部的弱透水邊界。2.5.4西部邊界礦區(qū)西部，奧灰?guī)r大都伏于第三系與中、上石炭系之下，僅在石門官莊泉坡一帶地面成帶狀有所裸露，從泉坡往西即與汶河沖洪積砂礫石層相接，構成了泉坡“天窗”。在自然狀態(tài)下，為本區(qū)的泄水區(qū)，沿該方向具有一定的過水

25、能力，但與南部比較，并非主要來水方向。雖然F4斷裂是導水斷層，但由于沒有很好的補給源，而且奧灰?guī)r在此方向上傾的深度較小，滲透性能顯著降低，水質變壞（SO4型），礦化度增高（13克/L），對礦床充水的威脅不大。特別強調的是在F4斷裂的南端與東西向大斷裂相交處有一缺口，巖巖溶裂隙較發(fā)育，地下水豐富，是南部灰?guī)r地下水進入礦區(qū)的主要逕流通道，從西塊段西部礦體各個分段水平施工的探水鉆孔揭露涌水情況得到了證實。2.6地下水動態(tài)變化特征2.6.1周期性變化根據(jù)地水位長期動態(tài)觀測資料,地下水位顯現(xiàn)出周期性變化特征,2004年1月至2006年10月,出現(xiàn)三次低水位值時間段和三次高水位時間段。從低水位開始到高水位

26、出現(xiàn)大約需要半年時間，即礦區(qū)地下水變化周期約為6個月，地下水位變化與大氣降雨關系密切。詳見*礦礦井涌水量與降雨量、地面水文觀測孔水位關系曲線圖（圖2-2）。2.6.2降落漏斗的影響圍與形態(tài)目前，礦區(qū)實際排水量為20000m3/d左右。根據(jù)礦區(qū)地下水長期觀孔資料，礦區(qū)地下水位受大氣降水影響較明顯，高水位出現(xiàn)于雨季，低水位出現(xiàn)于枯水期或旱季，高水位與低水位時間變化周期約6個月，區(qū)地下水位一年最大變化幅度74.3m，最大波幅為11.00m。從2005年3月開始至今，礦坑每天的排水量都是20000m3/d左右，但水文觀測孔的水位都在正常圍波動，礦區(qū)地下水位并沒有因為長期排水而下降，實際上其排水量大致等

27、于礦區(qū)地下水的補給量，地下水補給與礦坑排水基本處在一動態(tài)平衡過程中。依據(jù)地下水位觀資料圈定的地下水位等值線圖可以看出，降落漏斗平面形態(tài)橢圓形，其中以CK99、LX1、LX2和礦坑集中出水點四個觀測孔點為基準，以CK99孔為邊界，以礦坑集中出水點為最低水位，形成一走向近北東450南西向，水力坡度為0.23，長軸長約2000m、短軸長約1000m的橢圓形降落漏斗，降落漏斗的長軸方向代表了地下水的來水方向，即：西部礦體礦床充水主要來自北東、西南方向。2.7地下水的補給、逕流和排泄礦區(qū)地下水的補給、逕流、排泄，嚴格受區(qū)域水文地質條件與礦區(qū)邊界條件所控制。 在自然狀態(tài)下，礦區(qū)地下水的補給，從宏觀上看，以

28、區(qū)域南部灰?guī)r地下水側向補給為主，地下水運動總的趨勢是由南向北，由東向西。南部奧灰?guī)r裸露區(qū)地下水，主要通過八里溝向斜翹起端進入?yún)^(qū)，其中一部分由礦區(qū)東部邊界的南段進入礦區(qū)，而主要量是進入泉河地段以泉的形式進行排泄，余量又通過礦區(qū)東部邊界之北段和杜官莊缺口至杜官莊“天窗”以潛流的形式泄入汶河。詳見*礦礦區(qū)等水位線動態(tài)觀測平面圖2-2。南部寒武系灰?guī)r裸露區(qū)地下水，通過東西向斷裂帶進入礦區(qū)（其中茂盛堂在地段是相對較強的滲透段）。這一方向上的補給量進入礦區(qū)之后，其主量由南而北至牛王泉進行排泄，部分量沿接觸帶折向東，它與礦區(qū)東南方向上的來量匯流，至杜官莊“天窗”排泄。寒武系分布區(qū)的側向來量，是礦區(qū)地下水的主

29、要來水方向。另外，沿東西向斷裂北側灰?guī)r零星出露地段，大氣降水與地表集水將直接滲透補給礦區(qū)、石河滲漏段與西尚莊水庫。從礦區(qū)極強強富水性的含水巖組的平面分布與空間組合關系分析認為，未來礦山礦床的充水水源，主要來自中奧系馬家溝組（Q2m2、Q2m4、Q2m6）純灰?guī)r裂隙巖溶水、礦巖接觸帶水，次為中等富水性（Q2m5）裂隙水與構造帶水。礦床之外的極強強含水巖組主要通過分布在礦區(qū)四周的幾個“缺口”補給礦區(qū)地下。因強含水巖組（層）受中等弱富水的巖組層相隔，垂向滲透速度小于水平方向，因此，礦區(qū)地下水主要以水平方向補給為主。礦區(qū)地下水補給來自南部，出口在西北部的西尚莊，地下水相對較強的逕流帶主要位于礦區(qū)的西南

30、部、西部，以與東北部。需要強調的是，隨著礦井的長期排水，礦區(qū)地下水動態(tài)平衡被破壞，原來的地下水逕流通道和排泄部位，都可能轉變成礦床充水新的逕流通道和補給來源。2.8 礦坑涌水量預測2.8.1對以往礦井涌水量預測的分析1978年9月，省地質局第一地質隊提交的省*鐵礦西尚莊礦區(qū)水文地質勘探報告中，利用數(shù)值法中的有限單元法進行計算，預計了整個礦區(qū)開采時的坑道水量，認為西礦區(qū)的0、號礦體最低疏干水平-300m標高，相應疏干145天，疏干水量50000m3/d，“穩(wěn)定”水量(歷年最大降雨量豐水期)33922m3/d。從目前礦坑的涌水量來看，其預測的水量是符合實際的，但由于-305m水平至-255m水平的

31、采準工程未實施，以后礦坑涌水量可能有增大的趨勢。利用有限單元法進行計算礦坑涌水量預測的精度決定于預測的前提條件是否存在，預測方案是否合理，礦區(qū)參數(shù)是否準確，邊界條件處理、垂向補給的處理是否合理等。下面就這幾方面的影響評價預測的精確程度。（1）假定北部的谷家臺礦區(qū)，東部的業(yè)莊礦區(qū)處于疏干開采狀態(tài)。業(yè)莊礦區(qū)從2001年以來，一直采用井下帷幕注漿的防治水施工方法，堵水率近100%，防治水工程已基本完工；礦山只是為了滿足生產(chǎn)和生活用水的需要，人為鉆孔引水，其排水量一直維持在25003000m3/d，而且這二年中，該礦引水鉆孔的涌水量明顯減少，不得不補打引水鉆孔來保持出水量。同時，谷家臺從98年淹井至2

32、005年初恢復，礦坑幾乎沒有進行排水，現(xiàn)在排水量為30004000m3/d，而且該礦以后也是采用井下帷幕注漿的防治水方法，其排水量也是有限的。因此，這個假設的前提條件不存在。（2）預測方案，按照東塊段先開采疏干，西塊段后開采疏干的方案進行預測。而實際情況正好相反，并且東塊段的巖溶裂隙、溶洞較西塊段更為發(fā)育，而對西塊段預測疏干水量為50000 m3/d，是在東塊段疏干到-150m水平而進行的。因此，這假設條件也是不成立的。（3）對于礦區(qū)的參數(shù)、邊界條件和垂向補給等的處理是否合理，科大<<水文地質條件評價>>已作了分析，在此不再重復。2.8.2采用類比法進行礦坑涌水量預測*

33、鐵礦與業(yè)莊鐵礦、谷家臺鐵礦同屬*盆地，為一大的水文地質單元，都為隱伏接觸交代型的矽卡礦床，礦床充水巖層為灰?guī)r（巖）含水層，巖溶裂隙、溶洞較發(fā)育，地下水靜動儲量較充足，為大水礦山，水文地質條件都屬復雜類型。雖然三個礦山可劃分相對獨立的水文地質小單元，但從業(yè)莊放水試驗來看，*礦與業(yè)莊、谷家臺礦的地下水有一定的水力聯(lián)系。因此，通過業(yè)莊礦和谷家臺礦的礦坑涌水量預測進行類比*礦的礦坑涌水量，相對而言是比較真實的、可靠的和合理的。業(yè)莊鐵礦通過長時間大流量的疏干放水試驗，由中國地質大學經(jīng)有限元、電網(wǎng)模型法預測礦坑-64m水平的涌水量為12萬m3/d左右。谷家臺礦在98年發(fā)生了“712”事件，井下遭遇大突水，

34、最大瞬時突水量達3.8萬m3h，其礦坑涌水量預測應在15萬m3/d以上。由于業(yè)莊、谷家臺礦是巖溶管道流充水的礦床，溶洞、巖溶裂隙發(fā)育，而*礦從目前來看是屬于巖溶裂隙充水的礦床，溶洞不甚發(fā)育，巖溶裂隙較發(fā)育，礦床充水都是來自南部灰?guī)r地下水的補給。通過從巖溶溶洞裂隙發(fā)育程度、灰?guī)r含水層的厚度、滲透系數(shù)、單位涌水量、靜水壓、地下水靜動量、補給方向等方面進行對比，我們認為*礦西部礦體在疏干到-305m水平時的最大礦坑涌水量為5萬m3/d，是比較符合實際的。 礦坑涌水量的計算預測是否準確與對礦區(qū)、礦床水文地質條件的正確認識程度有關，與設定的模型、公式、參數(shù)等諸多因素有關，而且這些因素又是相輔相成的。*礦

35、西部礦體礦坑正常涌水量可按33922m3/d考慮，突發(fā)災害性涌水量可按5萬m3/d考慮。綜合上述，礦區(qū)南部、東部、北部三面被弱透水邊界環(huán)繞，可作為一相對獨立的水文地質單元。礦體頂板為巖含水層，巖溶裂隙、溶孔較發(fā)育，地下水動靜儲量較充足，含水層富水性極強強，其補給性較好，地下水具有較高的水頭壓力，礦山排水疏干有產(chǎn)生大面積地面塌陷、沉降的可能，水文地質邊界復雜，礦坑涌水量預測達到5萬米3/日，其礦區(qū)水文地質條件為復雜類型。3西部礦體礦床頂板圍巖水文、工程地質特征31西部礦體的圍巖情況西部礦體是指*礦西塊段的I-2號礦體，其分布在勘探線8#至10#之間，長度約230m，走向為NE400左右，垂向上分

36、布在-200m至-350m之間，垂高在100m以上，該礦體形狀為“胃狀”，中部水平最大厚度達100 多m，該礦體的周邊幾乎全部被巖含水層所包圍，只有少量部位與閃長巖或矽卡巖相連，但上盤巖的厚度只有數(shù)米至20米左右，再外是規(guī)模大的閃長巖隔水巖體，底板巖厚度在50m圍變化，巖溶裂隙普遍發(fā)育，在-305m水平采準工程施工過程中應預防底板突水的可能。32西部礦體采準工程中的涌水情況現(xiàn)西部礦體的主體開拓工程從-205m水平至-305m水平已基本到位，并在-205m水平至-255m水平回采了幾個礦房，在西部礦體采準工程中的涌水情況詳見下表3-1，概括起來礦坑涌水有以下特點：（1）上盤礦巖接觸帶涌水：3#穿

37、脈線的上盤礦巖接觸帶揭露后涌水最大達270m3/h，并伴隨泥石流涌出；-205m水平上盤11#、12#礦房冒落帶涌水達300 m3/h左右，以與-205m水平上盤14#礦房冒落帶瞬時涌水達80 m3/h左右；在采準工程揭露上盤礦巖接觸帶附近時，基本上都能見到少量涌水或滲水，在接觸帶和巖中施工的巷道基本都是潮濕、滴水和涌水的狀態(tài)；在對上盤頂板巖含水層施工的探水注漿鉆孔情況來看，巖溶裂隙發(fā)育，含水豐富，鉆孔見水率高，單孔涌水量大（最大為100 m3/h）；從出水點分布情況來看，水點有成帶狀或線狀分布的特點；并且，由于圍巖的工程地質條件較差，遇水有軟化膨脹的特點，出水點的水量常有突然變小或變大的現(xiàn)象

38、 。 （2）下盤礦巖接觸帶涌水：礦房下盤圍巖大多為巖，夾有少量閃長巖或矽卡巖，在-205m至-255m分段水平的下盤運輸巷都在巖，巷道大多是潮濕、滲水和涌水的狀態(tài)；在-255m水平下盤運輸巷8#勘探線以東見有冒落涌水點，涌水量為270 m3/h左右；在-305m水平原下盤運輸巷見有冒落涌水點，涌水量為270 m3/h，導致巷道改道掘進；在-305m水平下盤運輸巷、3#、4#和5#穿脈巷掘進過程中，下盤礦巖接觸帶巖溶裂隙十分發(fā)育，含水豐富，鉆孔見水率高，單孔涌水量大（100 m3/h）；由于礦體底板是巖，在-305m水平下盤運輸巷掘進過程中底板涌水，涌水量為80 m3/h。（3）其它地段涌水：3

39、#人行設備斜井附近與-255水平的12112礦塊上盤礦房電耗道見溶洞，有少量滲水；礦房-243鑿巖巷道見三個較大溶洞，未見水；在主井附近閃長巖多處見裂隙涌水，最大涌水量一般小于20m3/h。33礦體頂板圍巖構造巖溶裂隙發(fā)育特征根據(jù)礦區(qū)水文地質勘探報告和現(xiàn)有的巷道鉆孔資料分析，礦床頂?shù)装鍘r含水層巖溶裂隙發(fā)育，含水豐富，是直接威脅礦床安全開采的充水巖層，其巖溶裂隙發(fā)育分布規(guī)律為：垂直方向在-200m和-300m二個水平較其它水平更發(fā)育，主要由于在-200m水平附近，巖水平厚度突然變薄，被閃長巖和礦體侵入，而在-300m水平，礦體突然變薄，被巖和閃長巖侵入，都是構造多級活動導致該接觸帶巖石破碎、裂隙

40、發(fā)育，形成一條富水性強、導水性好的地下水主逕流通道；在水平方向上，在礦體下盤礦巖接觸帶、礦床西南和西側，以與礦體上盤礦巖接觸帶，巖溶裂隙十分發(fā)育，富水性強，導水性好，礦坑絕大部分的涌水點都分布于此，是礦區(qū)地下水進入礦坑的主要逕流通道，也是礦床防治水的重點地帶。特別是在-200m和-300m水平左右，是礦體的頂、底板，礦體頂、底板巖通常有閃長玢巖、矽卡巖等穿插，巖脈附近的巖較破碎，巖脈本身具有松軟、易風化、穩(wěn)固性差的工程地質特征，易發(fā)生冒頂塌方，并伴隨泥石流和突大水的危險。礦巖上下盤接觸帶是巖含水層中的地下水進入礦床的主要逕流通道，礦巖上、下盤接觸帶的走向大致是近北北向或近東西方向。從巷道揭露和

41、探水鉆孔取芯的情況分析，礦體頂板巖含水層構造裂隙的走向大致為北東300左右，傾角為700左右，傾向西北。在-255m水平至-205m水平下盤運輸巷的西南端掌子面探水鉆孔注漿施工過程中情況表明，北向的巖溶構造裂隙發(fā)育，含水十分豐富，水力聯(lián)系好。并且，從歷年的礦坑排水量與地表水位觀測孔動態(tài)關系而繪制的降落漏斗曲線圖可知，在西部礦體形成了長軸方向為北東南西、短軸方向為北西南東的疏干降落漏斗曲線圖，也進一步說明了礦區(qū)外圍地下水進入礦床的主要逕流方向是北東南西向，其構造巖溶裂隙的走向也應是以北東南西向為主。34頂板圍巖地下水分布規(guī)律礦體頂板地下水主要是沿構造巖溶裂隙和接觸帶分布，根據(jù)大量的資料和現(xiàn)場調查

42、分析，礦體頂板地下水有以下分布規(guī)律。 （1）地下水分布在礦體與閃長巖、矽卡巖的接觸帶附近，一般來說，水量較小，水點較分散，但由于風化的閃長巖和矽卡巖有遇水軟化的特點，易發(fā)生冒落片幫的現(xiàn)象，應與時進行支護，對采準工程威脅不大。（2）地下水分布在礦體與巖、閃長巖或矽卡巖的接觸帶附近，開始時，水量較小，隨著地下水的沖刷和閃長巖或矽卡巖的軟化膨脹，巖含水層中的巖溶裂隙水直接進入礦坑，導致涌水量突增，并伴隨著泥石流，如-205m水平上盤11#、12#礦房冒落帶涌水（300 m3/h）涌泥，-255m水平3#穿脈巷涌水（300 m3/h）涌泥，-305m水平原下盤運輸巷涌水（200 m3/h）涌泥，都是這

43、種情況。其造成后果較為嚴重，對礦山的正常安全生產(chǎn)有很大的影響，現(xiàn)在礦坑大的出水點都是如此。（3）地下水分布在礦體與巖的接觸帶附近，是外圍地下水通過巖含水層中的構造巖溶裂隙進入礦坑中主要逕流通道，含水豐富，靜動儲量較大，水壓較高，涌水量大，如各個分段水平的下盤運輸巷的西南端探水鉆孔涌水（目前單孔最大涌水量為100 m3/h），-305m水平下盤礦巖接觸帶超前探水鉆孔涌水，以與-205m水平11#、12#礦房頂板巖中探水注漿鉆孔涌水，其造成的后果最為嚴重，對礦山安全生產(chǎn)最為不利，甚至產(chǎn)生突水淹井的可能，是防治水工程的重中之重。35水力聯(lián)系通過在-205m水平11#、12#礦房冒落帶各個出水鉆孔（點

44、）的關（放）水試驗，和在-205m水平至-255m水平下盤運輸巷的西南端探水鉆孔的群孔關（放）水試驗，以與在-305m水平下盤運輸巷掘進過程中涌水等試驗資料分析，礦床的各含水帶有以下的水力聯(lián)系特征。（1）礦體上盤接觸帶含水帶與礦體頂板巖含水層的地下水水力聯(lián)系較為密切，但由于閃長巖、矽卡巖具有隔水作用，只要確保其穩(wěn)定或與時支護，巖中的地下水是不易進入礦坑的。-205m水平12#、14#礦房冒落涌水涌泥和-255m水平3#穿脈巷冒落涌水涌泥都是人為破壞其穩(wěn)定性，導致巖中的巖溶裂隙水進入礦坑的。（2）各水平分段下盤運輸巷的西南端巖含水帶與礦體上盤接觸含水帶的地下水水力聯(lián)系不明顯。在-205m水平至-

45、255m水平下盤運輸巷的西南端探水鉆孔的群孔關（放）水試驗過程中，冒落帶與探水鉆孔的涌水未見變小，但個別鉆孔的水變混，這一點還需進一步證實。（3）各水平分段下盤運輸巷的西南端巖含水帶與礦體下盤接觸含水帶的地下水水力聯(lián)系較為密切，通過對其探水鉆孔注漿堵水，下盤運輸巷的一些出水小裂隙大都被封堵。(4)礦體頂板巖含水層與各水平分段下盤運輸巷的西南端巖含水帶的地下水水力聯(lián)系情況不清楚，從-205m水平各出水孔（點）情況分析，北東南西方向的構造巖溶裂隙較發(fā)育，含水豐富，而這兩含水帶實際上是同一含水層，只是在局部水力聯(lián)系不是很順暢。隨著防治水工程的開展，定能發(fā)現(xiàn)其水力聯(lián)系程度?？傮w來說，西部礦體礦坑各出水

46、點的來源是頂板巖含水層中的巖溶裂隙水，主要構造導水裂隙的走向是北東南西向，各出水孔（點）都與之有關，有著或多或少的水力聯(lián)系。36頂板圍巖富水性分區(qū)從井下各出水點和已施工的探水注漿鉆孔的情況分析可知：西部礦體礦床按涌水量大小可劃為三個區(qū)。（1）強富水區(qū)（單孔涌水量50 m3/h以上）主要有三塊地段：一是-205m水平上盤接觸帶附近，二是-305m水平下盤接觸帶附近，三是各分段水平的西南端。（2）次富水區(qū)（單孔涌水量2050 m3/h）主要有各個分段水平的上、下盤接觸帶，各分段水平的西側和各分段水平的南側。（3）弱含水區(qū)（單孔涌水量20 m3/h以下）其它地段為弱含水區(qū)。37頂板圍巖工程地質特征（

47、1）閃長巖()閃長巖是礦區(qū)巖漿巖之一。產(chǎn)狀向北、西、南方向傾斜。閃長巖、矽卡巖化閃長巖、蝕變閃長巖未受風化的閃長巖屬較堅硬類巖石，抗壓強度R=60.753109.43Mpa，裂隙少發(fā)育, 巖體堅固性完整性較好,巷道不需支護施工，建成的巷道穩(wěn)定性較好，尚未出現(xiàn)帽頂跨幫現(xiàn)象，輝石閃長巖與含黑云輝長巖等脈巖，分布有限，對巷道的穩(wěn)定性影響程度小。高嶺土化蝕變較強的閃長巖巖，巖體破碎，巖石松軟呈土狀，工程強度極低，主要分布于礦體頂板，厚度不穩(wěn)定，無規(guī)律性，該類巖石構成的礦體頂板穩(wěn)定差，易生井巷冒頂事故。（2）矽卡巖帶矽卡巖往往與巖接觸，形成矽卡巖帶，該帶厚度與產(chǎn)狀極不穩(wěn)定，矽卡巖帶羽狀節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石

48、較礦碎，巖石松軟。巖石工程強度低，在該類巖石中掘進或采礦應采取支護開采或采取防措施。（3）巖巖是礦體主要圍巖之一，R=44.45133.9Mpa，該巖石工程強度較高，井巷壁穩(wěn)定。礦巖接觸帶大多為風化的閃長巖和矽卡巖，結構松散，強度低，且有遇水軟化膨脹的特點，總體來看，礦體頂板圍巖的工程地質條件差。4頂板帷幕注漿方案的確定41礦區(qū)帷幕注漿堵水國外現(xiàn)狀 我國幅員遼闊，灰?guī)r分布廣，巖溶礦床水文地質條件復雜，單純采用疏干降壓方法，不僅排水費用高，而且易引發(fā)地面塌陷、地下水資源枯竭等嚴重環(huán)境問題，如水口山鉛鋅礦、凡口礦、泗頂鉛鋅鐵礦等，為此，我國礦山防治水工作者借鑒水電大壩灌漿經(jīng)驗開發(fā)出礦區(qū)注漿帷幕堵水

49、技術。經(jīng)過近40年實踐、發(fā)展，我國礦區(qū)帷幕注漿堵水技術已步入實用階段，日臻成熟。目前我國對礦山地質災害已引起高度重視，可以說，帷幕注漿堵水技術必將成為大水礦山防治水的首選技術。 國外的礦區(qū)注漿帷幕多為第四系表土層中的淺截帷幕，且大部分是用鉆銑法或鏟挖法施工的地下防滲墻，與我國的深大帷幕比較，自不可同日而語。可以說，從礦區(qū)帷幕的應用圍、帷幕規(guī)模，以與所獲得的經(jīng)濟效益、社會效益等方面來衡量，我國獨創(chuàng)的礦區(qū)帷幕注漿堵水技術均處于世界領先水平。 目前礦區(qū)地面注漿帷幕國外已有近20個工程實例，而井下頂板注漿帷幕則罕見報道，兩者在堵水率與安全性方面，均有明顯區(qū)別，前者距采區(qū)有一定距離，不受采礦工程所影響，

50、要求有一定的堵水率即可，而且幕有完善的排水系統(tǒng)，不存在突水淹井的威脅；而后者緊貼礦體，要求堵水率高達90%以上，并且不被采礦活動（爆破、沉降等）所破壞，同時確保不發(fā)生突水淹井事故，因此其技術難度可想而知。 井下頂板帷幕注漿作為大水礦山防治水的一種新技術，在我國已開始進行試驗研究，采用該技術有一定的適用條件，主要有：礦體相對集中、頂（底）板為富水層，涌水量較大，如采取疏干方法易引起地面塌陷、地下水資源枯竭等環(huán)保問題，甚至使礦山因排水負擔過重而難以為繼。*業(yè)莊鐵礦是采用井下帷幕注漿的第一個礦山，井下帷幕注漿工程已基本完工，其堵水率高達100%，堵水效果十分好，現(xiàn)正在回采護頂?shù)V柱，取得了很好的經(jīng)濟效

51、益。42頂板帷幕注漿的必要性與可能性 *鐵礦為大水巖溶礦床，日最大涌水量達5萬方，是2003年正式試投產(chǎn)的中型礦山。這幾年礦山主要是采用以疏干排水為主、局部注漿為輔的防治水方法。經(jīng)過近四年的排水，礦區(qū)的地下水位變化幅度較小，特別是近兩年正常排水（排水量為2萬m3/d）后，水文觀測孔的水位卻沒有變化，礦坑的排水基本上等于其動態(tài)補給量，靜儲量沒有消耗。如果要把地下水降到安全采礦的要求，必順加大排水能力，其結果必然使礦區(qū)地下水位下降，形成圍較大的降落漏斗。因此采取疏干排水為主的防治水方案，必將破壞礦區(qū)地質環(huán)境，消耗地下水資源，引發(fā)工農(nóng)矛盾并大幅增加礦山排水負擔，致使礦床無法開采。如采取地面帷幕注漿防

52、治水方案，由于巖含水層埋藏較深，礦床進水通道多而寬闊，其結果勢必導致工程投資高昂，且堵水效果不好，從而無法保證采礦安全生產(chǎn)，并存在突水隱患。因此，研究既能保護礦區(qū)地下水資源，又能保證安全高效開采礦床的防治水方案已勢在必行。要滿足上述目的，只有在礦體頂板形成一定厚度的連續(xù)人工隔水層，這樣井下頂板帷幕注漿將是*鐵礦必然的選擇。43礦山具備頂板帷幕注漿的條件*鐵礦雖然是投產(chǎn)不久的新建礦山，但進行了大量的地質勘探，有比較豐富的地質資料，對分析研究礦區(qū)礦床水文、工程地質條件，制定技術可行、經(jīng)濟合理的防治水方案有很大的幫助。西部礦體相對集中，頂板巖含水層為礦床充水巖層，巖溶發(fā)育分布有一定的規(guī)律，其富水區(qū)主

53、要分布在礦床的西部和礦巖上下盤接觸帶，地下水水力聯(lián)系較密切，為實施井下帷幕注漿，保證其堵水效果，已具備了井下帷幕注漿的技術要求；同時，在西部礦體各分段水平已實施了大部分的運輸大巷和穿脈巷道，為布置探水注漿鉆孔和加密注漿鉆孔的實施具備了條件。目前，礦山已制定了詳細的防突水預案，具備了日排水量5萬多m3的能力，為確保礦山安全開采，提供了強有力的保障；并且在與地下水害的斗爭中，培養(yǎng)了一支設備配置較好、實踐經(jīng)驗較豐富、能解決實際問題的防治水隊伍，為掌握更先進的治理方法奠定了基礎。44頂板帷幕注漿技術路線 本項防治水科研工作的主要任務是如何在井下建造高堵水率的頂板注漿帷幕，且在其保護下安全高效地將礦體解

54、放出來。為達到堵水率高且安全可靠的目的，首先應分析前期勘探鉆孔的水文工程地質資料與巷道鉆孔揭露的情況，并進行必要的探水注漿鉆孔工作，從宏觀上掌握礦體頂板的水文地質特征，然后分析對比后確定適宜的頂板帷幕注漿方案。頂板注漿帷幕阻水能力介于地面注漿帷幕與大壩注漿帷幕之間，應采用雙排孔布置或縮小孔距的加密注漿方式，根據(jù)*鐵礦實際情況，可采用縮小孔距、縱橫交錯布孔的加密注漿方式，鉆孔綜合控制網(wǎng)度大致在5m×6m左右，可滿足帷幕堵水率要求。因此為了在礦體頂板形成由縱橫交錯鉆孔控制的加密注漿網(wǎng)絡，頂板帷幕注漿應分兩階段實施，即前期工程、后期工程。 （1）前期工程：首先繼續(xù)保持對地表水文觀測孔按原來

55、的密度進行水位觀測，并在適當位置增加12個水位觀測孔，逐漸完善礦區(qū)地下水動態(tài)觀測網(wǎng)。同時制定安全技術措施和相關的技術規(guī)程，確保井下有足夠的排水能力，保證井下應急疏散系統(tǒng)的正常使用。結合礦山的現(xiàn)狀，對西部礦體-255m水平以下的開拓工程采用超前探水注漿方法，查明礦巖的邊界、巖巖溶裂隙發(fā)育與富水性等情況，并確保巷道掘進過程中的安全。同時在西部礦床的西部、南部與頂部實施礦體的近水平法向探水注漿孔（網(wǎng)度為10m*12m），開展井下頂板群孔關（放）水試驗與注漿工作，有條件時進行井下群孔注漿，充分弄清礦體頂板水文、工程地質特征，達到基本封堵地下水主逕流通道的目的，為后期工程打好基礎。 （2）后期工程：前期

56、工程完成后，根據(jù)水平探水注漿鉆孔揭露的資料和研究分析，在巖巖溶較發(fā)育的地段、地下水相對豐富的區(qū)段、地下水進入礦坑的主逕流帶以與一些可能存在的含水盲區(qū)進行加密探水注漿工程，其鉆孔方向與前期的水平探水注漿鉆孔的方向在空間上大致垂直，主要是封堵平行于穿脈水平探水鉆孔方向的導水裂隙，最終在礦體頂板形成有一定厚度的人工注漿蓋層（井下防滲帷幕）。帷幕形成后，對其堵水效果進行檢測，如達到安全采礦要求，即可進行對礦房的開采，在采準與崩礦過程中，如出現(xiàn)涌水，仍應采用直接堵漏法進行封堵，以確保帷幕長期安全使用。 頂板帷幕注漿作為大水礦山防治水的一種新技術，應解決如下關鍵技術：·頂板（注漿蓋層）突水機理&

57、#183;注漿帷幕厚度的確定·頂板群孔關（放）水試驗·頂板群孔注漿技術·頂板加密注漿技術·注漿帷幕效果檢測45頂板帷幕注漿方案的確定*鐵礦是巖溶大水礦山，原來采用以疏干排水為主、局部堵水的防治水方法。要把礦區(qū)地下水位疏干到安全采礦的水平，在現(xiàn)有的條件下是無法實現(xiàn)的；同時，在局部地段采用探水鉆孔注漿方法，雖然能暫時解決生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的涌水問題，但沒有把地下水趕到安全采礦的圍之外，如-205m水平12#、14#號礦房出現(xiàn)頂板冒落涌水，就是這個原因。從*礦多次與科研院校合作研究的項目來看，其重點主要是針對礦區(qū)的水文地質條件的研究，對礦床水文、工程地質特征的研究

58、很少。礦床頂板帷幕注漿是以堵水為主，排水為輔的防治水方法，其研究的重點是頂板巖含水層構造巖溶裂隙發(fā)育分布規(guī)律、地下水運動分布規(guī)律、水力聯(lián)系、富水性、地下水主要逕流通道等水文、工程地質特征；通過布置設計穿脈水平探水鉆孔注漿工程和頂板加密注漿工程，揭露查清其水文地質特征，并進行縱橫交錯的鉆孔注漿，最終在礦床頂板形成一定厚度的注漿蓋層（井下注漿帷幕），為礦山的安全高效開采提供技術保障。4.5.1穿脈水平探水鉆孔注漿工程穿脈水平探水鉆孔注漿工程是礦床井下圍巖帷幕注漿的前期工程。在認識、分析、研究現(xiàn)有地質資料的基礎上，根據(jù)*礦的采礦生產(chǎn)現(xiàn)狀與防治水工程實施的情況，按照一定的網(wǎng)度設計布置沿穿脈巷道方向的水平探水注漿鉆孔，其目的作用主要是：（1）通過鉆孔揭露的地質情況，確定各個水平分段礦體、礦巖的地質邊界；（2）基本查清巖含水層的巖溶裂隙發(fā)育情況，構造裂隙的產(chǎn)狀、規(guī)模、性質等，以與地下水賦存程度