老挝万象钾盐矿井筒施工防水治水方案探讨.docx

3老挝万象钾盐矿井筒施工防水治水方案探讨李洪波(中篮连海设计研究院 江苏 连云港 222004摘要 :老挝万象钾盐项目 ,在建的矿井穿过极易溶于水的光卤石及石盐岩岩层 ,为了确保井筒施工安全以及矿山的生产的正常进行 ,在施工过程中采取了一系列防水 、堵水 、治水的技术措施 ,在地面设置防水井筒 ,进行地面预注浆 、 井下工作面预注浆 、井筒壁后注浆 、设置截水系统等 ,取得了良好的效果 。关键词 : :地下钾盐矿 ; 井筒施工 ;防治水技术中图分类号 : td262 . 62文献标识码 :b0 引言老挝万象平原钾镁盐矿区 ,含盐面积约 3000 k m2 ,资源储量丰富 , 经济前景巨大 。目前 , 云天 化集团控股的中寮矿业投资开发有限公司在老挝 建设年产 65 万 t 光卤石原矿 ,5 万 t 优质氯化钾 的试验性项目 ,项目建成投产后对我国在老挝建 立钾肥基地 ,大规模地下开采光卤石有重大的意 义 。该钾矿设计采用竖井开拓 ,矿井筒穿过光卤 石及石盐岩层 ,而本次的主要开采对象为极易溶于水的光卤石矿 ,一旦地表水及第四系孔隙水沿 井壁下渗 ,不仅对井筒的安全造成威胁 ,井壁质量 变差 ,而且对光卤石矿床造成破坏 ,影响矿山生产 与安全 ,因此搞好井筒防治水不仅关系到井筒的 安全施工 ,也关系到本项目能否安全顺利建成投 产 ,所以做好该矿井筒施工防治水工作十分重要 。1 工程地质条件1 . 1 地层及岩土特性距离副井西北 方向 40 m 处 , 施 工了 一个 深381 m 的 t2 工程地质勘察钻孔 ,从钻孔柱状图可 知 :03 . 46 m 为第四系松散体粉质粘土 ,上部裸 露于地表的岩土特征为浅黄 、浅灰色粉土 ,结构松 散 、潮湿 ,下部主要为冲积物 ,岩性为紫红色 棕红色粉土 ,土中夹杂碎石 ; 3 . 46 132 . 39 m 主要 为第三系碎屑岩泥岩岩组 ,中间夹杂两层薄石膏 层 ,该层岩性以粉砂质泥岩 、含粉砂泥岩等为主 ,岩石节理裂隙发育 ,岩体完整性局部较差 ;132 . 39229 . 66 m 和 329 . 54 381 . 01 m 主 要 为 石 盐 岩 、泥质石盐岩和含石盐泥岩 ,中间夹杂一层薄石 膏层 ,该层易碎 ,性脆 ,易溶于水 ,节理裂隙中等发 育 ;229 . 66329 . 54 m 为钾镁盐层 , 岩性为浅白 色 、无色 、灰白色 、橘红色等块状光卤石岩 ,致密 、 块状构造 ,易溶于水 、极易溶解 。1 . 2水文地质条件参照 t2 工程地质勘察钻孔及报告可知 : 090 . 1 m 共有两段含水层 ,为第四系松散孔隙含水 层组 ( q) 和古近系班塔博组碎屑岩裂隙含水层组 ( e1 - 2 bt ) 。第四系松散孔隙含水层组 ( q ) 主要为 大气降水补给 ,并与下部的风化带裂隙潜水水力 联系密切 ,抽水试验测得单位涌水量 0 . 061 . 26l / s. m ,渗透系数 5 16 m/ d , 富水性中等偏弱 。 古近系班塔博组碎 屑岩 裂隙 含 水层 组 ( e1 - 2 bt ) 主要赋存风化裂隙潜水和部分构造裂隙承压水 , 抽水试验测得单位涌水量 0 . 050 . 14 l / s m , 渗透 系 数 0 . 10 3 . 80 m/ d , 富 水 性 弱 中 等 。90 . 1 132 . 39 m 为 盐上 基 岩隔 水层 组 , 抽 水 试 验 ,降深 55 . 27 m ,流量 0 . 000145 l / s ,单位涌水 量2 . 60 10 - 6 l / s m ,为隔水层 ,其处于相对封 闭状态 ,又不具备补给赋存地下水的条件 。132 .39 m 以 下 为 古 近 系 盐 岩 不 含 水 层 组 ( e1 t g1 - 1 、2 - 1 、3 - 1 ) ,为中 、厚层状石盐岩 、钾镁盐岩 ,由于 盐岩独特的物理力学性质和水理性质 ,导致其本3收稿日期 :201020821529 技术经验 im &p 化工矿物与加工2011 年第 5 期身既不含水 ,又不能隔水 。坑道旱采时 ,厚度较薄地带会因爆破等外力作用在坑道四周及上覆围岩 中产生一些裂隙 ,裂隙一旦穿过隔水层与上覆含 水体连通 ,则会形成水的通道 。2 立井井筒施工防治水的技术措施根据井筒各自不同的地质及水文地质条件 ,有针对性的选择不同的防治水措施 ,可以更加有 效地解决掘井期间井筒涌水的问题 。目前国内外通常做法主要有以下几项 :a . 探 :在井筒掘进过程中 ,先探后掘 ,在主要 含水层揭露前 ,必须探出含水层位置 、涌水量 、水压后 ,再有计划的放水 、堵水 。b . 堵 :立井井筒施工 ,当通过涌水量大于 10 m3 / h 的含水层时 ,应采取注浆堵水等治水措施 ,或利用充填加固注浆堵水技术 。c . 截 : 采用截水槽 , 将水截住不让其继续下 流 ,之后用软管导入其下方截水水仓中 ,再排至地面 ,这样既节约排水费用 ,又减轻了工作面的排水 压力 。d . 封 :在井筒施工后由于漏水较大或有集中 出水点 ,致使施工困难或不符合质量标准时 ,采用壁后注浆 ,达到封堵的目的 。e . 导 :在井壁有出水点及漏水的地方埋设胶 管 ,将水导出 ,防止涌水沿井筒内外壁下渗 ,影响 井筒质量 ,同时也为井筒壁后注浆创造良好的条件 。3 针对该工程防治水措施该项工程设计要求永久支护后的井壁不能渗 漏水 ,但由于井筒较深且要穿过多种不同岩层 (包括多层含水层及易溶石盐岩 、钾镁盐层) ,同时水 文地质条件复杂 ,施工中随时会遇到不良的岩层 , 而且会出现较大涌水危险 。针对本工程的特点 ,为提高工程质量 ,确保施工安全 ,改善作业环境 ,加快井筒施工速度 ,对井 筒施工中可能出现的涌水 , 实 施“探 、堵 、截 、封 、 导”等综合治水措施 。对含水岩层和可能有较大 涌水的岩层则采用预注浆封水的方法施工 。对井 壁混凝土浇灌后 有可 能 出现 渗水 处 采用 壁后 注浆 ,对井筒工作面涌水进行预注浆的施工方法 。 具体实施措施如下 :3 . 1 地面防水措施a . 井架安装好以后 ,在井架顶部和周围铺设30 1 . 5 mm 的薄铁板 , 防止雨季施工中雨水流入井筒 ;b . 井筒下掘前 , 在 井口 周 围 30 m 直 径范 围 内浇灌混凝土地坪 ,以防雨水和地表生产 、生活用水渗入井下 ,地坪混凝土强度标号为 c20 ,支护厚度为 200 mm ;c . 在井筒 30 m 直径外砌筑排水沟 ,把地表水 引至远处河沟内 。排水沟深度 600 mm ,宽度 500 mm ,采用 150 mm 厚混凝土进行浇灌 。3 . 2井筒地面预注浆 根据工程地质勘察报告提供的地质及水文地质资料 ,结合工程实地踏勘可以知道 ,施工中井筒 会出现一定的涌水量 ,为了确保施工安全和加快 工程施工进度 ,必须在井筒下掘之前在井筒周边 实施预注浆 。注浆深度确定为地面下 100 m ,采用双排式单液帷幕注浆 。具体施工方法 : t xu2200 型钻机 钻孔 ,2mj23/ 40 注浆泵注浆 ,钻一个孔注一个孔 的浆 ,当出现钻孔壁因岩石破碎而塌坍时 ,采用分 段法注浆 。注浆前在井筒中心先打一个钻孔 ,此孔专为 排水之用 ,同时 ,也可以在注浆前把地下水抽出 , 降低水位有利益注浆 ,注浆工作结束后再继续将 水全部抽出 ,以利于干井作业 ,确保安全施工和加 快施工进度 。注浆钻孔直径为 100 mm ,孔间距为 2 m ,采 用双排式帷幕注浆 ,排孔呈梅花状布置 ,排间距为2 m ,内排距离井筒掘进岩壁为 2 m 。采用单液注 浆施工 ,注浆材料为 425 号普通硅酸盐水泥 ,水灰比为 1 1 ,注浆压力为 23 m pa 。3 . 3 井下工作面预注浆在井筒掘砌施工中 ,当遇井筒涌水量较大而 无法正常掘进作业时 ,采用工作面预注浆的方法 施工 。注浆深度视实际情况现场决定 ,首先钻超 前钻孔探明水压 、涌水量及含水位置 ,按设计要求 预留止水岩帽或浇灌混凝土止浆垫 ,然后从工作 面钻孔注浆 ,形成帷幕 ,再进行井筒施工 。井下掘砌施工中的防水注浆要采用双液注 , 即水泥2水 玻 璃 浆 , 水 玻 璃 按 水 泥 用 量 的 5 % 加 入 。3 . 4 井筒壁后注浆在井壁浇灌混凝土施工后 ,局部地段会因多技术经验 im &p 化工矿物与加工2011 年第 5 期种因素而产生渗透水 ,当井壁漏水量超过 5 10m3 / h 或集中出水点出水超过 0 . 5 m3 / h 时 ,采取 壁后注浆的方法把水堵住 、封住 ,具体方法是 :用 yt228 凿岩机在已浇灌的混凝土井壁上 打注浆孔 ,孔深和孔距等技术参数跟据现场实际 情况决定 ,一般宜采用水泥2水玻璃相配合的双液 注浆 。3 . 5设置截水系统 由于盐岩和钾盐极易溶水的特性 ,为防止地表水及第四系孔隙水沿井筒内外壁向下渗流 ,造 成混凝土壁后空洞 , 甚至破坏矿体 , 影响生产安 全 ,建议在井口下 - 100 m 隔水层中设置截水系 统 ,在上部井壁适当部位设截水槽收集沿井筒外 壁渗流下来及接茬处渗漏出来的水 ,将其导入截 水仓用水泵排至地面 。4 结语a . 老挝万象地区多雨 ,井下水的主要来源是 表土层水的渗透 ,因此要对地面井口附近浇灌混 凝土地坪 ,井口周围砌筑防洪排水沟 ,井架加盖防 雨蓬等措施 ,以减少井筒周围含水层补给 ,防止井 筒上方漏水 。b . 地面预 注 浆 是 在 地 面 钻 孔 注 浆 , 封 堵 裂 隙 ,胶结加固松散透水围岩 ,可以在井筒开挖轮廓 线之外 ,形成一个封闭的隔水帷幕 ,并且注浆深度 达到地下隔水层 ,将水源隔离在井筒之外 ,有效改 善井筒施工条件 。c . 在井筒掘进过程中 ,要坚持“先探后掘”的 原则 ,采用“短掘短砌 、探注结合”交替作业方式 , 这样在井筒揭露含水层之前 ,封堵出突水口 ,减少井筒涌水量 ,保障井巷施工安全 。d . 由于该工程的特殊性 ,为确保在下段井筒施工中不让井壁淋水进入浇筑混凝土中而影响井壁混凝土质量 ,且防止出水段因井壁漏水导致壁 后围岩形成空洞 ,预防下部揭露含水层出现大的涌水 ,对井壁淋水或集中出水点采用壁后注浆 ,以 满足施工要求 。e . 实践证明 , 及时掌握井筒水文地质情况 , 在施工过程中有针对性选择防治水措施 ,可有效 地解决井筒涌水问题 ,提高井筒质量 ,减少涌水对 矿床的危害 ,真正做到防患于未然 。5参考文献 1 gbj - 90 . 矿山井巷工程施工及验收规范 s . 2 郭金明 ,刘先玉. 立井井筒的施工综合防治水技术 j . 建井技 术 ,2007 ( 5) . 3 采矿设计手册编委会. 采矿设计手册 ( 井巷工程卷) m . 北 京 :中国建筑工业出版社 ,1986 . 4 采矿工程设计手册编委会. 采矿工程设计手册 ( 中卷) m . 北 京 :煤炭工业出版社 ,2003 .preve ntio n a nd co nt rol of wat e r fo rs haf tco n st r uctio n at vie ntia nepo t a s h mi ne , l ao sl i ho ng2bo( china bl uesta r l ehigh engineering co rp .l ia nyunga ng j ia ngsu 222004 ,china)abstract :to en sure saf et y co n st r uctio n of shaf t acro ss ea sil y wat er2sol uble ca r nallitit e bed a nd rock salt bed i n t he under gro und po t a sh p roject i n vientia ne , l ao s , a serie s of mea sure s fo r wat er2 p roof a nd wat er2co nt rol were t a ken i n t he p roce ss of co n st r uctio nof t he shaf t , i ncl udi ng surf ace wat er2p roof well , surf ace p re2 gro uti ng , p re2gro uti ng to mi ne wo r ki ng surf ace , po st2gro uti ng to wall of t he shaf t , set ti ng up cut2wat er syst em.key words : under gro und po t a sh mi ni ng ; co nst r uctio n of shaf t ;p reventio n and co nt rol of wat er题组对该地区卤水资源 进行了全面