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[摘 要]本文主要描述敦德铁矿3568平硐工作面正前方空区特大涌水处理过程，以高原冰川为补给水源的裂隙水处理提供相关经验。
[关键词]空区；堵水；拱架；超前槽钢棚
中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）21-0187-01
一、3568平硐区域地质及地理描述
施工区位于西天山中部，构造位置位于伊犁微板块东北部，在石炭纪期间，本区与北侧的博罗科努构造岩浆带同属岛孤带，分布有大面积的钙碱性火山岩套和钙碱性花岗岩，该岛孤带形成于伊连哈比尔尕古洋盆向南侧的B形俯冲过程，俯冲带的位置大体上位于以巴音沟蛇绿岩套为代表的北天山蛇绿岩带所在的位置。在二叠纪期间，本区即西延的阿吾拉勒地区出现了裂谷化过程，产生了数量较多的双峰式火山岩和A型花岗岩。施工区域无大的构造。
施工区属中高山区，总体北高南低，3480～4500米，比高500～1000米，属高山深切地貌。区内属高寒地带，气候寒冷，变化无常。施工区主要以降雪降雨天气为主，降水丰沛是本区气候的特点。本区年降水量1059.5毫米，日平均降水量为2.9毫米，最大降水量为146毫米，蒸发量452毫米左右，5月下旬-10月中旬降水较多，7-8月的蒸发量较大，在气温较高时出现雨加雪天气。3568平硐东西两侧是山沟，北部冰川溶水在沟内形成暗流。
二、施工工作面状况
3568平硐标高为3568m，属高原；2014年10月6日平硐正向正北掘进，空区涌水出现在离硐口1087.8米位置；此工作面正处于一小型构造地段，且形成空洞，方位北东南西向，空区高10m，宽10m（延施工方向），东西长15m，向南有倾斜，且东西两侧都有裂隙与空区贯通，由风化破碎的钾长花岗岩填充，颗粒直径约为20-30毫米；由于爆破等原因，改变其应力条件，导致风化钾长花岗岩随涌水冲出空洞，空洞中已无填充物；2014年10月6日施工到此位置时，当时硐外总水量在3000m3/h，除去原来硐内水量1200 m3/h，空区涌水量在1800 m3/h，连续一周涌水量无变化，半月后涌水量变小，稳定在1100 m3/h；水来源出自于巷道上方，涌水量较大，判断该空洞与其他有水裂隙相通，构造方向依然与主构造走向一致，冰川溶水为此裂隙水的补充源。因空洞相对较小，打通后未对人员和设备造成损伤。空区向后裂隙并不发育，围岩等级为I-II级，稳固性较好，为无风化的花岗岩结构，块状构造。
三、处理方案
初步观察目前涌水工作面存在裂隙，为保证安全，先对目前工作面进行拱架加固处理，现场确定从工作面往后15m位置开始支拱架，一直支到目前涌水工作面，拱架中到中间距1m，拱架上部用圆木接顶，拱架规格利用现有I25a工字钢拱架。目前断面不够，对工作面以南6m内巷道全断面刷大15 cm，要求用短掘短支方式施工，并做好安全措施。
经现场踏勘，水从左右两侧空洞中流出，正对工作面左侧空洞较大，右侧空洞较小，故计划在工作面加强支护完成后，开始堵水施工；堵水采用钢板+水管+混凝土方式进行；不锈钢水管直径选择300mm，从双层钢板中穿过，钢板与水管焊接密封，钢板间距1m，钢板大小与空洞大小相当，双层钢板前端水管伸出0.6m长，并在水管上扎一些小孔，以便水流出，水管后端焊法兰，并加闸阀，水管长度根据现场情况定，将前端水管及钢板伸入空洞内，后面一层钢板正好与空洞洞口平齐，在空洞洞口用1m厚的钢筋混凝土锁口，在洞口四周不同方向施工锚杆，用钢筋与锚杆焊接将钢板锁在洞内，在钢筋混凝土底部向下施工锚杆，锚杆长度暂定为伸入岩石2m，锚杆间距0.3m，锚杆作为钢筋混凝土的竖向钢筋，其余钢筋与锚杆焊接（见下图1）；锚杆和钢筋选择Φ22螺纹钢。
过空区时采用 “超前槽钢棚支护+钢拱架支護跟进+空区圆木直充”联合支护方式，钢架间距0.75m；超前槽钢棚采用双层，下面一层（紧贴拱架一层）间距0.8m（主要为连接和加固拱架用），上面一层间距0.4m（主要为加固上面钢板，作为钢板的骨架），上下层间距0.2m，上面一层槽钢棚与拱架采用同规格槽钢焊接，并在上层槽钢上面敷设4mm厚钢板（前期为挡住下落碎石，后期作为施工混凝土的上部模板），槽钢和钢板布满整个断面；拱架过空区施工完后立即进行混凝土施工，混凝土厚度55cm。在施工混凝土前要将左右两侧空洞水暂时引至巷道水沟，并在混凝土左右两侧侧墙安装管道和闸阀，以便后期可控制往巷道流水的大水或是完全关闭，在巷道混凝土未达到设计强度前闸阀处理开启状态，保证拱架和混凝土施工在无水的环境下进行。
过空区后向前继续按拱架断面进行掘进并架设拱架，拱架间距1m，施工长度暂定为过空区10m，后期根据现场情况再进行变更；混凝土施工完毕达到设计强度后关闭闸阀，将水完全堵在空区内，恢复原水流状态。
四、结语
1、遇空区后应该在3天内视工程地质情况对空区后面围岩进行加强支护，保证对巷道破坏不进一步扩大。
2、在施工前应摸清水文地质情况，特别是水的形成特点和补充源；本文所遇为裂隙水，冰川溶水为补充源，采用先导后堵方式进行排水，为施工赢得时间和好的环境；当现场条件允许后，再将水堵回，恢复到原水流环境，这样做是可行的，因为我们只是将本不该出水的一个点恢复到他原水流状态，水总会从其他部位流出。
3、堵水完成后，经过一段时间裂隙风化物的充填，后面打开闸阀后，水会变小；在2015年7月打开闸阀，水流非常小。
4、在隧道过空区采用超前“槽钢棚支护+钢拱架支护跟进”前进，同时在离拱架顶20cm位置铺设钢板，这种方式是可行的，这样既保证了施工时的安全，同时钢板后期还可作为施工混凝土的外侧模板，一举两得。
5、从2014年10月6日出现涌水到2014年12月5日治理完成，历时2个月处理，目前来看，方案实施的整体效果挺好。
参考文献：
[1] 新疆和静县敦德锌铁矿勘探报告
作者简介：宋志雄，男，现就职于宝钢集团八钢公司敦德矿业有限责任公司。
[关键词]空区；堵水；拱架；超前槽钢棚
中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）21-0187-01
一、3568平硐区域地质及地理描述
施工区位于西天山中部，构造位置位于伊犁微板块东北部，在石炭纪期间，本区与北侧的博罗科努构造岩浆带同属岛孤带，分布有大面积的钙碱性火山岩套和钙碱性花岗岩，该岛孤带形成于伊连哈比尔尕古洋盆向南侧的B形俯冲过程，俯冲带的位置大体上位于以巴音沟蛇绿岩套为代表的北天山蛇绿岩带所在的位置。在二叠纪期间，本区即西延的阿吾拉勒地区出现了裂谷化过程，产生了数量较多的双峰式火山岩和A型花岗岩。施工区域无大的构造。
施工区属中高山区，总体北高南低，3480～4500米，比高500～1000米，属高山深切地貌。区内属高寒地带，气候寒冷，变化无常。施工区主要以降雪降雨天气为主，降水丰沛是本区气候的特点。本区年降水量1059.5毫米，日平均降水量为2.9毫米，最大降水量为146毫米，蒸发量452毫米左右，5月下旬-10月中旬降水较多，7-8月的蒸发量较大，在气温较高时出现雨加雪天气。3568平硐东西两侧是山沟，北部冰川溶水在沟内形成暗流。
二、施工工作面状况
3568平硐标高为3568m，属高原；2014年10月6日平硐正向正北掘进，空区涌水出现在离硐口1087.8米位置；此工作面正处于一小型构造地段，且形成空洞，方位北东南西向，空区高10m，宽10m（延施工方向），东西长15m，向南有倾斜，且东西两侧都有裂隙与空区贯通，由风化破碎的钾长花岗岩填充，颗粒直径约为20-30毫米；由于爆破等原因，改变其应力条件，导致风化钾长花岗岩随涌水冲出空洞，空洞中已无填充物；2014年10月6日施工到此位置时，当时硐外总水量在3000m3/h，除去原来硐内水量1200 m3/h，空区涌水量在1800 m3/h，连续一周涌水量无变化，半月后涌水量变小，稳定在1100 m3/h；水来源出自于巷道上方，涌水量较大，判断该空洞与其他有水裂隙相通，构造方向依然与主构造走向一致，冰川溶水为此裂隙水的补充源。因空洞相对较小，打通后未对人员和设备造成损伤。空区向后裂隙并不发育，围岩等级为I-II级，稳固性较好，为无风化的花岗岩结构，块状构造。
三、处理方案
初步观察目前涌水工作面存在裂隙，为保证安全，先对目前工作面进行拱架加固处理，现场确定从工作面往后15m位置开始支拱架，一直支到目前涌水工作面，拱架中到中间距1m，拱架上部用圆木接顶，拱架规格利用现有I25a工字钢拱架。目前断面不够，对工作面以南6m内巷道全断面刷大15 cm，要求用短掘短支方式施工，并做好安全措施。
经现场踏勘，水从左右两侧空洞中流出，正对工作面左侧空洞较大，右侧空洞较小，故计划在工作面加强支护完成后，开始堵水施工；堵水采用钢板+水管+混凝土方式进行；不锈钢水管直径选择300mm，从双层钢板中穿过，钢板与水管焊接密封，钢板间距1m，钢板大小与空洞大小相当，双层钢板前端水管伸出0.6m长，并在水管上扎一些小孔，以便水流出，水管后端焊法兰，并加闸阀，水管长度根据现场情况定，将前端水管及钢板伸入空洞内，后面一层钢板正好与空洞洞口平齐，在空洞洞口用1m厚的钢筋混凝土锁口，在洞口四周不同方向施工锚杆，用钢筋与锚杆焊接将钢板锁在洞内，在钢筋混凝土底部向下施工锚杆，锚杆长度暂定为伸入岩石2m，锚杆间距0.3m，锚杆作为钢筋混凝土的竖向钢筋，其余钢筋与锚杆焊接（见下图1）；锚杆和钢筋选择Φ22螺纹钢。
过空区时采用 “超前槽钢棚支护+钢拱架支護跟进+空区圆木直充”联合支护方式，钢架间距0.75m；超前槽钢棚采用双层，下面一层（紧贴拱架一层）间距0.8m（主要为连接和加固拱架用），上面一层间距0.4m（主要为加固上面钢板，作为钢板的骨架），上下层间距0.2m，上面一层槽钢棚与拱架采用同规格槽钢焊接，并在上层槽钢上面敷设4mm厚钢板（前期为挡住下落碎石，后期作为施工混凝土的上部模板），槽钢和钢板布满整个断面；拱架过空区施工完后立即进行混凝土施工，混凝土厚度55cm。在施工混凝土前要将左右两侧空洞水暂时引至巷道水沟，并在混凝土左右两侧侧墙安装管道和闸阀，以便后期可控制往巷道流水的大水或是完全关闭，在巷道混凝土未达到设计强度前闸阀处理开启状态，保证拱架和混凝土施工在无水的环境下进行。
过空区后向前继续按拱架断面进行掘进并架设拱架，拱架间距1m，施工长度暂定为过空区10m，后期根据现场情况再进行变更；混凝土施工完毕达到设计强度后关闭闸阀，将水完全堵在空区内，恢复原水流状态。
四、结语
1、遇空区后应该在3天内视工程地质情况对空区后面围岩进行加强支护，保证对巷道破坏不进一步扩大。
2、在施工前应摸清水文地质情况，特别是水的形成特点和补充源；本文所遇为裂隙水，冰川溶水为补充源，采用先导后堵方式进行排水，为施工赢得时间和好的环境；当现场条件允许后，再将水堵回，恢复到原水流环境，这样做是可行的，因为我们只是将本不该出水的一个点恢复到他原水流状态，水总会从其他部位流出。
3、堵水完成后，经过一段时间裂隙风化物的充填，后面打开闸阀后，水会变小；在2015年7月打开闸阀，水流非常小。
4、在隧道过空区采用超前“槽钢棚支护+钢拱架支护跟进”前进，同时在离拱架顶20cm位置铺设钢板，这种方式是可行的，这样既保证了施工时的安全，同时钢板后期还可作为施工混凝土的外侧模板，一举两得。
5、从2014年10月6日出现涌水到2014年12月5日治理完成，历时2个月处理，目前来看，方案实施的整体效果挺好。
参考文献：
[1] 新疆和静县敦德锌铁矿勘探报告
作者简介：宋志雄，男，现就职于宝钢集团八钢公司敦德矿业有限责任公司。