【摘 要】 采用地面灌注混凝土和注浆相结合的方式封堵出水巷道，隔断出水，经芜湖和成铁矿堵水实例驗证，取得良好的效果。
　　【关键词】 砼灌注；注浆；井巷堵水
　　一、工程概况
　　芜湖和成铁矿位于安徽省芜湖市沈巷镇。该矿始建于2008年，设计年产120万吨铁矿石。现已完工主井、副井、南风井、北风井及措施井井筒工程，正在开拓措施井与南风井-120m中段的贯通巷道。2013年5月5日上午约9时51分，措施井-120m中段南巷在施工中突发涌水，于5月7日凌晨2时08分措施井被淹。瞬时最大突水量达到1500m3/h左右，计40小时后计算平均涌水量约480m3/h。经矿方多次与相关单位研究后认为：该矿井水文地质条件复杂，上覆第四系含水丰富，隔水层较薄且隔水性不好，导致矿井长期出水量较大。此次突发涌水原因可能为巷道迎头段，因构造裂隙导水，巷道岩石破碎冒落所致。故矿方决定，采用地面注浆封堵出水巷道，隔断出水。
　　二、矿区水文地质条件
　　1、矿区含（隔）水层
　　1）第四系（Q）孔隙含水层，厚50～72米，为长江冲积层。其上段为粘土及亚粘土（23～32米），含、透水性较小。中段粉细砂层（10.3～27.64米），含孔隙承压水，水头较高，富水性中等。下段砂砾层（6～20米），砾石主要成分为石英岩、砂岩、燧石等，砾径一般2～4cm，大者可达10cm，砾石分选性磨园度均佳，该段富水性强。第四系含水层水位标高一般为5～6m。
　　2）细碎屑岩裂隙含水层，根据富水性差异，可分为两个含水层。黄马青二段（T2h2）：岩性为泥岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及粉砂岩。平面上呈带状分布，剖面上呈层状，厚0～23m，富水性一般。该层顶部有3～5m厚的古风化带，岩石破碎裂隙发育，富（透）水性好。黄马青一段（T2h1）：主要岩性为纳长石角岩，角岩化粉砂岩和角岩化泥岩，岩性硬而脆，张裂隙发育，施工中常出现冲洗液涌失，共遇漏水点18个，占漏水点总数的1/4。本层平均厚度120米。属中等富水的裂隙含水层。
　　3）岩溶裂隙含水层，由三迭系徐家山组组成。岩性为白云岩、大理岩、方解石岩、角砾岩和角岩。平面呈带状，剖面呈似层状。厚度40～200米，并有大量溶洞，富水性强，为矿床充水的主要含水层之一。
　　4）侵入岩体内接触带裂隙含水层，石英闪长岩岩体顶部接触带，成岩裂隙发育，蚀变强烈并包含一些碳酸盐捕虏体。厚30～60米。富水性强，为矿体直接底板。
　　5）上第三系（N）含水层，埋藏在第四系之下，不整合于三迭系黄马青组之上，产状水平，厚度最大为56.98m。岩性为砂岩、砂砾岩及角砾岩，其富水性中等腰三角形，局部地段富水弱。
　　6）钠质石英闪长岩，埋藏在岩溶裂隙含水岩组之下。一般岩石坚硬裂隙不发育。可视为相对隔水层。
　　2、地下水补给、迳流及排泄条件
　　区内地下水尤其是浅层地下水的主要来源于充沛的降水，随着降雨量的多寡和季节不同，地下水位、水量都有明显的变化。第四系孔隙水除受大气降水补给外，还接受地表水的补给。长江河床标高-15～38.6米，切穿了第四系全新统粘性土，砂及砂砾石孔隙水层，两者间水力联系密切，丰水期与枯水期孔隙水与长江水互补。区内第四系地下水循环交替强烈，它不仅随着丰、枯季节的不同而变更其补、排方向，也随离江岸距离的增加，其交替程度逐渐变缓。岩溶裂隙含水层组与共上覆的富水性一般和中等富水的细碎屑岩含水岩组，一般埋藏稍深，地下水循环交替稍缓。
　　3、矿坑充水因素
　　1）矿体顶底板含水层和矿体虽富水性有差异，但三者间都不存隔水层，故水力联系密切。开采时，地下水直接进入坑道。
　　2）矿体顶底板主要含水层为广泛分布的第四系孔隙含水层所覆盖，第四系与长江有密切的水力联系，无疑，下伏碎屑岩裂隙水和碳酸盐岩岩溶裂隙水及接触带裂隙水都由第四系含水层补给。矿坑涌水量补给来源稳定。
　　3）地下水水位高。随着开采深度增加，地下水有很高的水头压力。岩层富水性不均匀，特别已知有一定规模的岩溶、孔洞以及还有目前因控制和研究程度不够，尚难发现的构造破碎带，开采中，出现严重水灾现象难以避免。
　　三、堵水方案及主要施工参数
　　1、灌砼孔、注浆孔数量及孔位布置
　　根据对和成铁矿的地层、构造、水文地质条件及坑道情况分析，结合其他类似工程施工经验，确定在出水巷道地表投影中线上，距出水迎头22～27m和10～15m处，分别布置1个灌砼孔和1个注浆钻孔。
　　2、施工的顺序
　　施工顺序的原则是：先施工灌砼孔筑止浆墙，后施工注浆孔加固注浆，其中注浆孔可兼作止浆墙质量检查孔。
　　3、钻孔结构设计（见下图）
　　依据地质资料，本次注浆孔设计孔深均约为128m，孔径结构均采用二级结构。0～70m，注浆孔径φ216mm，下φ180×8mm止水套管；灌砼孔径φ450mm，下φ351×8mm止水套管，均用水泥浆固管；70～128m注浆孔径φ133mm，70～128m灌砼孔径φ311mm，裸孔到底。
　　4、施工参数
　　1）注浆材料
　　本次采用单液水泥浆注浆，单液水泥浆为纯水泥浆。
　　水泥：适用P.O32.5级普通硅酸盐水泥
　　水玻璃：模数2.8～3.4，波美度为36-40Be
　　水泥浆水灰比1：1
　　2）浆液注入量：1753m3
　　3）注浆压力
　　根据已知的地质及水文地质条件和巷道情况，结合以往注浆施工经验，确定注浆终压为静水压力的2.5倍即3.2MPa。
　　4）注浆方式
　　止水套管固管结束后，采用下行式注浆方式，并采用复扫复注的方法，保证注浆质量。 　　注浆结束标准
　　a、达到或超过设计终压值3.2MPa。
　　b、泵量不大于80L/min
　　c、稳压时间不小于20min
　　5）灌注砼的质量要求
　　需用商品混凝土，设计强度水下C25，塌落度18-20cm，粗骨料粒经≦25mm，初凝时间≧8小时。
　　四、施工过程
　　1、制浆站、送浆管道与注浆站的布设
　　2、制浆
　　1）单液水泥浆制浆配制流程
　　（一级搅拌桶）定量加水→开动搅拌机→加入定量水泥→（二级搅拌桶）定量加入添加剂（必要时）→连续搅拌均匀即输送到钻孔现场。
　　2）浆液配比1：1
　　3、灌砼施工
　　1）下灌砼导管
　　灌砼孔打穿巷道后，钻具下至孔底，丈量孔深、起钻。配φ180mm灌砼导管，下至离孔底0.3米。
　　2）初灌
　　初灌时，隔水塞隔水，防止混凝土离析。先加入12m3沙漿，开灌后连续灌入混凝土，用混凝土将导管底口埋住。
　　3）灌砼
　　开灌后连续灌入混凝土，当灌砼孔返水或混凝土灌入达到设计量时，可结束砼灌注。
　　5）灌砼后工作
　　灌砼结束后，提拔导管，用砼全封孔，混凝土养护7天。
　　4、注浆施工
　　1）注浆工艺流程
　　注浆工艺流程图
　　2）注浆施工
　　（a）止浆
　　选择岩层较坚硬、钻孔较规整处止浆，止浆塞下放深度位于预注浆段之上2-10m处。
　　（b）注前压水试验
　　止将塞下好后，接通注浆管路即进行压水试验。每次压水试验持续时间不少于20min。
　　（c）注浆作业
　　测试浆液密度、粘度等性能指标，确定适宜的浆液配比，配制注浆液。
　　在注浆期间，经常测试浆液密度、粘度等，根据实际注浆压力、注入量等参数适时调整浆液配比，以达到预期注浆目的。
　　注浆期间，及时观测记录泵压、泵量、注入量、浆液密度、粘度、水泥、水玻璃等添加量及串联、返浆等情况。泵压、泵量每5—30min观测记录一次。
　　经过注浆，终压、终量、注入量等参数达到了设计要求的结束标准，即可结束该段高的注浆工作。
　　（d）注后压水
　　每次注浆完毕，均应进行注后压水，以清洗管路，便于止浆塞的顺利提出。压水量控制在能将管路中的浆液排净即可。
　　（e）起塞
　　注浆后待孔内余压消除即可将止浆塞从孔内起出。
　　（f）养护、扫孔、复注
　　单液水泥浆注后扫孔时间一般为4～8h，复注间隔时间一般为20～24h。注粘土水泥浆时，应力求一次性结束一个段高的注浆，以便于提高注浆效率和保证注浆质量；若没有达到注浆结束标准，须扫孔复注。粘土水泥浆注后扫孔时间一般6～12h，扫孔后即可复注。
　　（g）钻孔封闭
　　全孔注浆达标后，用密度较大的水泥浆对注浆钻孔的注浆段进行封孔复注；固管段用0.6：1～0.7：1的单液水泥浆进行全封闭，确保注浆钻孔的封闭质量。
　　五、堵水效果
　　该工程于2013年10月上旬竣工，10底矿井积水被抽干，此时矿井涌水量较突水前正常涌水量小约20%，获得矿方好评。此方法后来又被用于太平铁矿的井巷堵水，效果也非常好。