双管齐下治水患

地面打孔探水

　　湖北三鑫金铜股份有限公司(以下简称“三鑫公司”)位于千湖之省的湖北省大冶市，是以采选金铜为主业的矿业公司。三鑫公司年处理矿石量可达100万t，年产黄金近1.4t、矿山铜1.3万t。

　　由于矿区周边存在桃花湖、鲤泥湖、清水河等众多湖泊水系，给矿区的水患防治工作带来极大的挑战。近几年来，三鑫公司的矿区发生过大大小小的地质塌陷有10余次，井下突水、突沙现象严重，使企业的安全生产受到严重威胁。特别是矿区周边的民采区(采矿权为民营企业所有)，井下巷道四通八达，有的巷道已经连通到三鑫公司的采空区，万一民采区突水，将会殃及三鑫公司，造成严重后果。

　　面对这种情况，三鑫公司成立了防治水工作领导小组，由总经理任组长，总工程师全面负责防治水工程措施的制定和实施，又分别成立了规划设计小组、水文技术小组和防治水工程监管小组。三鑫公司还外聘一名经验丰富的水文地质专家，组织带领技术人员对矿区水文条件、老采空区(建矿初期未充填的采空区)、民采空区、塌陷区和井巷的现状进行调查、梳理和分析，根据实际情况对采空区和塌陷区的地表水、地下水采取不同措施进行综合治理。

帷幕注浆防地表水

　　三鑫公司拥有的鸡冠嘴和桃花嘴两大矿床，是长江中下游铜录山矿田的重要组成部分。这两处矿床资源丰富，十几年前，民采蜂拥而上，乱采乱挖，留下许多不为人知的采空区和巷道。由于民采区部分采场巷道垮塌，使三鑫公司的技术人员无法准确摸清民采空区的位置以及存水量。同时，因三鑫公司一期、二期、三期工程的快速建设，企业发展较快，导致一期工程的副斜井一采区充填不够，留有许多井下采空区，也积存一定的水量。

　　为消除水患威胁，2010年6月，三鑫公司组织技术人员编制了《三鑫公司井下综合防透水措施规划与应急预案》，包括近地表溶洞裂隙水透水的防治措施与规划、老窿水透水防治措施与规划、地表透水引发淹井的防治措施与规划等。预案出台后通过中国黄金集团公司安环部组织的专家评审。

　　三鑫公司的防治水工程采用当前比较先进的帷幕注浆方式进行，预算投资总计1800万，分为地表、井下两大类12分项，涉及地表围堤、副斜井注浆止水及近地表老采空区岩溶钻孔充填，一采区-160m以上封堵，一采区老采空区充填等工程。各分项工程分别编制工程进度表，明确设计单位、施工单位、监理单位、完成时间及责任人，确保防治水工程在规定工期内保质保量完成。

　　帷幕注浆是利用液压或气压的方式，将可凝固的浆液按设计的浓度通过特设的注浆钻孔，压送到规定的岩土层中，填补岩土体中的裂缝或孔隙，旨在改善注浆对象的物理力学性质，以满足各类工程的需要。按其功能不同可分为防渗注浆和加固注浆。防渗注浆是为增强各种基础抗渗能力而被广泛采用的一种方法，它是在具有合理孔距的钻孔中，注入浆液，使各孔中注浆体相互搭接，形成一道类似帷幕的混凝土防渗墙，以此截断水流，从而达到防渗堵漏的目的。

　　地面帷幕注浆工程是先用钻机探明空区所在位置，然后再进行注浆充填。三鑫公司的这项工程共分三期，投入资金400万。一期是“副斜井注浆止水工程”，二期是“民采区注浆帷幕堵水工程”，三期是“一采区采空区和民采盲井注浆堵水工程”。目前，一、二期工程均已完成，累计完成钻孔深度3000m、注浆量4000m³。

　　一期“副斜井注浆止水工程”完工后，副斜井两侧形成了长约70m、宽约10m、高约15m的地下挡水坝，-100m以上民采空区和一采区的老采空区积水涌入井下深部的通道被切断。二期“民采区注浆帷幕堵水工程”完工后，在民采空区与三鑫公司一采区之间形成一道帷幕墙，将民采区域与三鑫公司一采区之间的水力联系切断。目前，三期“一采区采空区和民采盲井注浆堵水工程”即将完成。据监测，一采区-160m、-130m水平和副斜井主要出水点水量明显减少，表明注浆止水起到预期的效果。

　　帷幕注浆工程于2011年8月完工后，彻底切断了民采区浅部涌水与桃花嘴矿区深部的涌水联系通道，井下-370m中段桃花嘴4-6线之间原民采老巷道出水点的水量逐渐减小，现已基本无涌水，证明注浆封堵效果很好。三期工程全部完成后，地表水涌入井下的通道将被层层切断，较好地解决了地表水带来的安全隐患。

物探技术疏导地下水

　　三鑫公司在地面采取帷幕注浆的方法之后，地表水和民采区的老采空区水进入井下的通道被彻底切断，确保了地表水不会影响井下的安全生产。但由于三鑫公司鸡冠嘴和桃花嘴两大矿体周围水系发达，涌水量较大，地下水在很大程度上也给三鑫公司的安全生产带来了潜在的威胁。为彻底消除水患，三鑫公司在井下开展地下水综合防治措施，从源头上制止水害的发生。

　　对地下水害的治理，三鑫公司分为两方面。一方面是对一期工程一采区的老巷道、老空区用混凝土防水隔墙和充填料进行封堵和充填。一采区-160m中段以上老采空区用分级尾砂加胶固料进行充填，共充填2.5万m³，防止采空区变形垮落与地表形成导水裂隙，地表水通过这些裂隙涌入井下，造成突水、透水事故。同时，在井下老巷道共使用480m³混凝土修筑26座防水密闭墙、修复加固9座老防水密闭墙，这些防水密闭墙及其他封堵防水工程，可将地下涌水安全地封闭在有限的空间内，进行有控制性的疏导，即使发生突水、透水时，也可最大限度控制涌水流量，使涌水顺利流入井下各排水泵站，合理有序地抽排至地表。目前，三鑫公司已经完成一采区老空区的全部充填工作。

　　另一方面是采用高科技的物探技术，探测井下空区和溶洞的含水情况。物探技术主要分为电法探测、磁法探测和地震法探测。三鑫公司采用的是电法探测，电法探测是根据所研究的地质对象的电性差异，通过仪器测量电场的大小，进而研究电场的分布规律，以了解地下深处地质体的状况，从而达到勘探目的。目前，电法探测在岩土工程勘察和水文地质调查中，是应用广、解决问题多、取得效果好的方法之一。

　　三鑫公司分别聘请北京科技大学和中南地勘局对近地表(-100 m以上部分)和地下两部分的空区和溶洞进行物探。其中近地表岩溶空区的探测由北京科技大学(简称“北科大”)负责，北科大的技术人员在井下探测现场布设20条测线，采用高密度电阻率成像系统，探测深度一般在-30~-70m的区域。在北科大提交的物探报告中，圈定了3个存在于鸡冠嘴矿体17-22线大理岩地层中的主要高阻异常体，北科大的技术人员分析认为，该区域存在空区、溶洞或裂隙发育区，可能存在含水的情况。中南地勘局(简称“中南局”)负责在-470m以下，对深部采空区的赋存情况开展物探，中南局的技术人员在现场布设8条测线，采用浅层地震方式，共圈定2个异常区域。近地表和井下深部采空区的探测，从理论上圈定了一些可能存在空区、溶洞或裂隙发育区的区域，使三鑫公司对未知区域水的赋存情况有了一定程度的了解，公司生产技术部门在设计探放水工程时，将优先考虑这些已圈定的区域。

　　超前探水是生产过程中避免突水、透水最有效的措施。三鑫公司通过对物探结果的分析，在日常生产或安全监控方面对这些圈定的区域非常重视，督促各生产单位积极在井下开展超前探水工作。在采掘作业接近老采空区区域时，通过坑内钻探以及用5m钎杆施工探水等措施，提前发现隐患并进行超前探放水，以减少突发性透水事故的发生。

　　目前，三鑫公司井下深孔超前探水主要布设在井下-520m中段，采用坑内钻机(可钻进150m深)进行大范围的探水和空区查找，已完成钻孔深累计500m，发现一处较大的民采空区(约1万8000m3)，如果没有开展物探圈定和超前探水，极可能发生重大突透水事故。因此，三鑫公司正组织对该民采空区进行充填。这是三鑫公司开展物探施工以来，取得的重大成果。掘进掌子面浅孔探水主要采用5m长钎杆，在掘进面放炮前进行施工，随掘进面的施工持续进行，如果钻探时出现涌水现象，便换用钻机扩孔，并加装管道阀门，对涌水进行调节排放。

　　截至2011年8月，三鑫公司的防治水工程已投资1600多万元，完成了12个防治水工程，封堵治理涌水点4处，减少了井下涌水量，切断了地表塌陷区地表水的补给以及地表水、民采老采空区的水与井下的联系通道，同时利用物探和钻探结合的手段进行空区探测和超前探水。各项防治水工程的综合实施有效保障了井下作业的安全，为三鑫公司的安全生产和可持续发展提供了有力保障。

　　编辑 郑 君