关塘铁矿位于安徽省天长市境内，虽然矿体上部覆盖着较厚的第四系软土层和流沙层，不利于矿井建设和采矿，但因其矿石品位高（含铁58.48%）、可选性好，于1998年开始开发利用。关塘铁矿提升井设计能力10万t/a，采用斜井开拓，井筒设计斜长190m，角度30°，井筒净断面约5.8m2，采用素混凝土浇灌，局部地段配置钢筋网。矿井自1998年7月开始施工后，相继发生了三次含水层涌水淹井，并引起井筒周围大规模坍塌。所揭露的地层情况和水文条件远比地质报告中的描述复杂，井筒施工陷于困境。通过采用注浆工艺进行堵水和挤压固沙处理，使井筒施工得以延续。之后采用壁后注浆又对井筒进行了治水和加固，均取得了良好的效果。
1水文地质概况
关塘铁矿矿体周围基岩分布：蚀变花岗岩自西向东横过矿区，构成矿体上盘，矽卡岩分布在矿区北面，构成矿体下盘，大理岩占据东北角，向西与矽卡岩接触，向南伸入蚀变花岗岩下。围岩和矿体的走向均为NE，倾向SE，倾角20～32°。大理岩和矽卡岩含水层均裂隙发育，该含水层含水量大，由于裂隙贯穿，使各含水层有着密切的水力联系，具有良好的补给作用。第四系冲积层厚度30～65m，由粗砂、砾石、亚粘土类组成，垂直变化由上而下大致可分为三层（见图1）：第一层为亚粘土，厚13～18m；第二层为流沙层，成分为石英、砾石等，颗粒不均匀，组织疏松，含水丰富，厚15～25m；第三层为粘土层，粘性强，有时夹带少量砾石，厚10～15m。
井筒掘进及提升方位为56°00′00″，施工需依次穿越第四系冲积层、寒武系（大理岩）裂隙溶洞含水层、矽卡岩裂隙孔隙含水层及燕山期花岗岩裂隙水含水层，前三组含水层都给井筒施工带来了危害。
2注浆施工技术
2.1砌筑止浆墙
1999年4月29日斜井在92～96m进行铲底爆破后，岩层孔隙大量出水。根据含水层含水特征及涌水情况，对流沙层赋存条件及特征、矽卡岩含水风化层不稳定状态等进行综合分析，并研究了其对井筒的危害状况，决定采用不同的注浆工艺来治理，即堵水注浆和挤压、加固注浆相结合的治理方案。
（1）止浆墙的厚度按下式进行计算：
B=KOWb/2h［σ］(1)
式中B--止浆墙厚度；
Ko--安全系数，取1.4～1.5；
W--作用在止浆墙上的载荷，压力强度取6MPa，则W为34.8mN；
b，h--巷道宽度和高度，宽2.3m，高2.6m；
[σ]--混凝土允许抗压强度，取25MPa。
经计算，止浆墙厚度取1.2m。
（2）构筑止浆墙施工方法：首先在砌筑止浆墙的井筒位置开凿嵌槽，槽宽和止浆墙厚度相等，深0.2～0.3m，底深0.5m；然后埋引水管，在止浆墙位置前用编织袋装土垒堰。根据涌水量大小埋设1～2根焊有法兰盘的引水导管，使涌水集中于导管流出，导管通过止浆墙位置处最好加焊十字型螺纹钢，使之与止浆墙浇灌后牢固结合。最后是止浆墙浇灌，在嵌槽处立模，清除槽内杂物和积水，浇灌快干混凝土并捣实，在拱弧接触处，为保证其紧密结合，防止跑浆，通常采用膨胀水泥浇灌接顶。
2.2注浆压力
注浆压力采用下式计算。即：P=（2～3）Hr(2)式中P--注浆压力，MPa；
H--受注点至静止水位的水柱高，m；
r--水的容量，0.01MN/m3。
计算得P为1.8～2.7MPa，取225MPa。
根据有关资料，对涌水较大的出水点，注浆压力为静止压力的3～5倍，即2.7～4.5MPa。由于涌水量大，选择注浆终压为4.5～6.0MPa，挤压注浆终压大于10MPa，考虑到井筒混凝土墙体的抗压能力，壁后注浆选2.5～4.0MPa。
2.3注浆材料
根据不同的注浆对象，分别采用单液浆（有时添加氯化钠作为速凝早强剂），水泥-水玻璃双液浆，采用425号普通硅酸盐水泥和45玻美度、模数2.4～2.8的水玻璃。
2.4注浆施工工艺
2.4.1注浆设备选择先用2TGZ-60/210型注浆泵，注浆造孔用YT-28型气腿式凿岩机。
2.4.2注浆施工方法及顺序为施工运输方便和注浆泵易操作，浆液配制在地面进行。注浆前先用YT-28钻在止浆墙上造注浆孔，直径38～40mm。注浆插管为外径φ40mm厚壁无缝钢管，用车床加工成前端略细，后端稍粗，表面呈倒粗纹状。根部焊接可以连接闸阀的螺纹段，总长度0.7～1.2m，使用前用棉纱或布条均匀缠绕，插入注浆孔内并固定紧，用阀门连接输浆管，便可直接进行顶水注浆。注浆时先注造浆孔，再注预埋管，由近及远。待注浆压力达到设计压力并稳定15min时停止注浆。
2.4.3注浆参数根据不同注浆目的和不同的工艺条件，选择不同的浆液浓度堵涌及治水注浆，水灰比选择0.8:1～1:1.2，挤压注浆选择0.5:1～1:1。浆液相应的初凝时间一般为7h41min～14h56min。根据经验，注浆结束标准为维护吸浆终压和吸浆时间大于15min。
3注浆处理
3.1流沙及泥石流的处理
井筒施工在96m塌方时，塌方面积约1.5m×1.5m，高约6m，呈天井状，造成上方流沙大量涌入井筒。该流沙系石英、砾石、灰白色粘土和水的混合物，呈灰白色，极具粘性（用锹挖时粘锹），在挤压作用下具有很强的流动性。24h内淹没了20m井筒。
斜井掘进至116～122m时，全断面呈现绿泥石化矽卡岩。工作面出现少量淋水，在对尚未成巷的1m裸巷进行浇灌封顶时，水量突然增大到60m3/h，并发生大规模坍塌，造成泥石流淹井。
由于流沙及矽卡岩泥石流粒径较小，特别是流沙中含有大量粘土，浆液渗透能力较弱，在对上述地段进行注浆处理时，首先采用注水或注稀释后的水玻璃以便打开水泥浆液的通道，在注水或水玻璃压力稳定在一定范围内时，再注水泥浆液，一般终浆压力在10～11MPa以上。
3.2131～41m段井筒的注浆
重点注浆治水段在96～41m区间，该段是井筒穿越的主要含水层，虽进行了三次大的堵涌注浆，有的地方仍有小的裂隙水渗流，局部地段井筒淋水现象严重。通过注浆治理可起到根治水患、加固井筒的双重作用。
先施工下部加固区段，再施工上部治水区段，治水段由下而上分段注浆，在46m处留一流水稍大的探水孔作为水情变化观察孔，最后一次性将其注死。观察发现，在下部注浆完成后，水情孔流水量明显增大，流速加快，证明该区间含水层裂隙相通。加固注浆段采用密集式造孔，排距及孔距分别为2.0m和0.8～1.0m，孔深为1.5～3.0m不等，间隔使用，孔形呈梅花型放射状。治水注浆段根据井筒淋水及裂隙水分布情况，凡造孔发现有水处均插管注浆。
4综合效果
在处理5次事故的注浆中，实际注入水泥量共计482t，在治理井筒的壁后注浆中，实际消耗水泥122t，注浆终压达到和超过了预定的标准，实现了较理想的堵水、治沙、加固井筒的目的。注浆后对流沙、坍塌处的矽卡岩细粒观察，水泥浆呈网状交错与之紧密结合，在原坍塌处重新开挖工作面，一次成型不坍塌，无水渗出。说明在井筒周围已形成了一定范围相对稳定的隔水保护圈。上部井筒渗水、淋水现象基本消失，井筒最终出水量（含花岗岩层中渗水）小于10m3/h，取得了较好的防治效果。
