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帷幕注浆技术作为一种有效的矿山防治水手段,经过多年的推广应用,已取得了不少成功的经验,但尚未形成相应的标准规范。
随着社会的不断发展,矿业在我国经济产业中占有的比重越来越大,然而矿山水患问题一直都制约着矿山的发展,特别是岩溶充水矿床地带。水患问题解决不好,极大的增加矿山排水费用,降低矿山经济效益;引发事故、灾害,造成生命、财产损失;影响生态环境,致使泉水断流、水井干涸、地面塌陷,形成公害。在以往的防治水方案中由于存在各种缺陷,而矿产资源又是国民经济发展不可或缺的资源,为了更好的协调好彼此之间的关系,经过防治水工作者的不断研究试验,帷幕注浆技术作为新型的防治水手段应运而生了。
我国帷幕注浆技术的研究和应用起步于20世纪70年代,起初运用于岩溶发育地区修建高坝,为防止坝基渗透应用了帷幕注浆法。经过近30多年的工程实践,我国帷幕注浆工艺已日臻成熟,堵水技术处于国际领先水平,已广泛应用到水利、建筑、铁路和矿业等多个领域。在矿山帷幕注浆这方面,已成功地完成了多个矿山治水工程,如冶金矿山有山东张马屯、韩旺、黑旺等铁矿,有色系统的湖南水口山铅锌矿、湖北大红山铜铁矿,煤炭系统有协庄、田屯、青山泉等煤矿,这些矿山采用帷幕注浆堵水效果都很好,保护了水资源环境,节省了排水费用,大幅度降低了矿石生产成本。
帷幕注浆作为一门新兴的注浆技术,就是在矿床周围涌水通道区域通过钻孔利用高压注浆泵将水泥浆液(或其他阻水浆液)注入岩层中,逐步聚结、析水、凝固,将矿体地段与外界的水力联系切断,最大限度地减少矿坑涌水量,达到区域整体堵水的目的。通过研究注浆帷幕体的渗透特性,渗透与应变的关系,渗透与压力的关系等,来检查注浆帷幕稳定性的目的,为矿山生产提供重要的安全保障。
赵家湾铜矿为-矽卡岩型接触交代矿床,位于当地侵蚀基准面以下,属顶板直接充水的岩溶充水矿床,矿床内断裂发育、深度大,同时矿区地面北部的赵家港河水及附近低凹地带的大气降雨,通过第四系层渗透补给灰岩强含水层:且矿区内存在部分未完全封好的地质勘探孔,水文地质条件属中等偏复杂类型。因矿山开采过程中多次发生淹井事故,为了治理水患,开采利用赵家湾铜矿的铜资源,鹏凌矿业有限公司采取了一些积极的防治水措施,包括构筑截水帷幕,对河床及河床附近地面进行加固,在水仓附近设疏干降压孔等措施,但由于对水文地质条件认识不足等多方面原因,均没有取得成功,直至2008年进行的帷幕注浆防治水工程,赵家湾铜矿水患问题才得到了根治。
本文拟结合赵家湾铜矿帷幕注浆防治水工程实践,通过对矿区水文地质、工程地质,帷幕注浆设计、施工要点及效果检验评价等的研究,提出一套较为合理可行的矿山帷幕注浆施工工法及效果检验方法,并确定相关注浆参数及注浆结束标准,为今后类似矿山治理工程提供参考。