大冶铁矿东副井施工的防治水技术与实践－2.doc

大冶铁矿东副井施工的防治水技术与实践 （第一稿） 1项目背景 大冶铁矿深部开采工程采用竖井开拓方式，设一条主井和两条副井（东副井和西副井），因对深部资源进行补充探矿需要探建结合先施工东副井。 东副井位于选矿厂西北面的山坡上，2008 年8 月井筒开始施工，井口设计标高为+74.5m，设计井深999.5m（2009年后修改设计井深689.5m）,净直径φ5.8m，上部井颈段长30m，支护厚度为800mm；下部井颈段长5m,支护厚度为600mm；井筒部分长939.5m,井窝25m，支护厚度为400mm。井颈部分为钢筋混凝土，其它部位为素混凝土浇筑。 井筒开挖后，由于井颈部分所穿过地层为回填土和半岩半土层，雨后井筒出现多次涌水量30.2 m3/h以上，井深12m时涌水曾达113.61 m3/h。 地下渗水使井壁周围土层软化，不断使上部的土层软化跨塌及冒落，导致井壁外侧的冒落带不断向上延伸，当掘进到标高+49.5m（井深27米，支护25米）时冒落带延伸至地表，9月24日在信号房与井筒之间的地面形成一个直径4m的凹陷坑。 为了有效治理井壁塌方及淋水，保证施工安全和井壁质量，9月29日开始实施井筒壁后注浆方案。在成井段的井壁东侧至南侧井壁外有较大面积的塌空区，并根据现场情况将5m～25m划为重点注浆区域，采用水泥单液浆及水泥与水玻璃双液浆相结合的方法，对正在施工的井颈段钢筋砼进行了全程壁后充填注浆。 在连续注浆17天、离井口5米时停止注浆，继续进行井筒掘砌工作，边抽水边施工(未再继续采取注浆措施)。但随着井筒向下延伸，工作面的涌水量越来越大， 2008年12月23日，当井筒掘进到井深117.5m（掘进井底标高-43m，成井标高-35.4m）时，由于地下溶洞发育，互相导通，涌水量高达75m3/h，立即停止掘进组织强排水。因大量排水和地质原因，随后两天地表出现多处塌陷，在井筒东南方向相距约600多米远的选厂出现两处，较大一处塌陷面积约40m2,深约4m；几天后在井筒的西部约80米；+出现半径3m，深约6m的塌陷，在井筒的东北方向约40米的山坡边也出现明显的地表拉裂缝。到12月30日，选矿厂的塌陷面积扩大到80m2。 从2008年12月24日至2009年元月5日，井筒涌水量基本稳定在75m3/h，水位深度在104～112米之间（标高-29.5～-37.5）,长达13天的连续抽水后，井筒水量无减少趋势，且地表连续出现塌陷，掘进施工无法进行。因此，在2009年元月5日，建设单位武钢矿业公司决定停止抽排水及施工掘进工作，施工用的提升吊盘提升至地表，井筒施工全部停止。随之井下水位急剧上升到+51.56m后静止下来，井筒内最终水位深度94.56m(-43～+51.56m)，地表塌陷范围也未继续扩大。 2009年4月，武钢矿业公司开始组织东副井治水方案的招标工作，经过近三个月的考察、讨论和方案比较，最后选择了中冶集团华冶资源有限公司的“边治水、边施工”的方案。 2 水文地质 2.1 井筒勘察工程报告 根据东副井勘察报告，勘察孔穿过地段全部为三迭系下统大冶群T1dy3～T1dy5大理岩地层，上部T1dy5段为灰白色白云质大理岩，岩石溶蚀裂隙发育，地下水活动痕迹明显，是本地段主要含水层，含水层类型为岩溶裂隙潜水含水层。岩溶是本勘察段的主要水文地质问题，大理岩岩溶在垂向上分布具有一定的规律性，其主要发育部位在孔深0～419.36m，向下随着深度的增加溶蚀现象发育明显减弱，419.36m（标高-343.92m）可作为溶蚀发育的底线。 东副井井筒通过的主要含水层分段于34.77～422.79m，含水层总厚度266.18m。井筒最大涌水量为2270 m3/d。 2.2 井筒掘砌工程施工记录所穿过的岩层实际情况 井深0～11.6m：回填土，由粘土和碎石组成，结构松散。 井深11.6～30.5m：半岩半土层，粘土粘性强，遇水易软化；岩石为大理岩，溶蚀、风化较突出。雨后井筒出现多次季节性涌水，涌水来源：雨后回填层积水。 井深30.5～44.5m：大理岩，岩体超大溶洞和裂隙较发育，溶洞宽1～2m，高2～4m，溶隙宽0.2～1m，溶洞、溶隙有黄泥或半充填，并伴有少量涌水或淋水，在施工中出现多次大量冒落；且溶洞、溶隙沟通性较强，井筒在雨季施工中，井壁曾出现多次突发性涌水，最大一次在井深41m，涌水高达156.26 m3/h。涌水来源：地表降雨汇集于回填层积水。 井深44.5～117m：大理岩，井筒掘砌到54m位置才全部变成全断面。岩体含水、导水溶洞和溶隙较发育，有泥质半充填或无充填，部分溶洞和溶隙有黄沙充填物。井深50.2m出现较突出涌水。涌水来源：地下溶洞、溶隙水。 3 方案选择 本项目的现实是：要继续井筒掘砌施工，但在没有采取有效的措施之前，必须严格控制排水或不排水、确保不