山东省冶金设计院股份有限公司 山东 济南 250101
摘要：卧虎山铁矿上盘是第四系砂层，开采境界距离西侧沂河430米，为矿山安全开采，综合分析地层与水文地质条件，确定采用全封闭摆喷帷幕注浆堵水方案，施工过程注重控制幕墙施工质量，经13年的生产实践验证，堵水效率97.3%，防渗效果良好，为矿山生产提高了安全保障，降低了采矿成本。
关键词：第四系砂层；帷幕注浆；效果评价
Practice of the fourth-stage high-spray curtain grouting and water blocking project in Wohushan Iron Mine
Shen Xingyu Wang Xiuxiu
Shandong Metallurgical Design Institute Co., Ltd. Jinan, Shandong 250101，China
Abstract：The hull sand layer of the Wohushan iron ore mine is a Quaternary sand layer. The mining boundary is more than 400 meters away from the west side of the Weihe River. It is a safe mining of the mine, comprehensive analysis of hydrogeological conditions, and the use of a fully enclosed pendulum spray curtain grouting scheme. The construction process pays attention to controlling the construction quality of the curtain wall. After 13 years of production practice verification, the water blocking efficiency is 97.3%, and the anti-seepage effect is good, which improves the safety of mine production and reduces the mining cost.
Key words：Quaternary sand layer，Curtain grouting，Effect evaluation
卧虎山铁矿为鞍山式铁矿，赋存于泰山岩群雁翎关组，走向330°±，倾向SW，倾角平均50°±；长1900余米，厚度平均32m。矿石品位36.3%。露采上盘为第四系洪冲积和残坡积层，厚度6～20m，冲积层是由磨圆度好、分选性亦佳的松散砾石层和砂层组成[1]。冲洪积物磨圆度差，有一定分选性的碎屑砂砾层和含碎屑砂土组成。西侧距离沂河430米，常年流水，第四系砂层透水性强，与矿区连通性好，充水特征侧向补给为主，少量垂直补给。根据完整水平渠道公式计算预计露采坑开挖后涌水量54238m3。卧虎山矿区第四系水化学类型为重碳酸钙型和重碳酸钙镁型水，PH值7-8，对砼无侵蚀性。
1.帷幕注浆工程设计
高压喷射帷幕注浆方案施工工艺简单、造价低、使用范围广泛，不需要开挖等优点，从卧虎山铁矿的工程地质、水文地质条件的实际出发，考虑技术经济的可行性， 决定采用高压喷射帷幕注浆工艺。结构形式：封底式防渗帷幕；平面布置形式：封闭式防渗帷幕[4]。
帷幕轴线的位置确定：考虑露采境界线、爆破震动影响、总图规划运输路线、避开F1与F3断层等因素，确定在大致平行于露采最终境界线外45-55米处。分为O-A、A-B、B-C、C-D、D-E、E-F、F-G 、H-I段[2]。设计工程量[2]：长度916.86m、深度10-29m，面积17347m2。
高喷形式：采用三重注浆管，摆喷与旋喷结合，拐点结合处采用旋喷，循环式注浆[2,4]。形成折板式单孔板墙。
设计参数[2,4] ：单排两序孔施工，孔径?73mm、孔距1.6m，拐点钻孔与其相邻2个钻孔的孔距缩至1.2m，孔深钻进基岩0.5-1m[2,10]，钻孔孔位偏差≤5cm，孔斜率最大允许偏差1%[3]，墙体厚度0.45m，渗透系数K<10-5cm/s。考虑历史最高洪水位，幕墙顶高比地面低1.5m。
2.帷幕注浆工程回顾
2.1 材料要求：采用普通硅酸盐水泥，水泥标号应不低于32.5#。水灰比<0.8，比重1.6-1.8之间。对于受潮水泥不能使用。制备至用完时间不能超过4h。
2.2 实际完成工程量：实际完成1153.6m，高喷面积18997.57 m2（包括后期增加下盘1500 m2），水泥用量4901吨，水泥单耗258Kg/ m2。
2.3 施工过程控制：
倾角控制：每孔由2″全站仪定位，安装钻机后水平尺调平，确保控制孔斜率最大允许偏差1%之内，为保证质量，每班安排一人监督，实践证明，监督到位。每班详细记录内容：钻孔时详细记录孤石、断层的情况，喷浆时详细记录水压、水量、气压、气量、浆压、浆量、浆量浓度、摆喷角度、回转速度、提升速度等。实际指标见下表[5]。
3.工程质量评定
施工过程中，为保证墙体质量，工程质量分部评价，并且实施了围井注水试验、断层带压水试验[8]、板墙开挖试验[5]。
3.1 工程共划分了6个分部工程，64个单元工程，其中5个分部工程为优良，优良率83.3%。
3.2 围井注水试验、断层带压水试验、板墙开挖试验。
(1) 对F1断层带进行了压水试验，经计算透水率q=16.4Lu,属于弱透水层，证明基岩裂隙不发育。
(2) 对CDE段SW1围井进行了注水试验，经计算渗透系数K=9.27×10-6cm/s，满足设计要求。
(3) 对EG段SW2围井进行了注水试验，经计算渗透系数K=4.46×10-7cm/s，高喷板墙连接质量较好，满足设计要求。
(4) CDE段SW1围井完成注水试验后，隔2天进行了开挖检查，一序孔喷射有效半径在1.1-1.4m范围内，板墙厚度8-45cm范围内，二序孔遇有个别孤石浆液不连续外，其余和一序孔连接较好，总体上质量可靠。证明浆液的扩散半径满足要求[9]。
4.爆破震动对高喷帷幕墙的影响
根据文[6]，帷幕墙的安全质点峰值振动速度与入射波的频率有重要依赖关系，振动波频率越高，所允许的安全质点峰值振动速度越大。同时也受岩性本身和岩石内部结构面的强度参数的重要影响，随着岩性的变软，与结构面强度越差，所允许的安全质点峰值振动速度越大。
2008年由山东省地震工程院实施了爆破震动检测[7]，测得K=256、a=1.73，主振频率11.11Hz,采用萨道夫斯基公式计算[11]，安全距离为32米。以及反算帷幕墙处的实际振速＜2.5cm/s, 远小于爆破安全规程（GB6722-2014）中爆破振动安全允许标准 8.0～10.0cm/s。
结合自实施堵水工程以来，排水量没有明显变化证明爆破震动未破坏墙体的完整性。
5.效果评价
本工程完成验收后，在露采170米水平设置截水沟与水仓，集中外排，近几年持续跟踪排水情况，除丰水季因降雨的原因增加了排水量以外，在平水期与枯水期均大致稳定，总的堵水效率达到了97.3%，效果显著。排水费用可减少8680元/天，即每年节约316.82万元。
6.结论
经过十几年的运行情况看，选址满足要求，设计高喷参数准确。
施工过程中，严格执行帷幕灌浆施工技术规范和设计要求，每班次有专人现场监督，施工记录联合会签，确保了帷幕灌浆施工的成效[8]。通过开挖连续性、完整性均满足设计要求。
通过注水压水试验，以及实际的排水记录，证明帷幕墙与基岩结合良好，个别大孤石对防渗效果影响甚微，防渗效果可靠，为安全生产创造了条件。
参考文献
[1]山东韩旺铁矿会战指挥部.韩旺铁矿地质勘探补充报告[R].1976
[2]山东省冶金设计院.卧虎山采场第四系治水工程设计[Z].2004
[3]DL/T5148-2001 .水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].
[4]采矿设计手册卷一：矿产地质卷//下.北京：中国建筑工业出版社，1988：1446-1552
[5]淄博星河水利工程建设监理有限公司.卧虎山采场第四系治水工程监理工作报告[R].华联矿业档案室.2006。
[6]许红涛，卢文涛，蔡联鸣.邻近爆破对坝基灌浆帷幕的影响机理研究[J].岩石力学与工程学报,2004,23(8):1325-1329
[7]山东省地震工程院.卧虎山-明光山爆破震动检测报告[R].2008
[8]张伟,陈金鹏.帷幕灌浆施工工艺及效果分析[J].现代企业文化,2009,8:167-168
[9]韩贵雷,于同超,刘殿凤,蒋鹏飞,贾伟杰.矿山帷幕注浆方案研究及堵水效果综合分析[J].矿业研究与开发, 2010, 30 (3):95-98
[10]徐小凤，原冬成，曲永贵.仓上金矿露天高压喷射注浆堵水工艺[J].水文地质与工程地质,1999,3:51-52
[11]GB6722-2014.爆破安全规程[S].
论文作者:沈兴玉,王秀秀
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/8/30
标签：帷幕论文; 铁矿论文; 注浆论文; 断层论文; 效果论文; 山东省论文; 水工论文; 《防护工程》2019年12期论文;