《中国有色金属报》2020年12月17日

千米超深井下战“水魔”

——记金诚信纱岭金矿副井-1173m艰难治水的203天

陈锋 王运海

12月16日，随着一声炮响，纱岭金矿副井井筒-1173m工作面又开始了正常掘进施工作业。在此工作面与“水魔”奋战了203天的金诚信人终于露出了一丝笑容，这标志着继进风井成功采用无止浆垫施工工艺进行工作面预注浆后，取得的更关键的一次治水胜利。这一刻确实来之不易，回想过去大半年时间里与凶猛“水魔”艰苦奋战的日日夜夜，太多的艰辛和付出终于得到了回报。

历经艰辛，破釜沉舟，三次攻坚终“降魔”

金诚信矿业管理股份有限公司（简称金诚信）承建的纱岭金矿副井和进风井井筒掘砌工程，于2019年5月9日开工。同时在建施工的四条竖井中，副井在2020年2月22日首破千米，曾创下单月掘砌进尺124.8m的掘砌量最高纪录，一度走在了矿区竖井建设的前列。

5月28日，副井井筒掘砌进尺已达到1188m。无论从日期还是进度，都看似多么吉利的数字。然而，一条凶猛的“水魔”、一场艰难的苦战正悄悄来袭。

当天，工作面有了出水现象。5月30日，当工作面的探水孔施工钻进到7.5m时，突然“轰”的一声，大量地下水喷涌而出，瞬间工作面水位上涨500mm，实测单孔涌水量80.2m3/h，水温达到43℃，现场的员工和机械顿时犹如泡在灼人的热泉中。

深井施工遭遇涌水，本是司空见惯的现象。金诚信在多年的深井施工中，有着丰富的治水经验。面对这次突如其来的涌水，他们首先按照传统的治水方法，马上进行止浆垫施工，准备进行工作面的水泥预注浆作业，通过水泥注浆凝固来堵住出水口。但由于此次涌水量太大，强涌水的影响导致浇筑不能连续进行，第一次止浆垫浇筑就花费了3天时间。

止浆垫虽然浇筑上了，但由于涌水量大，加固耗时20天，却始终达不到彻底封闭的效果。经过再三斟酌，商定的第二次止浆垫施工方案经过业主方和监理单位的审批后实施。此间对排水系统进行了改造，将排水能力加大，止浆垫浇筑的过程基本顺利。

第二次止浆浇筑虽然渐渐取得了效果，但仍有多处出水点未能封闭住。大家都清楚“水滴石穿”的道理。只要还有细小的涌水不能止住，过不了多久就会“小溪成大流”。为了堵住这些小“溪流”，工程技术人员经过反复研讨，决定选择白银新型注浆材料进行封堵。但经过10天奋战，功效依然甚微。

治水战斗，又一次面临着难以破解的困局。

参与施工的管理人员此时都在考虑，如果继续进行白银新型注浆材料来封堵，结果到底会怎样？兴许再做一些坚持的努力，最终会获得成功；另一种可能，就是花费了人力、财力、时间后，结果前功尽弃。

艰难的抉择，摆在了施工单位和建设单位面前。一次次的研讨、一个个的会议、一项项的比较。最乐观的估计、最坏的结果，大家全都分析预测了。最后，大家在“决不能靠运气、凭侥幸来取得成功”上统一了思想，而这样的艰难抉择就是：全部破除第一次和第二次的止浆垫，以新的方法重新浇筑第三次止浆垫！

科学论证、优化方案、计算比较、周密计划、精心施工……

11月6日，第三次止浆垫顺利浇筑完毕。接下来进行止浆垫养护、关闭阀门静水试压、加固止浆垫、布孔注浆等。截至12月10日，涌水封堵最终完成，工作面涌水量不到5m3/h。经过综合研判，符合规范标准，可以恢复掘砌施工。困扰了汇金人半年之久的“水魔”，终于在总结前两次失败教训的基础上，被顽强不屈的沙岭金矿人制服了。

科学决策，精准施策，集中科研力量攻坚克难

在这次工作面治水过程中，从最初的《-1173m工作面预注浆施工组织设计》到《第三次止浆垫拆除施工专项方案》，前前后后，编制和完善了8个专项方案，这里面凝聚着施工单位、业主方及监理单位的大量心血与智慧。

10月15日，由金诚信组织的方案评审会通过视频方式举行。这是对实施第三次止浆垫的方案的讨论和审查，针对第三次止浆垫大体积混凝土设计参数确定、水化热的影响、施工工艺等关键问题进行广泛深入的探讨。公司科创部利用专门的软件建立温度场模型，模拟混凝土温升状况；与此同时，项目部与商砼厂家进行商讨，研究降低混凝土的水化热的措施，选择了添加一级粉煤灰、矿物掺合料并提高其添加比例的配比设计，并做了多组混凝土的快速配比试验，把混凝土中水泥用量降到了最低，将试验后的混凝土配比再次进行模型验算，各项数据符合规范要求。

此次治水过程中参与单位多达六家，担任各自的角色，起到了不同的作用。建设单位、监理单位、注浆新型材料供应单位、商砼供应单位密切合作，共同协商，研究方案。

建设单位和监理单位对注浆全过程的施工方案和具体措施进行审查，每班安排管理人员值班，跟踪施工进展情况，发现问题及时解决；新型材料厂家安排技术人员现场盯班指导。在方案的审查和关键环节施工过程中，兄弟施工单位派人现场指导。

第三次止浆垫浇筑期间，商砼厂家现场调度，保证混凝土供应的及时性。当泵车出现故障时，立即调用备用泵车赶赴现场。经过四天三夜的连续浇筑，第三次止浆垫浇筑完成。从养护期间到期后，预留试块检测全部合格，布孔注浆时止浆垫未漏浆跑浆……

在多家单位的团结协作下，不仅取得了此次注浆治水的胜利，也为以后解决此类问题提供了更多的方法和经验。

深入分析，抓住矛盾，升级改造解决系统瓶颈

经反复对比分析，前两次止浆垫漏水导致失败的原因，归结于排水能力偏小，抗风险能力较差，止浆垫混凝土施工难以连续进行，止浆垫的整体性受到了很大的影响。

要解决排水系统的问题，必须尽可能加大排水能力。为了综合利用两条井筒的排水系统能力，建设单位同意实施-1000m中段短路贯通方案。6月22日，横穿副井与进风井的巷道贯通，对两井排水系统升级后，排水能力提高到200m3/h；紧接着，吊盘卧泵排水能力增加到150m3/h，形成了较为完善的排水系统。

高地温是超深竖井施工的又一大难题。井下工作面环境温度一直在36℃以上，作业条件相当艰苦。作业人员长期在高温水中搏斗，工作量大且温度高，采取工作面降温措施势在必行。技术人员对比多种降温技术和设备，最终选择风冷设备，并采用整体组织机构，仅用3天时间安装完成。8月4日，副井制冷系统投入运行，工作面环境温度降到了30℃以下，大大改善了作业条件。

身先士卒，勇于担责，战“水魔”尽显中流砥柱

在与“水魔”战斗的日子里，业主方、监理方、施工方的各级管理技术人员深入现场，共同解决问题。汇金公司董事长袁永忠、总经理蔡兴健，监理公司总监理工程师王治伟等领导多次深入工作面，查看现场情况，及时决策。

汇金公司董事长袁永忠身为矿井建设的带头人，在每次重要决策前，召集各方人员分析数据、研究方案、共同决策。在副井单井排水能力受限制的情况下，他果断决策，向集团公司申请增加-1000m短路贯通工程，提前让两井先贯通，提高抗风险能力。尤其是第三次止浆垫方案，多次主持召开专题会议研究，不仅在主要方案上加强商讨，而且对施工细节一再斟酌，决不能有一丝疏漏；在方案实施的各个阶段，他带领专业技术人员深入现场，掌握一手数据。第三次止浆垫封水效果得到验证后，他高兴地对大家说：“副井工作面预注浆取得的阶段性胜利，是所有汇金人共同努力的结果，是参建各方齐心协力、共度难关的集中展现，是党建引领作用的深刻展示，为今后矿山建设起到了示范作用！”

金诚信汇金项目经理杨永军从事竖井施工近20年，有着丰富的施工经验。遇到超深竖井高压高温的水患，一度让他锁紧了眉头：以往的治水经验，在此类复杂地质条件下如何加以改进，必须拓展思路，寻求更有效的方法。在两级公司专家的指导下，对第三次止浆垫的设计、混凝土的质量保证措施、过程控制等细节上反复探讨修改，最终形成了完善的方案。

前两次止浆垫加固时，效果总是不明显。为了查找问题，他有时在井下一呆就是十几个小时，甚至一天下井三、四趟。第三次止浆垫养护期满需要验证其封水效果，他亲自在工作面指挥安装阀门、压力表，进行静水试压。滤水层的加固是一道关键工序，他在班前会上详细交代施工工序安排，井下现场指导，经过3天的奋战，止浆垫成功，无一处漏水，第三次止浆垫封堵取得了非常理想的效果。他兴奋地向建设单位报告：“我们成功了！”。

不断探索，总结提高，再次积累超深竖井宝贵经验

副井-1173m工作面高压高温大涌水条件下的治水，是前所未有的挑战。汇金项目部在业主方和两级公司的支持下不断尝试各种施工方法，不断总结、完善，经过近7个月的不懈努力，最终获得成功，摸索出了一套行之有效的治水方法。

坚持“有疑必探，先探后掘”的施工原则，是避免工作面涌水的最有效方法。工作面探水保护岩层厚度满足设计要求，保护岩层厚度过大，单次探水孔利用率较低，造成较大的工期及人工浪费；保护岩层厚度不够，极易导致工作面大量涌水，将会给注浆施工造成极大的困难。

混凝土止浆垫的质量是工作面预注浆成败的关键。在工作面出现涌水的情况下浇筑混凝土止浆垫，必须采取可靠的质量保证措施，止浆垫厚度应按照计算参数最大值确定，止浆垫必须设计成锥形施工壁座，可以有效地防止止浆垫上浮。滤水层设置在合理范围内，增加导水槽与滤水箱和滤水桶连通，保证滤水效果。根据《大体积混凝土施工标准》采取添加粉煤灰、矿物掺合料，以减少混凝土中的水泥用量降低大体积混凝土的水化热等措施。

将潜孔钻机固定在整体液压模板上，为打孔注浆提供了有利条件：第一保证了打孔质量，确保每次打孔角度均相同；第二是移动钻机简单，快捷，节约了大量的时间；第三是不占用工作平台空间，提高工作平台利用率；第四是提高了打孔时将钻机甚至工作平台顶翻，提高了施工安全。

积极采用新型注浆料，开拓了注浆新思路，提高了治水效率。遇水不分散、早凝早强等材料的应用，取得了较好成效。实践证明，该材料具有凝固时间短，强度高等优点，在孔口管固定、止浆垫加固等方面具有较好的效果。如C-S浆液达不到预期效果，可选用该材料进行治水。

对纱岭金矿副井-1173m工作面大量涌水进行注浆，是一项具有极大挑战性的治水工程，也是一次极具里程碑意义的艰难探索。通过该次降服“水魔”，总结出了许多行之有效的超深竖井高压高温治水经验，填补了矿山超深井施工相关领域的空白。