老鸦巢金矿坑内钻孔涌水原因分析及治理

蔡亚飞 申 健 凌 阅 李红湘

（湖南水口山有色金属有限责任公司）

老鸦巢矿区开展坑内钻探找矿工作，对工程稀疏或无工程控制的4 号岩体南北接触破碎带中金矿化情况进行探索和控制，以达到探矿增储的目的。但老鸦巢区中深部水文地质条件比较复杂，富含岩溶裂隙承压水，该含水层测压水位高，且与鸭公塘地下水有水力联系，探矿井巷及探矿钻孔极易揭露到该含水层造成涌水。因此，在地质探矿过程中应做好水文地质分析和堵水预案，做到有备无患，避免影响生产安全和增加矿山排水成本。

1 水文地质概况

老鸦巢区地下水按埋藏条件的不同可分成两部分，即矿区上部含水层和深部含水层，两者之间受砂页岩隔水岩层及F2隔水断层的阻隔，两者含水特性不同，矿区深部含水层为深循环裂隙承压水，其测压水位较高，矿区上部含水层为裂隙岩溶潜水，其静水位较低，没有水力联系［1］。

矿区上部含水层地下水主要赋存于老鸦巢倒转背斜核部近地表的栖霞灰岩含水层中，位于F2断层的上盘，其东、南、西3个方向为一呈半封闭状态的地表水分水岭，中间地带为岩溶洼地。该含水层的溶蚀裂隙发育，岩溶主要发育在30 m 标高以上，以下岩溶逐渐减弱。据老鸭巢区矿坑揭露，该区岩溶最低发育标高为-144.91 m，下部大理岩中含有由上部含水层下渗的裂隙水。该含水层具潜水特征，与西部的鸭公塘地下水、南部的龙玉泉地下水及东部康家湾地下水没有水力联系，形成一个分布面积不大的独立水文地质单元，地下水位标高为74～84 m。

矿区深部含水层地下水赋存于F2断层下盘栖霞灰岩与当冲组砂岩及火成岩体接触破碎带中，具深循环裂隙承压水特征。据九中段ZK164 孔于-455 m标高处揭露到该含水层时，孔底向上涌水，孔口涌水量为45 m3/h。矿区深部含水层与鸭公塘下部含水带有水力联系，其依据是当鸭公塘区地下水疏干到九中段时，深部含水层原孔口涌水的ZK164 孔不涌水，当鸭公塘关闭防水闸门，地下水位恢复到一定高度时，ZK164孔又开始涌水。

2 钻孔涌水分析

2.1 涌水情况

十二中段工程主要部署在1208S-8 沿脉端部扇形孔，是为了探索和控制4号岩体接触破碎带中金矿化以及4 号岩体与鸭公塘3 号岩体之间地层、构造格架和金铅锌矿化情况，以期探获新的资源量来缓解矿山的生产压力。

十二中段深部探矿钻孔孔号XIICK46908，方位246°，倾角-50°，孔深206 m，φ75 mm 开孔，扩孔器76 mm，在钻进85 m 处开始涌水，水量和水压不大，钻进202.1 m的位置时钻孔涌水增大，水质清澈透明，无杂质、无异味，施工人员立即用木塞堵住孔口，但水通过巷道裂隙涌出，巷道积水迅速上升，影响安全生产。施工人员立即安排5 台5 kW 的水泵向外排水，经十二中段水沟排至十二中段水仓。经过8 h 的连续放水，钻孔涌水量趋于稳定，根据容积法初步测算涌水量是30.13 m3/h。

2.2 涌水原因分析

十二中段CK46908 钻孔施工过程中未见大的断裂构造，所见地层和岩性为4 号花岗闪长岩、隐爆角砾岩、当冲组硅质岩、斗岭组炭质砂岩和大理岩，矿区斗岭组（P2dl）、当冲组（P1d）、部分隐爆角砾岩（Vb）及4 号花岗闪长岩体均为理想的隔水层，含水性较弱，钻孔经过这些地层和岩性未出现大量涌水，且施工过程未遇到大的断裂构造。钻孔钻进至202.1 m左右时岩心变为大理岩，略微有些硅化，在此处发生大量涌水现象（图1）。

根据已有的水文地质资料结合施工的XIICK46908 钻孔岩性综合分析，鸭公塘3 号岩体深部向东延伸至老鸦巢4号岩体下方，鸭公塘矿山由于构造断裂和岩浆活动剧烈，接触破碎及层间破碎非常发育，为地下水活动提供了良好的通道，因而形成了鸭公塘地下水系统。按产状可分为陡倾斜和缓倾斜两部分，缓倾斜部分由二叠系下统栖霞组灰岩和当冲组层间破碎带组成，由北西向岩体倾斜，倾角0°～10°，厚度一般为8～16 m；陡倾斜部分赋存于鸭公塘接触破碎带和某些断层破碎带中，范围较狭窄，其发育标高在-100～-500 m，倾角45°～90°，含水层裂隙发育，含水性较好，厚度一般为2～10 m。

推测XIICK46908 钻孔在202.1 m 的位置打穿了隔水层，进入鸭公塘下部含水带，下部含水带主要由层间破碎带和接触破碎带组成，属溶洞裂隙承压水，当钻孔遇到岩溶裂隙承压水，故发生了大量涌水现象［2-3］。

3 钻孔治理措施

孔深202.1 m是斗岭组隔水地层与承压水的分界点，斗岭组炭质砂岩地层岩性较软，易遭受流水侵蚀，致使钻孔孔径变大，故封堵位置要在斗岭组隔水地层下面，方可避免封堵失败［4］。

3.1 封堵流程

（1）自制封堵装置。用φ58 mm 岩心管（2 m）做堵水装置主体，装置主体后端中心点焊接φ43 mm 钻杆接手外丝，用于连接钻杆，前端用φ58 mm 公丝锥做导向器，用于导向，以便推送装置到指定位置。从末端到前端将主体（长度157 cm）按100 mm间距分成若干段，焊接4 mm键销，从外端点焊保证内端呈竖直状态，在键销内端用铁丝捆绑157 mm×100 mm×5 mm（长×宽×高）膨胀胶，一种遇水膨胀隔水密封带（新型材料）。固定在φ58 mm 岩心管上的所有零部件外径不能小于68 mm 且不能大于69 mm，预留7～8 mm 孔内间隙，确保两侧疏水分解涌水压力，保障钻机推送封堵装置到达指定封堵位置。封堵钻孔所需材料如表1所示。

（2）定位封堵。利用钻机推送捆绑膨胀橡胶的封堵装置至202.1 m，固定钻杆24 h，待膨胀橡胶膨胀后固定在孔内。

（3）泵压水泥注浆。按100 kg水泥、2 L凝固剂的比例搅拌配置水泥浆，用泵通过钻杆把水泥浆注射到指定位置，按照100 kg 水泥浆提升7 m 的注浆速度，边注射边提升，耗用500 kg 水泥浆将钻孔封堵至165 m位置。

（4）查看封堵效果。注浆结束后，提升钻杆，若仍有水涌出，则从165 m 位置后根据地层岩性精准定位，按以上方案再次实施封堵。

3.2 钻孔封堵成效

封堵完成后经过长时间的观察和验证，钻孔没有水涌出且没有从其他裂隙中流出，各个中段排水量也没有明显增大，达到期望的封堵效果，从根本上保障铅锌矿井下施工作业安全，节约了排水成本。

4 结论与建议

（1）通过对钻孔涌水原因分析，采用精准定位和源头封堵的治理措施，自制封堵装置，利用钻机将捆绑膨胀橡胶的封堵装置推送至指定位置，进行灌浆封堵，实现了封堵目的，确保了地质探矿和井下生产有序进行，并减轻了井下排水负担。

（2）老鸦巢金矿区深部含水层为深循环裂隙承压水，该含水层测压水位高，且与鸭公塘地下水有水力联系，目前对该含水层工程控制程度还较低，因此对该层水患危害不能大意，在今后的地质探矿和生产中，应加强以往的水文地质资料综合分析研究，制定不同阶段的防治水措施，指导现场施工安全。