一种冶金地下矿山溜破系统施工中的防治水工艺技术方案

一种冶金地下矿山溜破系统施工中的防治水工艺，属于地下金属矿山防治水方法技术领域。其技术方案是：对上部矿仓及溜井、破碎硐室、下部矿仓及皮带给矿硐室等分别进行注浆帷幕施工，通过采用定向分支孔的施工技术，以少进尺打多孔的办法，增加注浆孔利用效率和揭露率，从而达到最优的注浆效果，同时可以利用井筒掘进期间对溜破系统提前进行地面预注浆施工，能节省施工工期，确保掘进过程中的施工安全。本发明专利技术突破了传统的溜破系统施工中采用工作面注浆探治水思维，为水文地质条件比较复杂的现代化大型冶金矿山的防治水提供了新的思路。本发明专利技术能够显著缩减矿山建设中的防治水工期，同时提高建设过程中的安全系数，减少工程投资，提高建设速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种适合冶金地下矿山溜破系统的防治水工艺，属于地下金属矿山防治水方法

技术介绍
近几年复杂水文地质条件下大型冶金地下矿山的快速崛起，在地下矿山建设中防治水工作成为制约矿山建设速度的一大难题。传统的冶金地下矿山，尤其是复杂地质条件下大型铁矿山的溜破系统建设施工中，其防治水均采用的是工作面探治水施工方式，由于溜破系统中矿仓、破碎硐室等主要大硐室断面较大，甚至超过2000m3，且掘进过程中暴露时间较长，致使防治水工作不仅难度大、工期长，治水效果不甚理想，同时易发生突水、塌方等危险事故，因此有必要寻求一种新的溜破系统防治水施工工艺，以缩短溜破系统探治水施工工期，节省工程投资，同时确保施工安全。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种冶金地下矿山溜破系统施工中的防治水工艺，这种工艺适合于复杂水文地质条件下大型冶金地下矿山的溜破系统探治水施工，实现既节省探治水工期，还能实现与井筒掘进平行推进，又能降低防治水费用，确保掘进过程中的施工安全。解决上述技术问题的技术方案是: 一种冶金地下矿山溜破系统施工中的防治水工艺，它采用定向分支孔进行溜破系统地面预注浆施工工艺，包括对溜破系统区域内的上部溜井和上部矿仓部位、破碎硐室部位、下部矿仓及其硐室部位的注浆帷幕，采用以下步骤进行: a.对上部溜井及上部矿仓进行注浆帷幕施工:结合溜破系统设计及布置情况，在上部溜井及上部矿仓外围均匀圆形布置上部溜井及上部矿仓注浆帷幕孔，其中有孔兼做破碎硐室西侧帷幕孔，按注浆施工规范及施工组织设计进行分段，充填注浆，确保每段注浆达到结束标准； b.上述步骤a施工完成之后，结合破碎硐室设计情况，沿破碎硐室群开挖边界外围布置破碎硐室外围注浆帷幕孔，按注浆施工规范及施工组织设计进行分段，充填注浆，确保每段注浆达到结束标准； c.上述步骤b施工完成后，在破碎硐室内上部溜井及下部溜井中间位置布置破碎硐室顶底板注浆帷幕孔，下部溜井及破碎硐室东侧边界中间布置布置另外的破碎硐室顶底板注浆帷幕孔，施工至破碎硐室底板位置后，开始使用陀螺仪及大角度螺杆倒斜，进行定向分支孔施工，待钻至下部溜井底板位置后，形成分支孔，分支孔形成之后，按照注浆施工规范及施工组织设计进行分段，充填注浆，确保每段注浆达到结束标准； d.上述步骤c施工完成后，结合设计情况在下部溜井外围圆形均匀布置下部矿仓及皮带给矿硐室注浆帷幕孔，首先在地表施工下部矿仓及皮带给矿硐室注浆帷幕孔，施工至破碎硐室底板位置后，开始使用陀螺仪及大角度螺杆倒斜，进行定向分支孔施工，待钻至下部溜井底板位置后，形成分支孔，分支孔形成之后，按照注浆施工规范及施工组织设计进行分段，充填注浆，确保每段注浆达到结束标准； e.检查整体注楽帷幕效果，在破碎硐室顶底板注楽帷幕孔和下部矿仓及皮带给矿硐室注浆帷幕孔中选取I个注浆薄弱环节内的注浆帷幕孔，进行分段压水实验，按照计算公式计算开掘涌水量，验证整体注浆效果。上述冶金地下矿山溜破系统施工中的防治水工艺，所述步骤a中的上部溜井及上部矿仓注浆帷幕孔在上部溜井及上部矿仓外围1.5m位置均匀圆形布置，孔间距为3?5m，设计深度为上部溜井顶板向上延伸20m，至上部溜井及上部矿仓底板向下超深13m，分段段高不宜超过30m。上述冶金地下矿山溜破系统施工中的防治水工艺，所述步骤b中的破碎硐室外围注浆帷幕孔沿破碎硐室群开挖边界外围Im位置布置，孔间距为3?5m。上述冶金地下矿山溜破系统施工中的防治水工艺，所述步骤c中的破碎硐室顶底板注楽帷幕孔的设计孔深为破碎硐室顶板向上延伸17m，至破碎硐室底板向下延伸13m，分段段高不宜超过30m。上述冶金地下矿山溜破系统施工中的防治水工艺，所述步骤d中的下部矿仓及皮带给矿硐室注浆帷幕孔在下部溜井外围1.5m位置圆形均匀布置，下部矿仓及皮带给矿硐室注浆帷幕孔的孔间距为3?5m，在地表施工的下部矿仓及皮带给矿硐室注浆帷幕孔的设计孔深为破碎硐室底板开始至下部溜井底板并向下超深10m，分段段高不宜超过30m。上述冶金地下矿山溜破系统施工中的防治水工艺，所述步骤c中的破碎硐室顶底板注浆帷幕孔和步骤d中的下部矿仓及皮带给矿硐室注浆帷幕孔在施工过程中要注意加强测斜频率，确保直孔段偏斜在标准范围内。上述冶金地下矿山溜破系统施工中的防治水工艺，所述步骤a、b、c、d中的各类注浆帷幕孔注浆后，选取对注浆薄弱环节内最后一个注浆孔进行压水实验，检验注浆效果。本专利技术的有益效果是: 本专利技术采用定向分支孔进行溜破系统地面预注浆施工工艺，注浆帷幕面积大、跨度高、所需注浆孔数多，为降低治水成本，可根据溜井及破碎硐室的空间位置和注浆要求，对部分钻孔进行优化，通过采用定向分支孔的施工技术，以少进尺打多孔的办法，增加注浆孔利用效率和揭露率，从而达到最优的注浆效果，同时避免不必要的浪费。本专利技术采用的定向分支孔进行溜破系统地面预注浆施工工艺，可以利用井筒掘进期间对溜破系统提前进行地面预注浆施工，不单独占用治水工期，故能节省施工工期，同时通过采用定向分支孔造孔技术，减少了造孔工程量，节省了工程投资，又能达到注浆效果，确保掘进过程中的施工安全。本专利技术突破了传统的溜破系统施工中采用工作面注浆探治水思维，为水文地质条件比较复杂的现代化大型冶金矿山的防治水提供了新的思路。本专利技术能够显著缩减矿山建设中的防治水工期，同时提高建设过程中的安全系数，减少工程投资，提高建设速度。【附图说明】图1是本专利技术的注浆帷幕孔的平面分布示意图； 图2是本专利技术注浆帷幕孔的侧视图。图1中标记如下:F表示下部溜井位置、E表示上部溜井位置、L汇成的圆形代表上部溜井有效注浆帷幕、LI?L6代表上部溜井及上部矿仓注浆帷幕孔、D孔环绕的方形代表破碎硐室外围有效注浆帷幕、Dl?D12代表破碎硐室外围注浆帷幕孔、Fl?F4代表破碎硐室顶底板注浆帷幕孔、X汇成的圆形代表下部溜井有效注浆帷幕、Xl?X6代表下部矿仓及皮带给矿硐室注浆帷幕孔、箭头表示分支孔方向(如F1—F4表示地表在Fl位置进行分支孔施工，造孔深度至破碎硐室底板位置时到达F4位置，形成“L”型孔)。图2中标记如下:地表平面1、上部溜井及上部矿仓注浆帷幕孔起始位置2、破碎硐室外围注浆帷幕孔起始位置3、破碎硐室底板平面4、上部溜井及上部矿仓注浆帷幕孔和破碎硐室外围注浆帷幕孔终止位置5、下部溜井底板平面6、破碎硐室顶底板注浆帷幕孔和下部矿仓及皮带给矿硐室注浆帷幕孔终止位置7、溜井8、上部矿仓9、破碎硐室10、下部矿仓Ilo【具体实施方式】本专利技术包括多种注浆帷幕孔施工，其中破碎硐室顶底板注浆帷幕孔Fl?F4和下部矿仓及皮带给矿硐室注浆帷幕孔Xl?X6设计只有50%为地表开孔，剩余50%从破碎硐室底板开始向其进行定向分支孔施工。本专利技术采用以下步骤进行: a.对上部溜井及上部矿仓进行注浆帷幕施工:结合溜破系统设计及布置情况，当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冶金地下矿山溜破系统施工中的防治水工艺，其特征在于：它采用定向分支孔进行溜破系统地面预注浆施工工艺，包括对溜破系统区域内的上部溜井和上部矿仓部位、破碎硐室部位、下部矿仓及其硐室部位的注浆帷幕，采用以下步骤进行：a．对上部溜井及上部矿仓进行注浆帷幕施工：结合溜破系统设计及布置情况，在上部溜井及上部矿仓外围均匀圆形布置上部溜井及上部矿仓注浆帷幕孔，其中有孔兼做破碎硐室西侧帷幕孔，按注浆施工规范及施工组织设计进行分段，充填注浆，确保每段注浆达到结束标准；b．上述步骤a施工完成之后，结合破碎硐室设计情况，沿破碎硐室群开挖边界外围布置破碎硐室外围注浆帷幕孔，按注浆施工规范及施工组织设计进行分段，充填注浆，确保每段注浆达到结束标准；c．上述步骤b施工完成后，在破碎硐室内上部溜井及下部溜井中间位置布置破碎硐室顶底板注浆帷幕孔，下部溜井及破碎硐室东侧边界中间布置布置另外的破碎硐室顶底板注浆帷幕孔，施工至破碎硐室底板位置后，开始使用陀螺仪及大角度螺杆倒斜，进行定向分支孔施工，待钻至下部溜井底板位置后，形成分支孔，分支孔形成之后，按照注浆施工规范及施工组织设计进行分段，充填注浆，确保每段注浆达到结束标准；d．上述步骤c施工完成后，结合设计情况在下部溜井外围圆形均匀布置下部矿仓及皮带给矿硐室注浆帷幕孔，首先在地表施工下部矿仓及皮带给矿硐室注浆帷幕孔，施工至破碎硐室底板位置后，开始使用陀螺仪及大角度螺杆倒斜，进行定向分支孔施工，待钻至下部溜井底板位置后，形成分支孔，分支孔形成之后，按照注浆施工规范及施工组织设计进行分段，充填注浆，确保每段注浆达到结束标准；e．检查整体注浆帷幕效果，在破碎硐室顶底板注浆帷幕孔和下部矿仓及皮带给矿硐室注浆帷幕孔中选取1个注浆薄弱环节内的注浆帷幕孔，进行分段压水实验，按照计算公式计算开掘涌水量，验证整体注浆效果。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李志鹏，常龙新，焦永富，程中平，杨福军，杜景军，贲勇，韦冠彬，荣辉，
申请(专利权)人：河北钢铁集团矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13