岩溶涌水處理

❶ 岩溶水資源合理開發利用和保護對策

一、礦井水資源化利用及途徑

1.礦井水利用現狀

礦井排水來源於孔隙水、砂岩裂隙水和灰岩岩溶水，其中岩溶水佔75%。岩溶水是焦作市城市供水的重要水源，合理開發利用和保護岩溶水關繫到居民供水安全。在全球化水資源越來越緊張的大背景下，將礦井排水進行資源化利用是非常有必要的。焦作礦區年排放礦井水量為1.5億m³，目前利用量約為3700萬m³/a，占整個礦區排水總量的23%，其餘被排入周邊河流，白白流失。礦井水利用途徑主要是：焦作市環境用水量為360萬m³/a，煤礦生產用水量為340萬m³/a左右，煤礦周邊農田灌溉利用量為3000萬m³/a。根據焦作市用水規劃，2030年需水量為4.72億m³，供水量僅為0.70億m³，水資源缺口4.01億m³。因此，對礦井排水進行資源化利用是解決焦作市不足的便利途徑。

焦作礦區產生的礦井水的水質符合含一般懸浮物礦井水的特徵。懸浮物SS通常小於400mg/L，COD通常小於70mg/L，毒理學和放射性指標完全符合飲用水要求。從低附加值的礦井水利用角度，礦井水經過初次沉池的沉澱，基本可滿足農業灌溉用水要求；從高附加值的礦井水利用角度，礦井水經過「混凝+沉澱+過濾」，完全能夠達到工業（主要是電廠）用水的要求；再經過「消毒」等深度處理，處理後的礦井水也可以達到生活飲用水的水質要求。我國礦井水處理已有成熟的技術和經驗，焦作礦區排水量大，水量穩定，水質簡單易於處理，礦井水的資源化利用是可行的。

2.礦井水資源化利用的途徑

目前，國內礦井水資源化的方式主要有：①井下實行清水污水分流，清水經過簡單處理後直接利用；②農業灌溉；③礦井水凈化處理後利用；④礦井水回灌補源。其中方式①～③應用較為廣泛，方式④僅限於特定條件下。

華北石炭-二疊岩溶型煤田煤層底板岩溶水是礦井水的重要來源，發生岩溶水突水或從疏放鑽孔、泄水巷流入礦坑的岩溶水，未在採煤巷道或采空區長距離流動並且沒有與其他礦井水混合時，其水質保持天然水質，可以直接作為生產和生活用水。煤礦可將直接從含水層中流出並未受污染的地下水，與從采空區或工作面流出的被污染礦井水分開排放，將清水排至地面簡單處理後加以利用。

華北石炭-二疊岩溶型煤田各煤礦涌水量都較大，水質較簡單，多屬於含一般懸浮物的礦井水，懸浮物濃度通常為300mg/L，這為煤礦周邊農田灌溉提供了水源條件。焦作礦區在20世紀70～80年代，利用礦井水灌溉農田近10萬畝，取得較好的社會效益。

從空間角度，礦井水凈化處理工程主要分為兩類：地面處理工程和井下處理工程。前者是井下各處產生的礦井水經巷道匯集到礦井的中央水倉，由中央泵房將混合的礦井水提升至地面，在地面建凈化站處理，達標後再分別輸送到各用水部門使用；後者是在礦井水進入中央水倉前，經過井下凈化站處理，達標後進入中央水倉，中央泵房再將清水輸送到各用水部門使用。

3.礦井水處理工藝

（1）礦井水的地面處理

目前，對於含一般懸浮物礦井水，地面處理工程的工藝相對成熟單一，基本沿用「混凝—沉澱—過濾—消毒」的流程進行，出水可達到生活飲用水水質要求。常用的構築物有：調節池、澄清池、無閥重力雙層濾池、污泥濃縮池、加氯消毒車間。該工藝關鍵問題是：

1）混凝葯劑的選擇與復配，以降低葯劑費用，提高出水水質。聚合氯化鋁（PAC）+聚丙烯醯胺（PAM^-）是常用的葯劑組合。PAC適宜處理含濁水質，PAM^-分子量大，助凝性能優良，兩者組合處理效果遠遠優於單獨使用的效果。

2）集澄清和過濾作用一體的凈化器。澄清池集混合絮凝沉澱於一體，減少了構築物的數量，因而獲得廣泛的應用；部分廠礦開發的高效礦井水凈化設備集澄清池和過濾池於一體的一體化凈化器，已普遍用於中小規模礦井水處理廠。

（2）礦井水的井下處理

井下處理工程，形式多樣。主要形式亦有兩類：一類是在各礦井水湧出口，未經巷道就地建立簡易井下處理站，處理後輸送到各用水部門。另一類是礦井水在經過巷道進入中心水倉前增加凈化處理站，中心水倉變成清水倉，從而解決了定期清理中心水倉的難題，中心泵房再將處理後的清水輸送到各用水工作斷面。如兗州東灘煤礦開發的「格柵-沉砂-混合-漩流反應及斜管沉澱-混凝-過濾吸附以及污泥壓濾」工藝的井下處理工程，徐州權台煤礦則是將中心水倉改造成混凝反應的主要設備，對礦井水進行預處理後，再由中心泵房提升至地面凈化站進行二級處理。

4.焦作礦區礦井水處理工藝設計

焦作礦區礦井排水量大，宜採用地面處理工程統一處理，達到相應水質標准後，再輸送到各用水部門。焦作礦區礦井水除濁度、懸浮物、大腸桿菌超標外，其餘指標均符合飲用水標准，處理工藝相對簡單。根據焦作礦區礦井水的水質、水量和處理後的用途，處理工藝可分兩段：基礎處理工段和深度處理工段。經過基礎處理工段的處理，礦井水應能滿足工業用水要求；經深度處理工段的處理，礦井水應達到生活飲用水水質要求。

基礎處理工段去除的主要污染物包括：懸浮物、有機物和油類。懸浮物主要是煤粉和岩粉，此外還有少量的煤層中的古生物殘體、細菌等物。處理工藝流程見圖10-13。

圖10-13 礦井水基礎處理工段工藝流程

深度處理工段去除的污染物主要是菌類和微量有機物，處理工藝流程見圖10-14。

圖10-14 礦井水深度處理工段工藝流程

根據焦作礦區礦井水的水質水量特徵，PAC的工程投加量為10～15mg/L，PAM^-的工程投加量為0.2～0.25mg/L。採用「微絮凝-過濾」工藝時，PAC的工程投加量改為5～7mg/L。2006年11月，取演馬礦礦井水，投加工業試劑聚合氯化鋁（PAC）15mg/L與聚丙烯醯胺（PAM^-）0.2mg/L，採用實驗室模擬工程設計工藝：「混凝-砂濾-活性炭過濾」，各工段處理效果見表10-12。

表10-12 實驗室模擬工藝處理演馬礦礦井水效果

二、加強煤礦水害綜合防治，減少礦井水的排放

1.岩溶水突水是煤礦安全生產的隱患

焦作礦區受水威脅煤礦資源儲量約60132.6萬t，目前僅解放儲量4685.0萬t，尚有92.2%約55447.6萬t的儲量等待解放（表10-13）。特別是石炭系太原組一₅煤（儲量9462萬t）和一₂煤（儲量27909萬t），因受煤層底板高承壓岩溶水的嚴重威脅，不能正常開采。礦井排水不僅造成大量水資源被浪費，而且企業每年要付出大量的排水費，2003年焦作煤業集團公司共有的8對生產礦井（表10-14），總排水量達282m³/min，總排水費用高達8000萬元，噸煤排水電費高達20～30元。

表10-13 焦作礦區受岩溶承壓水威脅的儲量及被解放的儲量 單位：萬t

表10-14 焦作礦區2003年生產礦井排水經濟技術指標統計表

2.岩溶承壓水突水危險性評價

焦作礦區石炭二疊系共含煤11～14層，總厚9～14m，其中可採煤層三層，包括二疊系山西組二₁煤（大煤）、石炭系太原組一₅煤（二煤）和石炭系太原組一₂煤（三煤）。二₁煤為穩定煤層，全區可采，一般厚6m，是各礦主採煤層。一₅煤距二₁煤6～80m，一般厚1～1.5m，礦區西部普遍可采，東部夾1～2層矸，部分可采。一₂煤距二₁煤85～105m，一般厚度1.5～2.0m，普遍可采。石炭系太原組一₅煤和一₂煤統稱下組煤，煤層底板距二灰和奧灰強含水層近，開採下組煤受煤層底板岩溶承壓水的突水威脅，礦區內僅馬村礦、中馬村礦和朱村礦開采一₅煤，而一₂煤沒有開采。

「特殊水量脆弱性」的礦坑突水在九里山泉域表現得非常突出，其原因主要有以下幾點：

1）最下層煤（三煤）距奧陶系岩溶含水層的厚度薄，一般為10～20m（圖10-15）。

2）煤系地層中發育數層碳酸鹽岩夾層，且直接分布在每層頂板，特別以「二灰」和「八灰」最為典型（圖10-15），這些夾層式碳酸鹽岩含水層水不僅是礦坑突水的補給源，而且由於其發育穩定、分布廣，往往又成為溝通下伏奧陶系含水層的導水層。

3）礦區位於太行山前且由東線向北東的轉折部位，東西及北東向構造斷裂交錯發育，特別是一些大型斷裂構造成為岩溶地下水徑流的良好通道，同時巨大的斷距使得下伏岩溶含水層與煤層及其煤系地層中碳酸鹽岩夾層對接，為岩溶水向礦井涌水提供了條件。

4）煤層總體由北向南東傾斜，多位於區域岩溶水位以下，南部地區煤層的岩溶水帶壓水頭在數百米以上，高壓狀態下的底鼓突水成為巨大隱患。

煤層底板承壓水突水危險評價方法有：斯列薩列夫公式法、突水系數法、多源地學信息復合疊加法、脆弱性指數法、五圖雙系數法等。突水系數法因公式簡單，便於應用，自20世紀60年代提出以來，至今一直是煤礦評價和預測底板突水的重要方法。突水系數是指煤層底板單位厚度隔水層所能夠承受的靜水壓力，表達式為

中國北方岩溶地下水環境問題與保護

圖10-15 焦作礦區地層柱狀圖

式中：T為突水系數（MPa/m）；P為底板隔水層承受的水壓（MPa）；M為底板隔水層厚度（m）。

一般來說，突水系數越大，底板突水危險性越高。臨界突水系數是指單位隔水層厚度所能承受的最大水壓或極限水壓。當突水系數超過臨界突水系數時，底板具有突水危險；當突水系數小於臨界突水系數時，底板基本無突水危險。臨界突水系數受礦區水文地質條件、礦井充水條件、開采條件和開采方法等因素的影響，不同礦區或同一礦區的不同礦井往往有不同的臨界突水系數值。因此，很多礦區或礦井通過對歷史實際突水資料的總結，建立了適用於本礦區的臨界突水系數值（表10-15）。就全國實際資料看，受構造破壞塊段臨界突水系數為0.06MPa/m，正常構造塊段臨界突水系數為0.1MPa/m。

表10-15 我國一些礦區臨界突水系數值

焦作礦區主要生產礦井當前採掘深度二₁煤底板八灰岩溶水突水系數值見表10-16，各礦突水系數均超過臨界突水系數，各礦在帶壓開采二₁煤時，八灰水突水危險很大。

表10-16 焦作礦區二₁煤底板八灰突水系數

一₅煤底板直接充水含水層是二灰（L₂），一₅煤和二灰間的隔水層厚度20m，一₂煤底板直接充水含水層為奧灰，隔水層厚度10～20m。二灰和奧灰水力聯系密切，二者水位相同，可以視為一個含水層組。奧灰水位按當前75m、一₅煤隔水層厚度按20m、一₂煤隔水層厚度按10m，根據各井田煤層賦存最大標高，求得一₅煤和一₂煤的最小突水系數，如表10-17所示。由此可見，開采一₅煤和一₂煤，底板二灰和奧水突水危險很大。

表10-17 焦作礦區各井田太原組最低突水系數

下面將採用突水系數對礦區「二煤（一₅煤）」岩溶突水的風險性進行初步評價。評價中按照突水系數大小分為以下Ⅳ級：

Ⅰ級，無岩溶水突水危害區，「二煤（一₅煤）」處於岩溶地下水位以上，不存在下伏岩溶含水層突水的風險。

Ⅱ級，岩溶水輕度突水危害區，下組煤處於岩溶地下水位以下，突水系數介於0～0.06MPa/m之間的地區。

Ⅲ級，岩溶水中等突水危害區，突水系數介於0.06～0.1MPa/m之間的地區，這類區的突水系數已接近煤炭部制定的《礦井水文地質規程》中的突水危險區的臨界值0.6。

Ⅳ級，岩溶水嚴重突水危害區，值突水系數＞0.1MPa/m地區。

根據以上計算標准，得到泉域下組煤岩溶突水的風險性評價結果見圖10-16。

從圖10-16中可以看出，從北西向南東煤礦岩溶水突水的風險性增加，與地層埋深、岩溶地下水流向相一致。Ⅰ級、Ⅱ級區主要分布在系統西北部山區和朱村斷層及鳳凰山底層以北地區；Ⅲ級區呈條帶平行分布在李庄斷層與九里山斷層的煤系地層翹起段；Ⅳ級區分布在岩溶水系統的東南部。

系統內各區的分布面積分別為：

無岩溶水突水危害區（Ⅰ級）面積90km²。

岩溶水輕度突水危害區（Ⅱ級）面積23km²。

岩溶水中等突水危害區（Ⅲ級）面積18km²。

岩溶水嚴重突水危害區（Ⅳ級）面積326km²。

3.礦區水害防治的建議

1）Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級區不宜開采「三煤」。

2）沿區域性斷層留一定厚度的保安煤柱，厚度不小於300m。這些斷層包括鳳凰山斷層、九里山斷層、方庄斷層、馬坊斷層、峪河斷層等，沿一般斷層保安煤柱厚度不小於50m。

3）在Ⅲ級、Ⅳ級區採煤，對開采過程中可能出現的未探明斷層、岩溶陷落柱等應引起足夠重視，執行「有疑必探、先探後掘」的原則，防止突水事故的發生。

4）在Ⅲ級、Ⅳ級區採煤，在充分查明礦區水文地質條件基礎上，針對下伏岩溶水突水問題，可因地制宜地採用煤礦石炭系灰岩隱伏露頭注漿截流工程，對突水點的地面鑽孔注漿封堵突水點工程，礦井分翼（區）隔離技術和強排技術應用、疏水降壓工程與煤層底板含水層注漿改造，工作面煤層底板注漿加固和含水層改造技術等。

三、減少固體廢棄物堆存與利用

煤矸石的利用途徑主要有三種。一是用煤矸石生產無煤燒結磚。具體做法是，採用成熟的制磚技術，將煤矸石粉碎後添加20%的粉煤灰，利用原煤矸石中的黏土礦物和殘余的發熱量，燒結成煤矸石磚。焦作現已建成5座煤矸石磚廠，有14條隧道窯生產線。2005年生產煤矸磚1.2億塊，實現了銷售收入1437萬元，年消耗煤矸石30萬t。二是用煤矸石發電。現已建成四座煤矸石發電廠，綜合利用電站鍋爐8台，總裝機容量194MW。2005年矸石發電12.5億kW·h，實現銷售收入2.5億元，年消耗煤炭洗選加工所產生的煤矸石70餘萬t。三是用煤矸石充填塌陷區，每年消耗煤矸石1萬t以上。煤矸石堆放場

圖10-16 九里山泉域下組煤煤礦岩溶水系突水風險性評價分區圖

四周應修建集水溝和沉澱池，用於收集矸石山坡面的雨水，沉澱後的雨水用於運矸道路和矸石山的灑水降塵，改善礦區地面環境。對煤矸石堆要採取覆土防滲處理，並種植樹木或花草。

❷ 隧道施工，開挖面有水涌水時，應該採取什麼措施處理

進洞前防排水處理 首先，在隧道進洞前應對隧道軸線范圍內的地表水進行了版解，分析地表水的補給權方式、來源情況，並適時督促施工單位採取相應的處理措施，做好地表防排水工作：用分層夯實的粘土回填勘探用的坑窪、探坑；對通過隧道洞頂且底部岩層裂...

❸ 岩溶治理

根據不同類別岩溶，確定齊岳山隧道岩溶治理方案，如表10-25。

表10-25 齊岳山隧道岩溶治理方案表

（1）貧水管道型

1）充填淤泥型。2004年3月22日，齊岳山隧道施工至PDK361＋582.5後停止掘進，採用地質鑽機進行超前地質鑽探。3月24日20：00 ，探孔鑽進至13.8 m時，鑽孔沖洗液變濁；20∶10 ，鑽進至15.2 m時，鑽孔內開始出現涌泥；20：13 ，鑽孔內開始涌水，噴射距離2 m。經測試，涌水量為300m³/h。由於涌水量大，鑽機無法鑽進，隨後停止鑽進。1小時後，鑽孔內涌水量減小到150m³/h，之後，涌水逐漸減小，穩定在30m³/h。

根據該岩溶涌水特徵：隨著充填介質淤泥的湧出，開始湧出清水，並且涌水量在短時間內逐漸減小，並穩定在30m³/h。結合該岩溶處於F3 斷層，斷層帶內岩層破碎，平導PDK361＋597發育為垂直向岩溶管道，因此管道相對獨立，管道內靜儲量已基本釋放，因而，對於該岩溶，可採取「後處理」措施，即先採取爆破開挖，待岩溶管道完全揭示後，再進行處理。

2004年4月5日，對該岩溶管道進行爆破開挖。爆破開挖後，實際揭示在隧道左側拱腰位置為一直徑ϕ2m的岩溶管道，與預測情況基本一致。針對該岩溶管道，採取以下「後處理」措施，如圖10-80。

①對隧道開挖輪廓線外5 m范圍進行錨網噴防護。錨桿採用2 mϕ22mm砂漿錨桿，錨桿入岩深度1.5 m，外露0.5 m，間距1 m×1 m。鋼筋網採用ϕ6mm鋼筋，網格間距20cm×20cm；噴射C₂₀混凝土厚10cm。

②對DK361＋594～＋600段採取格柵鋼架支撐，鋼架間距1榀/0.5 m。

③對初期支護外岩溶管道採用M5漿砌片石回填，回填高度2 m。

④預埋ϕ100mmPVC排水盲管，保持原有水系排泄通暢。

⑤對DK361＋594～＋600段採用K0.5MPa抗水壓加強型襯砌。

2）充填粘土型。2004年4月28日，齊岳山隧道正洞開挖到DK361＋597後，採取超前水平鑽探，當鑽至DK361＋614位置時，鑽孔內出現了少量涌泥，取心顯示該位置存在一充填型溶洞，充填介質為軟-流塑狀黏土。隨後，停止鑽探，繼續開挖。2004年5月7日，隧道開挖到 DK361 ＋611 位置停止掘進，並進行進一步加強探測。當探孔鑽探到DK361＋613～＋617時，突然發生突水、突泥，最遠噴射距離15 m。隨後繼續鑽探，表明正洞前方存在一條由隧道右側拱部向隧道左側底部發育的大型岩溶管道，管道直徑3～5m。管道內充填大量泥砂、粘土，儲量無法估計。根據對該岩溶管道的判斷，為確保安全施工，不留後患，對該溶洞採取「注漿加固-管棚支護」綜合措施進行治理，治理方案如圖10-81。

圖10-80 PDK361＋597岩溶管道治理方案

圖10-81 DK361＋614岩溶管道處理方案圖

（單位：cm）

①採用C₂₀模築混凝土封閉掌子面，封閉厚度1 m。

②後部徑向注漿加強：對掌子面後部DK361 ＋605～＋610 段採取5 m徑向注漿。注漿管梅花型布置，間距1 m×1 m。注漿材料採用普通水泥單液漿，漿液配比：水灰比0.6∶1～1∶1。注漿採取定壓控制，注漿終壓為1.5～2MPa。

③超前帷幕注漿：對DK361＋611～＋625段14 m范圍採取5 m超前帷幕注漿，加固溶洞充填物以及破碎圍岩。注漿材料採用普通水泥單液漿、TGRM漿，以普通水泥單液漿為主。普通水泥漿漿液配比為：水灰比0.6∶1～0.8∶1 ，TGRM 漿漿液配比為：水灰比0.8∶1～1∶1。設計注漿擴散半徑1.3 m。注漿採取定壓控制，注漿終壓為1.5～2MPa。

④超前大管棚：對DK361＋611～＋625段14 m拱部120°范圍施做超前大管棚。大管棚採用ϕ108mm鋼管，環向間距40cm，外插角5°。超前大管棚注入水泥砂漿。

⑤徑向補注漿：DK361＋611～＋625段開挖後，對該段進行徑向補注漿。注漿范圍為開挖輪廓線外5m。

⑥底部加固注漿：對DK361＋611～＋625 段底部溶洞進行垂直加固注漿。注漿范圍為基底以下5m。注漿管採用5m長ϕ42mm鋼花管，梅花型布置，間距1m×1m。注漿材料採用普通水泥單液漿，漿液配比為：水灰比0.6∶1～1∶1。注漿採取定壓控制，注漿終壓為1.5～2MPa。

⑦開挖支護：該段採取短台階法開挖，二次襯砌採用K1.0MPa抗水壓加強型襯砌。

3）充填塊石型。2005年2月17日，正洞掘進至DK362＋274.5，掌子面超前5 m探孔內出現突水，射距20m，流量為100m³/h。突水4小時後射距減小為12 m，8小時後射距減小為5 m。突水48小時後水量穩定在20m³/h。經現場分析判斷，掌子面前方發生大規模突水的可能性不大，於是2月19日22：00揭示該溶腔。揭示後，溶腔內僅有少量零星塊石墜落，觀察溶腔主要位於隧道頂部（左側為起拱線上50cm，右側為55cm），溶腔沿隧道橫向發育寬度8.3 m，縱向1.7 m。2月20日23：30，在3#橫通道爆破施工時，溶腔上部填充物突然坍塌、湧出，湧出物堆滿掌子面17.5 m空間，湧出物體積約500m³。湧出物主要為塊石和少量粘性土，最大塊石為3 m×2 m×1 m。後經探測，該溶腔沿隧道軸線長14 m，可探高度拱部以上13 m均泥夾孤石。針對DK362＋277溶洞，根據其坍塌介質為塊石土的特點，施工中採取以下治理措施。

①在確保安全情況下，對堆積體上半斷面向掌子面方向適當清理，形成上、下半斷面台階。

②採用C₂₀混凝土封閉掌子面，止漿牆厚度1.5 m，止漿牆應採用徑向錨桿和周邊圍岩連接。

③對止漿牆下部堆積體進行花管注漿，固結鬆散堆積體。注漿管長度5 m，注漿材料採用普通水泥單液漿，漿液配比為：水灰比0.6∶1～0.8∶1。注漿採取定壓原則，注漿終壓1.5～2MPa。

④對拱部120°范圍內施作ϕ108mm超前大管棚，管棚長度20m，環向間距30cm，外插角5°。管棚施作完畢後注入普通水泥單液漿，漿液配比為：水灰比0.6∶1～0.8∶1。注漿採取定壓原則，注漿終壓1.5～2MPa。

⑤採取台階法開挖，按K1.0MPa抗水壓結構設計二次襯砌。

⑥徑向注漿加強：DK362＋277～＋297段開挖後，對該段進行徑向注漿，注漿范圍為開挖輪廓線外5m。

⑦對基底採取ϕ75mm鋼管樁加固，加固深度12 m。鋼管樁採用花管，梅花型布置，間距0.6 m×0.6 m。注漿材料採用普通水泥單液漿，漿液配比為：水灰比0.6∶1～0.8∶1。注漿採取定壓原則，注漿終壓1.5～2MPa。

（2）富水管道型

2004年5月31日3：50 ，齊岳山隧道平導掘進至PDK361＋870 ，採取超前炮眼孔進行超前探測。炮眼孔鑽至PDK361＋873.5時，突然發生突水，最遠噴射距離5 m，單孔涌水量60m³/h。於是，立即啟動應急預案，封閉掌子面，進一步進行加強鑽探並進行水壓測試。針對平導PDK361＋873岩溶，通過採取TSP203、地質雷達，以及深孔超前鑽探等綜合超前地質預測預報手段，探測到含水體構造溶腔呈上窄下寬、右窄左寬形態。掌子面范圍內溶腔寬度為0.4～4.7 m，溶腔由左上向右下延伸，左上最大溶腔寬度12 m，右下最大寬度4 m，如圖10-82。測試最大水壓力為0.26MPa，穩定水壓力為0.14MPa，預估涌水量為（2～7）×10⁴m³/d。

1）方案制定。由於該富水溶腔規模大，同時，進口為反坡施工，因此，對該富水溶腔進行爆破開挖方案、泄水洞方案、繞行方案和注漿堵水方案進行方案比選。

通過對以上方案進行比選，從投資、安全、工藝、可行性、難度、遠期危害等方面綜合考慮，鑒於該富水動水溶腔規模大，目前針對該類似條件下注漿堵水無成熟的實例，且注漿周期長，投資高，又考慮到該溶腔主要受岩層產狀控制，是以溶蝕作用為主而形成的層面裂隙管道型岩溶，該處地質又為背斜構造，這種地質條件下泄水洞方案比較成熟，對地表環境影響有限，同時，該隧道為反坡開挖，若有大量水存在，抽排水費用較高，因此，應採取泄水洞方案。考慮到齊岳山隧道工期緊，採取泄水洞方案需要一定的時間周期，因此，採取迂迴導坑開挖，開辟新的工作面。現場採取右側迂迴導坑和左側泄水洞綜合方案，如圖10-83。

圖10-82 齊岳山隧道PDK361＋873岩溶管道形態圖

圖10-83 齊岳山隧道PDK361＋873岩溶管道治理方案

2）「迂迴導坑＋泄水洞」方案。

①迂迴導坑。綜合施工地質探測成果，PDK361 ＋873 主要為一豎向發育的管道型岩溶，且具有上小下大，左、右均尖滅的特徵，因此，左側迂迴、右側迂迴、豎向繞行均有一定的可行性，但考慮到右側迂迴對正洞施工有利，且費用最低，因而，選擇採取右側迂迴方案。右側迂迴方案是從平導PDK361＋805位置向正洞開設2-1#橫通道，由橫通道進入正洞後，採取下導坑斷面向前掘進，至DK361＋891處向左側進行超前深孔鑽探，設置2-2#橫通道繞行穿過含水溶腔後拐進平導，之後平導向前正常開挖。迂迴導坑完成後，平導正洞向前開挖，同時應盡快由2-1#橫通道反向開挖正洞，實現正洞1#橫通道與2-1#橫通道之間的貫通，避免平導獨頭掘進。

②泄水洞。考慮到地形條件，以及正洞、平導的平面位置關系，以及出水點情況，在平導左側距平導20m處設置平行泄水洞。泄水洞洞口設在隧道進口洞口樂園溝位置，高程1112.0（平導洞口高程1125.9），設計泄水洞為1‰上坡。泄水洞採用單車道斷面，單道內凈空尺寸為2.8 m×3.6 m。泄水洞全長1165 m。泄水洞襯砌Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級圍岩段採用噴錨襯砌，Ⅴ級圍岩段採用噴錨整體式襯砌結構，在通過斷層破碎帶、岩溶構造裂隙、溶腔等地段時，採取繞避方案。

在泄水洞施工到PDK361＋873富水溶腔時，施工救援通道，爆開含水體，實現泄水。同時，對平導與正洞相應富水溶腔構造處設置泄水通道，實現泄水，本隧道共設置3條泄水通道。

（3）富水溶槽型

2004年10月15日，宜萬鐵路齊岳山隧道進口正洞施工到DK362＋050 ，採用TSP203超前預測預報揭示出DK362＋058～＋065段節理裂隙發育，局部有水。10月17日，隧道開挖到DK362＋060，採用5 m加深炮眼孔超前探測時，由探孔中射出水流，射程4 m，隨即封閉掌子面。之後，在掌子面布置6 個ϕ90mm超前探孔，加強對前方超前預測預報。超前探測表明：在隧道前方自左上向右下發育一富水溶槽，溶槽左寬右窄，寬度為0.7～0.1 m。溶槽中充滿水。經測試，充水溶槽內水壓力為0.1MPa。

1）方案設計。

①端部加強：對DK362＋055～＋060已開挖段採取5 m徑向注漿，加固該段破碎圍岩，以避免由於對DK362＋060～＋070段超前帷幕注漿引起後部結構破壞。

②頂水注漿：對超前水平探孔進行頂水注漿，將水頂回到原有的流水通道，同時達到熟悉注漿工藝、試驗注漿材料、確定注漿參數的目的。

③超前帷幕注漿：對DK362＋060～＋070段採取3 m超前帷幕注漿，形成注漿截水帷幕。

④超前大管棚：在DK362＋060～＋070 段開挖輪廓線外布設超前大管棚，並對大管棚進行注漿，大管棚和超前帷幕注漿共同作用，形成超前剛性支護體系，確保開挖施工安全。

⑤徑向注漿：對DK362＋060～＋070段開挖後進行5 m徑向注漿，提高充水溶槽段的注漿堵水加固效果。它和超前帷幕，以及抗水壓二次襯砌結構共同作用，形成抗水壓結構體系。

2）注漿設計。

①注漿設計參數：借鑒以往施工經驗，制定該充水溶槽注漿堵水設計參數如表10-26。

表10-26 富水溶槽注漿堵水設計參數表

②注漿設計：根據設計參數進行注漿設計。

a.DK362＋055～＋060段徑向注漿：分別在DK362＋056、＋057.5、＋059斷面全環布置徑向注漿孔，注漿孔環向間距1.5 m，孔深5 m。注漿管採用ϕ42mm焊接鋼管，管長5 m，花管部分長4 m，溢漿孔間隔垂直梅花型布置，縱向開孔間距20cm，注漿管端部加工呈尖錐狀。

b.頂水注漿：對超前探孔的6個鑽孔進行頂水注漿。

c.DK362＋060～＋070段帷幕注漿：根據設計參數進行注漿設計，如圖10-84。

圖10-84 超前帷幕注漿設計圖

（單位：cm）

d.DK362＋060～＋070段超前大管棚：超前帷幕注漿結束後，對DK362＋057～＋060段擴大斷面1m形成3m（縱向）×1m（環向）工作間，利用工作間施做ϕ108mm超前大管棚，管棚環向間距0.5 m，外插角1°。

e.DK362＋060～＋070段徑向注漿：開挖完成後，對DK362 ＋060～＋070 段進行徑向注漿加強，確保帷幕注漿的抗水壓作用。徑向注漿加固孔布設間距為1 m×1 m。

3）注漿材料。注漿材料及漿液配比參數根據不同的注漿方案確定。

對於徑向注漿，採用普通水泥單液漿。對於頂水注漿，採用豆石混凝土、水泥砂漿、普通水泥單注液漿和普通水泥-水玻璃雙液漿。對於超前帷幕注漿，採用普通水泥單液漿、普通水泥-水玻璃雙液漿，對於超前大管棚注漿，採用TGRM漿。

普通水泥單液漿漿液配比為：水灰比0.6∶1～0.8∶1。普通水泥-水玻璃雙液漿配比為：水泥漿水灰比0.6∶1～1∶1、水泥漿與水玻璃體積比1∶1～1∶0.3、水玻璃濃度35Be′。TGRM漿漿液配比為：水灰比0.8∶1～1∶1。

4）注漿參數。注漿參數見表10-27 ，現場施工可根據實際情況動態優化調整。

表10-27 注漿參數選擇表

5）注漿順序。注漿順序均採取由下到上、由右到左、間隔跳孔方式進行。

6）注漿結束標准。

①單孔結束標准：注漿壓力逐步升高到設計終壓，並持續10min以上。注漿結束時地層吸漿量小於5L/min。

②全段結束標准：所有注漿孔均符合單孔注漿結束標准，無漏注現象。鑽檢查孔，符合注漿效果質量要求。

7）注漿效果檢查及評定。

①程序控製法：施工程序按規定的施工順序進行。

②檢查孔法（針對超前帷幕注漿）：在吸漿量較大的部位、設計的帷幕加固圈最外側范圍，以及可能存在的注漿薄弱環節鑽設檢查孔，檢查孔數量為設計注漿孔數量的10%，且不小於3個。檢查孔應成孔好，無坍孔現象。對檢查孔取心，漿液充填飽滿，漿液有效注入范圍大於設計值。檢查孔涌水量應小於0.2L/（m·min）。

③試驗法（針對超前帷幕注漿）：對檢查孔進行注漿試驗，檢查孔注漿壓力應很快（一般不應超過10min）達到設計終壓，達到終壓時地層吸漿量很小（一般應小於5L/min）。

④計量評定法（針對徑向注漿）：注漿後涌水量小於設計值5 m³/（m·d）。

8）現場施工。現場施工自2004年10月27日開始，到2004年12月13日結束，歷時48天。

徑向注漿和頂水注漿按設計正常施工。超前帷幕注漿按設計進行了A圈17 個孔的鑽孔及注漿施工，在進行B圈孔鑽孔時，發現鑽孔中均無水，漿液充填飽滿，於是未繼續進行B圈和C圈孔的鑽孔與注漿施工。根據注漿過程中各孔的吸漿情況，以及加固范圍要求，共布置了8個檢查孔，檢查孔均成孔好，無坍孔現象，漿液充填飽滿，無水。對檢查孔進行注漿試驗，注漿量100L，注漿壓力很快達到4～5MPa，這表明原充水溶槽已被漿液有效填充。隨後，對鑽孔過程中出水量較大、溶槽寬度較寬的拱頂及左側拱腰位置局部布置了8根超前大管棚，並注入TGRM漿。

2004年12月15日，對該富水溶槽進行爆破開挖，開挖效果如圖10-85。和注漿前探水孔相比，原充水溶槽被漿液充填飽滿，注漿效果較好，滿足了安全開挖要求。開挖後又對該段進行了徑向注漿加強。

圖10-85 富水溶槽注漿效果照片

❹ 基坑大面積涌水涌砂後一般可採取哪些措施處理如下案例。

好危險的施工現場。這種還是第一次遇見，遇到過在以前的河床上施工，也是基坑支護那沙土還內一個勁的往下容掉那護坡的鋼筋都弄塌了，地下也是涌水後來找人打了個井也用抽水泵了。噴上了厚厚的砂漿和混凝土後也就好多了，本來是是差不多進入冬天時乾的。後來問題也沒那麼嚴重了。。

你說的又跟我這不一樣了。

❺ 鑽孔涌水如何進行封堵處理

這個太專業了，還得你們本行業的人來回答

❻ 岩溶地區常見的防治措施有哪些

塌陷前的預防措施主要有：合理安排廠礦
企業
建設總體布局；河流改道引流，避開塌陷區；修築特厚防洪堤；控制地下水位下降速度和防止突然涌水，以減少塌陷的發生；建造防滲帷幕，避免或減少預測塌陷區的地下水位下降，防止產生地面塌陷；建立地面塌陷監測網。

塌陷後的治理措施主要有：塌洞回填；河流局部改道與河槽防滲；綜合治理。

一般來說，岩溶塌陷的防治措施包括控水措施、工程加固措施和非工程性的防治措施。

（一）控水措施
1. 地表水防水措施：防地表水進入塌陷區，可以：

（1）清理疏通河道，加速泄流，減少滲漏；

（2）對漏水的河、庫、塘鋪底防漏或人工改道；

（3）嚴重漏水的洞穴用粘土、水泥灌注填實。

2. 地下水控水措施

根據水資源條件，規劃地下水開采層位、開采強度、開采時間，合理開采地下水，加強動態監測。危險地段對岩溶通道進行局部注漿或帷幕灌漿處理。

（二）工程加固措施
1. 清除填堵法：用於相對較淺的塌坑、土洞。

2. 跨越法：用於較深大的塌坑、土洞。

3. 強夯法：用於消除土

❼ 岩溶區的主要工程地質問題有哪些

岩石的透水性創造了水和可溶性岩石廣泛接觸的可能性，使溶蝕作用不限於岩石的表面，還能向深部發展。岩溶、土洞等不良地質作用和現象都會影響地基穩定。鐵路、公路等工程建築則會遇到路基穩定性問題。

(7)岩溶涌水處理擴展閱讀：

洞室圍岩穩定性問題：地下洞室被包圍於岩土體介質（圍岩）中，在洞室開挖和建設過程中破壞了地下岩體原始平衡條件，便會出現一系列不穩定現象，常遇到圍岩塌方、地下水涌水等。一般在工程建設規劃和選址時要進行區域穩定性評價，研究地質體在地質歷史中受力狀況和變形過程。

做好山體穩定性評價，研究岩體結構特性，預測岩體變形破壞規律，進行岩體穩定性評價以及考慮建築物和岩體結構的相互作用。這些都是防止工程失誤和事故，保證洞室圍岩穩定所必需的工作。

岩溶地貌不僅在碳酸鹽岩石地區發育，而且在其他可溶性岩石(硫酸鹽、鹵化物)分布區也可見到，但以碳酸鹽岩石地區的岩溶地貌最為廣泛和壯觀。

參考資料：網路-工程地質問題

參考資料：網路-岩溶地區

❽ 隧道開挖過程中發現大量涌水,請問應該如何處理謝謝

Ⅰ、基坑內井點應同時抽水，使水位差控制在要求范圍內。

❾ 人工挖孔樁出現涌水、涌砂怎麼處理

老兄你要快的辦法就只有一個壓鋼模，人工挖要打鋼筋扎稻草，很慢的而且還要是老工人