岩溶涌水处理

❶ 岩溶水资源合理开发利用和保护对策

一、矿井水资源化利用及途径

1.矿井水利用现状

矿井排水来源于孔隙水、砂岩裂隙水和灰岩岩溶水，其中岩溶水占75%。岩溶水是焦作市城市供水的重要水源，合理开发利用和保护岩溶水关系到居民供水安全。在全球化水资源越来越紧张的大背景下，将矿井排水进行资源化利用是非常有必要的。焦作矿区年排放矿井水量为1.5亿m³，目前利用量约为3700万m³/a，占整个矿区排水总量的23%，其余被排入周边河流，白白流失。矿井水利用途径主要是：焦作市环境用水量为360万m³/a，煤矿生产用水量为340万m³/a左右，煤矿周边农田灌溉利用量为3000万m³/a。根据焦作市用水规划，2030年需水量为4.72亿m³，供水量仅为0.70亿m³，水资源缺口4.01亿m³。因此，对矿井排水进行资源化利用是解决焦作市不足的便利途径。

焦作矿区产生的矿井水的水质符合含一般悬浮物矿井水的特征。悬浮物SS通常小于400mg/L，COD通常小于70mg/L，毒理学和放射性指标完全符合饮用水要求。从低附加值的矿井水利用角度，矿井水经过初次沉池的沉淀，基本可满足农业灌溉用水要求；从高附加值的矿井水利用角度，矿井水经过“混凝+沉淀+过滤”，完全能够达到工业（主要是电厂）用水的要求；再经过“消毒”等深度处理，处理后的矿井水也可以达到生活饮用水的水质要求。我国矿井水处理已有成熟的技术和经验，焦作矿区排水量大，水量稳定，水质简单易于处理，矿井水的资源化利用是可行的。

2.矿井水资源化利用的途径

目前，国内矿井水资源化的方式主要有：①井下实行清水污水分流，清水经过简单处理后直接利用；②农业灌溉；③矿井水净化处理后利用；④矿井水回灌补源。其中方式①～③应用较为广泛，方式④仅限于特定条件下。

华北石炭-二叠岩溶型煤田煤层底板岩溶水是矿井水的重要来源，发生岩溶水突水或从疏放钻孔、泄水巷流入矿坑的岩溶水，未在采煤巷道或采空区长距离流动并且没有与其他矿井水混合时，其水质保持天然水质，可以直接作为生产和生活用水。煤矿可将直接从含水层中流出并未受污染的地下水，与从采空区或工作面流出的被污染矿井水分开排放，将清水排至地面简单处理后加以利用。

华北石炭-二叠岩溶型煤田各煤矿涌水量都较大，水质较简单，多属于含一般悬浮物的矿井水，悬浮物浓度通常为300mg/L，这为煤矿周边农田灌溉提供了水源条件。焦作矿区在20世纪70～80年代，利用矿井水灌溉农田近10万亩，取得较好的社会效益。

从空间角度，矿井水净化处理工程主要分为两类：地面处理工程和井下处理工程。前者是井下各处产生的矿井水经巷道汇集到矿井的中央水仓，由中央泵房将混合的矿井水提升至地面，在地面建净化站处理，达标后再分别输送到各用水部门使用；后者是在矿井水进入中央水仓前，经过井下净化站处理，达标后进入中央水仓，中央泵房再将清水输送到各用水部门使用。

3.矿井水处理工艺

（1）矿井水的地面处理

目前，对于含一般悬浮物矿井水，地面处理工程的工艺相对成熟单一，基本沿用“混凝—沉淀—过滤—消毒”的流程进行，出水可达到生活饮用水水质要求。常用的构筑物有：调节池、澄清池、无阀重力双层滤池、污泥浓缩池、加氯消毒车间。该工艺关键问题是：

1）混凝药剂的选择与复配，以降低药剂费用，提高出水水质。聚合氯化铝（PAC）+聚丙烯酰胺（PAM^-）是常用的药剂组合。PAC适宜处理含浊水质，PAM^-分子量大，助凝性能优良，两者组合处理效果远远优于单独使用的效果。

2）集澄清和过滤作用一体的净化器。澄清池集混合絮凝沉淀于一体，减少了构筑物的数量，因而获得广泛的应用；部分厂矿开发的高效矿井水净化设备集澄清池和过滤池于一体的一体化净化器，已普遍用于中小规模矿井水处理厂。

（2）矿井水的井下处理

井下处理工程，形式多样。主要形式亦有两类：一类是在各矿井水涌出口，未经巷道就地建立简易井下处理站，处理后输送到各用水部门。另一类是矿井水在经过巷道进入中心水仓前增加净化处理站，中心水仓变成清水仓，从而解决了定期清理中心水仓的难题，中心泵房再将处理后的清水输送到各用水工作断面。如兖州东滩煤矿开发的“格栅-沉砂-混合-漩流反应及斜管沉淀-混凝-过滤吸附以及污泥压滤”工艺的井下处理工程，徐州权台煤矿则是将中心水仓改造成混凝反应的主要设备，对矿井水进行预处理后，再由中心泵房提升至地面净化站进行二级处理。

4.焦作矿区矿井水处理工艺设计

焦作矿区矿井排水量大，宜采用地面处理工程统一处理，达到相应水质标准后，再输送到各用水部门。焦作矿区矿井水除浊度、悬浮物、大肠杆菌超标外，其余指标均符合饮用水标准，处理工艺相对简单。根据焦作矿区矿井水的水质、水量和处理后的用途，处理工艺可分两段：基础处理工段和深度处理工段。经过基础处理工段的处理，矿井水应能满足工业用水要求；经深度处理工段的处理，矿井水应达到生活饮用水水质要求。

基础处理工段去除的主要污染物包括：悬浮物、有机物和油类。悬浮物主要是煤粉和岩粉，此外还有少量的煤层中的古生物残体、细菌等物。处理工艺流程见图10-13。

图10-13 矿井水基础处理工段工艺流程

深度处理工段去除的污染物主要是菌类和微量有机物，处理工艺流程见图10-14。

图10-14 矿井水深度处理工段工艺流程

根据焦作矿区矿井水的水质水量特征，PAC的工程投加量为10～15mg/L，PAM^-的工程投加量为0.2～0.25mg/L。采用“微絮凝-过滤”工艺时，PAC的工程投加量改为5～7mg/L。2006年11月，取演马矿矿井水，投加工业试剂聚合氯化铝（PAC）15mg/L与聚丙烯酰胺（PAM^-）0.2mg/L，采用实验室模拟工程设计工艺：“混凝-砂滤-活性炭过滤”，各工段处理效果见表10-12。

表10-12 实验室模拟工艺处理演马矿矿井水效果

二、加强煤矿水害综合防治，减少矿井水的排放

1.岩溶水突水是煤矿安全生产的隐患

焦作矿区受水威胁煤矿资源储量约60132.6万t，目前仅解放储量4685.0万t，尚有92.2%约55447.6万t的储量等待解放（表10-13）。特别是石炭系太原组一₅煤（储量9462万t）和一₂煤（储量27909万t），因受煤层底板高承压岩溶水的严重威胁，不能正常开采。矿井排水不仅造成大量水资源被浪费，而且企业每年要付出大量的排水费，2003年焦作煤业集团公司共有的8对生产矿井（表10-14），总排水量达282m³/min，总排水费用高达8000万元，吨煤排水电费高达20～30元。

表10-13 焦作矿区受岩溶承压水威胁的储量及被解放的储量 单位：万t

表10-14 焦作矿区2003年生产矿井排水经济技术指标统计表

2.岩溶承压水突水危险性评价

焦作矿区石炭二叠系共含煤11～14层，总厚9～14m，其中可采煤层三层，包括二叠系山西组二₁煤（大煤）、石炭系太原组一₅煤（二煤）和石炭系太原组一₂煤（三煤）。二₁煤为稳定煤层，全区可采，一般厚6m，是各矿主采煤层。一₅煤距二₁煤6～80m，一般厚1～1.5m，矿区西部普遍可采，东部夹1～2层矸，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。石炭系太原组一₅煤和一₂煤统称下组煤，煤层底板距二灰和奥灰强含水层近，开采下组煤受煤层底板岩溶承压水的突水威胁，矿区内仅马村矿、中马村矿和朱村矿开采一₅煤，而一₂煤没有开采。

“特殊水量脆弱性”的矿坑突水在九里山泉域表现得非常突出，其原因主要有以下几点：

1）最下层煤（三煤）距奥陶系岩溶含水层的厚度薄，一般为10～20m（图10-15）。

2）煤系地层中发育数层碳酸盐岩夹层，且直接分布在每层顶板，特别以“二灰”和“八灰”最为典型（图10-15），这些夹层式碳酸盐岩含水层水不仅是矿坑突水的补给源，而且由于其发育稳定、分布广，往往又成为沟通下伏奥陶系含水层的导水层。

3）矿区位于太行山前且由东线向北东的转折部位，东西及北东向构造断裂交错发育，特别是一些大型断裂构造成为岩溶地下水径流的良好通道，同时巨大的断距使得下伏岩溶含水层与煤层及其煤系地层中碳酸盐岩夹层对接，为岩溶水向矿井涌水提供了条件。

4）煤层总体由北向南东倾斜，多位于区域岩溶水位以下，南部地区煤层的岩溶水带压水头在数百米以上，高压状态下的底鼓突水成为巨大隐患。

煤层底板承压水突水危险评价方法有：斯列萨列夫公式法、突水系数法、多源地学信息复合叠加法、脆弱性指数法、五图双系数法等。突水系数法因公式简单，便于应用，自20世纪60年代提出以来，至今一直是煤矿评价和预测底板突水的重要方法。突水系数是指煤层底板单位厚度隔水层所能够承受的静水压力，表达式为

中国北方岩溶地下水环境问题与保护

图10-15 焦作矿区地层柱状图

式中：T为突水系数（MPa/m）；P为底板隔水层承受的水压（MPa）；M为底板隔水层厚度（m）。

一般来说，突水系数越大，底板突水危险性越高。临界突水系数是指单位隔水层厚度所能承受的最大水压或极限水压。当突水系数超过临界突水系数时，底板具有突水危险；当突水系数小于临界突水系数时，底板基本无突水危险。临界突水系数受矿区水文地质条件、矿井充水条件、开采条件和开采方法等因素的影响，不同矿区或同一矿区的不同矿井往往有不同的临界突水系数值。因此，很多矿区或矿井通过对历史实际突水资料的总结，建立了适用于本矿区的临界突水系数值（表10-15）。就全国实际资料看，受构造破坏块段临界突水系数为0.06MPa/m，正常构造块段临界突水系数为0.1MPa/m。

表10-15 我国一些矿区临界突水系数值

焦作矿区主要生产矿井当前采掘深度二₁煤底板八灰岩溶水突水系数值见表10-16，各矿突水系数均超过临界突水系数，各矿在带压开采二₁煤时，八灰水突水危险很大。

表10-16 焦作矿区二₁煤底板八灰突水系数

一₅煤底板直接充水含水层是二灰（L₂），一₅煤和二灰间的隔水层厚度20m，一₂煤底板直接充水含水层为奥灰，隔水层厚度10～20m。二灰和奥灰水力联系密切，二者水位相同，可以视为一个含水层组。奥灰水位按当前75m、一₅煤隔水层厚度按20m、一₂煤隔水层厚度按10m，根据各井田煤层赋存最大标高，求得一₅煤和一₂煤的最小突水系数，如表10-17所示。由此可见，开采一₅煤和一₂煤，底板二灰和奥水突水危险很大。

表10-17 焦作矿区各井田太原组最低突水系数

下面将采用突水系数对矿区“二煤（一₅煤）”岩溶突水的风险性进行初步评价。评价中按照突水系数大小分为以下Ⅳ级：

Ⅰ级，无岩溶水突水危害区，“二煤（一₅煤）”处于岩溶地下水位以上，不存在下伏岩溶含水层突水的风险。

Ⅱ级，岩溶水轻度突水危害区，下组煤处于岩溶地下水位以下，突水系数介于0～0.06MPa/m之间的地区。

Ⅲ级，岩溶水中等突水危害区，突水系数介于0.06～0.1MPa/m之间的地区，这类区的突水系数已接近煤炭部制定的《矿井水文地质规程》中的突水危险区的临界值0.6。

Ⅳ级，岩溶水严重突水危害区，值突水系数＞0.1MPa/m地区。

根据以上计算标准，得到泉域下组煤岩溶突水的风险性评价结果见图10-16。

从图10-16中可以看出，从北西向南东煤矿岩溶水突水的风险性增加，与地层埋深、岩溶地下水流向相一致。Ⅰ级、Ⅱ级区主要分布在系统西北部山区和朱村断层及凤凰山底层以北地区；Ⅲ级区呈条带平行分布在李庄断层与九里山断层的煤系地层翘起段；Ⅳ级区分布在岩溶水系统的东南部。

系统内各区的分布面积分别为：

无岩溶水突水危害区（Ⅰ级）面积90km²。

岩溶水轻度突水危害区（Ⅱ级）面积23km²。

岩溶水中等突水危害区（Ⅲ级）面积18km²。

岩溶水严重突水危害区（Ⅳ级）面积326km²。

3.矿区水害防治的建议

1）Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级区不宜开采“三煤”。

2）沿区域性断层留一定厚度的保安煤柱，厚度不小于300m。这些断层包括凤凰山断层、九里山断层、方庄断层、马坊断层、峪河断层等，沿一般断层保安煤柱厚度不小于50m。

3）在Ⅲ级、Ⅳ级区采煤，对开采过程中可能出现的未探明断层、岩溶陷落柱等应引起足够重视，执行“有疑必探、先探后掘”的原则，防止突水事故的发生。

4）在Ⅲ级、Ⅳ级区采煤，在充分查明矿区水文地质条件基础上，针对下伏岩溶水突水问题，可因地制宜地采用煤矿石炭系灰岩隐伏露头注浆截流工程，对突水点的地面钻孔注浆封堵突水点工程，矿井分翼（区）隔离技术和强排技术应用、疏水降压工程与煤层底板含水层注浆改造，工作面煤层底板注浆加固和含水层改造技术等。

三、减少固体废弃物堆存与利用

煤矸石的利用途径主要有三种。一是用煤矸石生产无煤烧结砖。具体做法是，采用成熟的制砖技术，将煤矸石粉碎后添加20%的粉煤灰，利用原煤矸石中的黏土矿物和残余的发热量，烧结成煤矸石砖。焦作现已建成5座煤矸石砖厂，有14条隧道窑生产线。2005年生产煤矸砖1.2亿块，实现了销售收入1437万元，年消耗煤矸石30万t。二是用煤矸石发电。现已建成四座煤矸石发电厂，综合利用电站锅炉8台，总装机容量194MW。2005年矸石发电12.5亿kW·h，实现销售收入2.5亿元，年消耗煤炭洗选加工所产生的煤矸石70余万t。三是用煤矸石充填塌陷区，每年消耗煤矸石1万t以上。煤矸石堆放场

图10-16 九里山泉域下组煤煤矿岩溶水系突水风险性评价分区图

四周应修建集水沟和沉淀池，用于收集矸石山坡面的雨水，沉淀后的雨水用于运矸道路和矸石山的洒水降尘，改善矿区地面环境。对煤矸石堆要采取覆土防渗处理，并种植树木或花草。

❷ 隧道施工，开挖面有水涌水时，应该采取什么措施处理

进洞前防排水处理 首先，在隧道进洞前应对隧道轴线范围内的地表水进行了版解，分析地表水的补给权方式、来源情况，并适时督促施工单位采取相应的处理措施，做好地表防排水工作：用分层夯实的粘土回填勘探用的坑洼、探坑；对通过隧道洞顶且底部岩层裂...

❸ 岩溶治理

根据不同类别岩溶，确定齐岳山隧道岩溶治理方案，如表10-25。

表10-25 齐岳山隧道岩溶治理方案表

（1）贫水管道型

1）充填淤泥型。2004年3月22日，齐岳山隧道施工至PDK361＋582.5后停止掘进，采用地质钻机进行超前地质钻探。3月24日20：00 ，探孔钻进至13.8 m时，钻孔冲洗液变浊；20∶10 ，钻进至15.2 m时，钻孔内开始出现涌泥；20：13 ，钻孔内开始涌水，喷射距离2 m。经测试，涌水量为300m³/h。由于涌水量大，钻机无法钻进，随后停止钻进。1小时后，钻孔内涌水量减小到150m³/h，之后，涌水逐渐减小，稳定在30m³/h。

根据该岩溶涌水特征：随着充填介质淤泥的涌出，开始涌出清水，并且涌水量在短时间内逐渐减小，并稳定在30m³/h。结合该岩溶处于F3 断层，断层带内岩层破碎，平导PDK361＋597发育为垂直向岩溶管道，因此管道相对独立，管道内静储量已基本释放，因而，对于该岩溶，可采取“后处理”措施，即先采取爆破开挖，待岩溶管道完全揭示后，再进行处理。

2004年4月5日，对该岩溶管道进行爆破开挖。爆破开挖后，实际揭示在隧道左侧拱腰位置为一直径ϕ2m的岩溶管道，与预测情况基本一致。针对该岩溶管道，采取以下“后处理”措施，如图10-80。

①对隧道开挖轮廓线外5 m范围进行锚网喷防护。锚杆采用2 mϕ22mm砂浆锚杆，锚杆入岩深度1.5 m，外露0.5 m，间距1 m×1 m。钢筋网采用ϕ6mm钢筋，网格间距20cm×20cm；喷射C₂₀混凝土厚10cm。

②对DK361＋594～＋600段采取格栅钢架支撑，钢架间距1榀/0.5 m。

③对初期支护外岩溶管道采用M5浆砌片石回填，回填高度2 m。

④预埋ϕ100mmPVC排水盲管，保持原有水系排泄通畅。

⑤对DK361＋594～＋600段采用K0.5MPa抗水压加强型衬砌。

2）充填粘土型。2004年4月28日，齐岳山隧道正洞开挖到DK361＋597后，采取超前水平钻探，当钻至DK361＋614位置时，钻孔内出现了少量涌泥，取心显示该位置存在一充填型溶洞，充填介质为软-流塑状黏土。随后，停止钻探，继续开挖。2004年5月7日，隧道开挖到 DK361 ＋611 位置停止掘进，并进行进一步加强探测。当探孔钻探到DK361＋613～＋617时，突然发生突水、突泥，最远喷射距离15 m。随后继续钻探，表明正洞前方存在一条由隧道右侧拱部向隧道左侧底部发育的大型岩溶管道，管道直径3～5m。管道内充填大量泥砂、粘土，储量无法估计。根据对该岩溶管道的判断，为确保安全施工，不留后患，对该溶洞采取“注浆加固-管棚支护”综合措施进行治理，治理方案如图10-81。

图10-80 PDK361＋597岩溶管道治理方案

图10-81 DK361＋614岩溶管道处理方案图

（单位：cm）

①采用C₂₀模筑混凝土封闭掌子面，封闭厚度1 m。

②后部径向注浆加强：对掌子面后部DK361 ＋605～＋610 段采取5 m径向注浆。注浆管梅花型布置，间距1 m×1 m。注浆材料采用普通水泥单液浆，浆液配比：水灰比0.6∶1～1∶1。注浆采取定压控制，注浆终压为1.5～2MPa。

③超前帷幕注浆：对DK361＋611～＋625段14 m范围采取5 m超前帷幕注浆，加固溶洞充填物以及破碎围岩。注浆材料采用普通水泥单液浆、TGRM浆，以普通水泥单液浆为主。普通水泥浆浆液配比为：水灰比0.6∶1～0.8∶1 ，TGRM 浆浆液配比为：水灰比0.8∶1～1∶1。设计注浆扩散半径1.3 m。注浆采取定压控制，注浆终压为1.5～2MPa。

④超前大管棚：对DK361＋611～＋625段14 m拱部120°范围施做超前大管棚。大管棚采用ϕ108mm钢管，环向间距40cm，外插角5°。超前大管棚注入水泥砂浆。

⑤径向补注浆：DK361＋611～＋625段开挖后，对该段进行径向补注浆。注浆范围为开挖轮廓线外5m。

⑥底部加固注浆：对DK361＋611～＋625 段底部溶洞进行垂直加固注浆。注浆范围为基底以下5m。注浆管采用5m长ϕ42mm钢花管，梅花型布置，间距1m×1m。注浆材料采用普通水泥单液浆，浆液配比为：水灰比0.6∶1～1∶1。注浆采取定压控制，注浆终压为1.5～2MPa。

⑦开挖支护：该段采取短台阶法开挖，二次衬砌采用K1.0MPa抗水压加强型衬砌。

3）充填块石型。2005年2月17日，正洞掘进至DK362＋274.5，掌子面超前5 m探孔内出现突水，射距20m，流量为100m³/h。突水4小时后射距减小为12 m，8小时后射距减小为5 m。突水48小时后水量稳定在20m³/h。经现场分析判断，掌子面前方发生大规模突水的可能性不大，于是2月19日22：00揭示该溶腔。揭示后，溶腔内仅有少量零星块石坠落，观察溶腔主要位于隧道顶部（左侧为起拱线上50cm，右侧为55cm），溶腔沿隧道横向发育宽度8.3 m，纵向1.7 m。2月20日23：30，在3#横通道爆破施工时，溶腔上部填充物突然坍塌、涌出，涌出物堆满掌子面17.5 m空间，涌出物体积约500m³。涌出物主要为块石和少量粘性土，最大块石为3 m×2 m×1 m。后经探测，该溶腔沿隧道轴线长14 m，可探高度拱部以上13 m均泥夹孤石。针对DK362＋277溶洞，根据其坍塌介质为块石土的特点，施工中采取以下治理措施。

①在确保安全情况下，对堆积体上半断面向掌子面方向适当清理，形成上、下半断面台阶。

②采用C₂₀混凝土封闭掌子面，止浆墙厚度1.5 m，止浆墙应采用径向锚杆和周边围岩连接。

③对止浆墙下部堆积体进行花管注浆，固结松散堆积体。注浆管长度5 m，注浆材料采用普通水泥单液浆，浆液配比为：水灰比0.6∶1～0.8∶1。注浆采取定压原则，注浆终压1.5～2MPa。

④对拱部120°范围内施作ϕ108mm超前大管棚，管棚长度20m，环向间距30cm，外插角5°。管棚施作完毕后注入普通水泥单液浆，浆液配比为：水灰比0.6∶1～0.8∶1。注浆采取定压原则，注浆终压1.5～2MPa。

⑤采取台阶法开挖，按K1.0MPa抗水压结构设计二次衬砌。

⑥径向注浆加强：DK362＋277～＋297段开挖后，对该段进行径向注浆，注浆范围为开挖轮廓线外5m。

⑦对基底采取ϕ75mm钢管桩加固，加固深度12 m。钢管桩采用花管，梅花型布置，间距0.6 m×0.6 m。注浆材料采用普通水泥单液浆，浆液配比为：水灰比0.6∶1～0.8∶1。注浆采取定压原则，注浆终压1.5～2MPa。

（2）富水管道型

2004年5月31日3：50 ，齐岳山隧道平导掘进至PDK361＋870 ，采取超前炮眼孔进行超前探测。炮眼孔钻至PDK361＋873.5时，突然发生突水，最远喷射距离5 m，单孔涌水量60m³/h。于是，立即启动应急预案，封闭掌子面，进一步进行加强钻探并进行水压测试。针对平导PDK361＋873岩溶，通过采取TSP203、地质雷达，以及深孔超前钻探等综合超前地质预测预报手段，探测到含水体构造溶腔呈上窄下宽、右窄左宽形态。掌子面范围内溶腔宽度为0.4～4.7 m，溶腔由左上向右下延伸，左上最大溶腔宽度12 m，右下最大宽度4 m，如图10-82。测试最大水压力为0.26MPa，稳定水压力为0.14MPa，预估涌水量为（2～7）×10⁴m³/d。

1）方案制定。由于该富水溶腔规模大，同时，进口为反坡施工，因此，对该富水溶腔进行爆破开挖方案、泄水洞方案、绕行方案和注浆堵水方案进行方案比选。

通过对以上方案进行比选，从投资、安全、工艺、可行性、难度、远期危害等方面综合考虑，鉴于该富水动水溶腔规模大，目前针对该类似条件下注浆堵水无成熟的实例，且注浆周期长，投资高，又考虑到该溶腔主要受岩层产状控制，是以溶蚀作用为主而形成的层面裂隙管道型岩溶，该处地质又为背斜构造，这种地质条件下泄水洞方案比较成熟，对地表环境影响有限，同时，该隧道为反坡开挖，若有大量水存在，抽排水费用较高，因此，应采取泄水洞方案。考虑到齐岳山隧道工期紧，采取泄水洞方案需要一定的时间周期，因此，采取迂回导坑开挖，开辟新的工作面。现场采取右侧迂回导坑和左侧泄水洞综合方案，如图10-83。

图10-82 齐岳山隧道PDK361＋873岩溶管道形态图

图10-83 齐岳山隧道PDK361＋873岩溶管道治理方案

2）“迂回导坑＋泄水洞”方案。

①迂回导坑。综合施工地质探测成果，PDK361 ＋873 主要为一竖向发育的管道型岩溶，且具有上小下大，左、右均尖灭的特征，因此，左侧迂回、右侧迂回、竖向绕行均有一定的可行性，但考虑到右侧迂回对正洞施工有利，且费用最低，因而，选择采取右侧迂回方案。右侧迂回方案是从平导PDK361＋805位置向正洞开设2-1#横通道，由横通道进入正洞后，采取下导坑断面向前掘进，至DK361＋891处向左侧进行超前深孔钻探，设置2-2#横通道绕行穿过含水溶腔后拐进平导，之后平导向前正常开挖。迂回导坑完成后，平导正洞向前开挖，同时应尽快由2-1#横通道反向开挖正洞，实现正洞1#横通道与2-1#横通道之间的贯通，避免平导独头掘进。

②泄水洞。考虑到地形条件，以及正洞、平导的平面位置关系，以及出水点情况，在平导左侧距平导20m处设置平行泄水洞。泄水洞洞口设在隧道进口洞口乐园沟位置，高程1112.0（平导洞口高程1125.9），设计泄水洞为1‰上坡。泄水洞采用单车道断面，单道内净空尺寸为2.8 m×3.6 m。泄水洞全长1165 m。泄水洞衬砌Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩段采用喷锚衬砌，Ⅴ级围岩段采用喷锚整体式衬砌结构，在通过断层破碎带、岩溶构造裂隙、溶腔等地段时，采取绕避方案。

在泄水洞施工到PDK361＋873富水溶腔时，施工救援通道，爆开含水体，实现泄水。同时，对平导与正洞相应富水溶腔构造处设置泄水通道，实现泄水，本隧道共设置3条泄水通道。

（3）富水溶槽型

2004年10月15日，宜万铁路齐岳山隧道进口正洞施工到DK362＋050 ，采用TSP203超前预测预报揭示出DK362＋058～＋065段节理裂隙发育，局部有水。10月17日，隧道开挖到DK362＋060，采用5 m加深炮眼孔超前探测时，由探孔中射出水流，射程4 m，随即封闭掌子面。之后，在掌子面布置6 个ϕ90mm超前探孔，加强对前方超前预测预报。超前探测表明：在隧道前方自左上向右下发育一富水溶槽，溶槽左宽右窄，宽度为0.7～0.1 m。溶槽中充满水。经测试，充水溶槽内水压力为0.1MPa。

1）方案设计。

①端部加强：对DK362＋055～＋060已开挖段采取5 m径向注浆，加固该段破碎围岩，以避免由于对DK362＋060～＋070段超前帷幕注浆引起后部结构破坏。

②顶水注浆：对超前水平探孔进行顶水注浆，将水顶回到原有的流水通道，同时达到熟悉注浆工艺、试验注浆材料、确定注浆参数的目的。

③超前帷幕注浆：对DK362＋060～＋070段采取3 m超前帷幕注浆，形成注浆截水帷幕。

④超前大管棚：在DK362＋060～＋070 段开挖轮廓线外布设超前大管棚，并对大管棚进行注浆，大管棚和超前帷幕注浆共同作用，形成超前刚性支护体系，确保开挖施工安全。

⑤径向注浆：对DK362＋060～＋070段开挖后进行5 m径向注浆，提高充水溶槽段的注浆堵水加固效果。它和超前帷幕，以及抗水压二次衬砌结构共同作用，形成抗水压结构体系。

2）注浆设计。

①注浆设计参数：借鉴以往施工经验，制定该充水溶槽注浆堵水设计参数如表10-26。

表10-26 富水溶槽注浆堵水设计参数表

②注浆设计：根据设计参数进行注浆设计。

a.DK362＋055～＋060段径向注浆：分别在DK362＋056、＋057.5、＋059断面全环布置径向注浆孔，注浆孔环向间距1.5 m，孔深5 m。注浆管采用ϕ42mm焊接钢管，管长5 m，花管部分长4 m，溢浆孔间隔垂直梅花型布置，纵向开孔间距20cm，注浆管端部加工呈尖锥状。

b.顶水注浆：对超前探孔的6个钻孔进行顶水注浆。

c.DK362＋060～＋070段帷幕注浆：根据设计参数进行注浆设计，如图10-84。

图10-84 超前帷幕注浆设计图

（单位：cm）

d.DK362＋060～＋070段超前大管棚：超前帷幕注浆结束后，对DK362＋057～＋060段扩大断面1m形成3m（纵向）×1m（环向）工作间，利用工作间施做ϕ108mm超前大管棚，管棚环向间距0.5 m，外插角1°。

e.DK362＋060～＋070段径向注浆：开挖完成后，对DK362 ＋060～＋070 段进行径向注浆加强，确保帷幕注浆的抗水压作用。径向注浆加固孔布设间距为1 m×1 m。

3）注浆材料。注浆材料及浆液配比参数根据不同的注浆方案确定。

对于径向注浆，采用普通水泥单液浆。对于顶水注浆，采用豆石混凝土、水泥砂浆、普通水泥单注液浆和普通水泥-水玻璃双液浆。对于超前帷幕注浆，采用普通水泥单液浆、普通水泥-水玻璃双液浆，对于超前大管棚注浆，采用TGRM浆。

普通水泥单液浆浆液配比为：水灰比0.6∶1～0.8∶1。普通水泥-水玻璃双液浆配比为：水泥浆水灰比0.6∶1～1∶1、水泥浆与水玻璃体积比1∶1～1∶0.3、水玻璃浓度35Be′。TGRM浆浆液配比为：水灰比0.8∶1～1∶1。

4）注浆参数。注浆参数见表10-27 ，现场施工可根据实际情况动态优化调整。

表10-27 注浆参数选择表

5）注浆顺序。注浆顺序均采取由下到上、由右到左、间隔跳孔方式进行。

6）注浆结束标准。

①单孔结束标准：注浆压力逐步升高到设计终压，并持续10min以上。注浆结束时地层吸浆量小于5L/min。

②全段结束标准：所有注浆孔均符合单孔注浆结束标准，无漏注现象。钻检查孔，符合注浆效果质量要求。

7）注浆效果检查及评定。

①程序控制法：施工程序按规定的施工顺序进行。

②检查孔法（针对超前帷幕注浆）：在吸浆量较大的部位、设计的帷幕加固圈最外侧范围，以及可能存在的注浆薄弱环节钻设检查孔，检查孔数量为设计注浆孔数量的10%，且不小于3个。检查孔应成孔好，无坍孔现象。对检查孔取心，浆液充填饱满，浆液有效注入范围大于设计值。检查孔涌水量应小于0.2L/（m·min）。

③试验法（针对超前帷幕注浆）：对检查孔进行注浆试验，检查孔注浆压力应很快（一般不应超过10min）达到设计终压，达到终压时地层吸浆量很小（一般应小于5L/min）。

④计量评定法（针对径向注浆）：注浆后涌水量小于设计值5 m³/（m·d）。

8）现场施工。现场施工自2004年10月27日开始，到2004年12月13日结束，历时48天。

径向注浆和顶水注浆按设计正常施工。超前帷幕注浆按设计进行了A圈17 个孔的钻孔及注浆施工，在进行B圈孔钻孔时，发现钻孔中均无水，浆液充填饱满，于是未继续进行B圈和C圈孔的钻孔与注浆施工。根据注浆过程中各孔的吸浆情况，以及加固范围要求，共布置了8个检查孔，检查孔均成孔好，无坍孔现象，浆液充填饱满，无水。对检查孔进行注浆试验，注浆量100L，注浆压力很快达到4～5MPa，这表明原充水溶槽已被浆液有效填充。随后，对钻孔过程中出水量较大、溶槽宽度较宽的拱顶及左侧拱腰位置局部布置了8根超前大管棚，并注入TGRM浆。

2004年12月15日，对该富水溶槽进行爆破开挖，开挖效果如图10-85。和注浆前探水孔相比，原充水溶槽被浆液充填饱满，注浆效果较好，满足了安全开挖要求。开挖后又对该段进行了径向注浆加强。

图10-85 富水溶槽注浆效果照片

❹ 基坑大面积涌水涌砂后一般可采取哪些措施处理如下案例。

好危险的施工现场。这种还是第一次遇见，遇到过在以前的河床上施工，也是基坑支护那沙土还内一个劲的往下容掉那护坡的钢筋都弄塌了，地下也是涌水后来找人打了个井也用抽水泵了。喷上了厚厚的砂浆和混凝土后也就好多了，本来是是差不多进入冬天时干的。后来问题也没那么严重了。。

你说的又跟我这不一样了。

❺ 钻孔涌水如何进行封堵处理

这个太专业了，还得你们本行业的人来回答

❻ 岩溶地区常见的防治措施有哪些

塌陷前的预防措施主要有：合理安排厂矿
企业
建设总体布局；河流改道引流，避开塌陷区；修筑特厚防洪堤；控制地下水位下降速度和防止突然涌水，以减少塌陷的发生；建造防渗帷幕，避免或减少预测塌陷区的地下水位下降，防止产生地面塌陷；建立地面塌陷监测网。

塌陷后的治理措施主要有：塌洞回填；河流局部改道与河槽防渗；综合治理。

一般来说，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：防地表水进入塌陷区，可以：

（1）清理疏通河道，加速泄流，减少渗漏；

（2）对漏水的河、库、塘铺底防漏或人工改道；

（3）严重漏水的洞穴用粘土、水泥灌注填实。

2. 地下水控水措施

根据水资源条件，规划地下水开采层位、开采强度、开采时间，合理开采地下水，加强动态监测。危险地段对岩溶通道进行局部注浆或帷幕灌浆处理。

（二）工程加固措施
1. 清除填堵法：用于相对较浅的塌坑、土洞。

2. 跨越法：用于较深大的塌坑、土洞。

3. 强夯法：用于消除土

❼ 岩溶区的主要工程地质问题有哪些

岩石的透水性创造了水和可溶性岩石广泛接触的可能性，使溶蚀作用不限于岩石的表面，还能向深部发展。岩溶、土洞等不良地质作用和现象都会影响地基稳定。铁路、公路等工程建筑则会遇到路基稳定性问题。

(7)岩溶涌水处理扩展阅读：

洞室围岩稳定性问题：地下洞室被包围于岩土体介质（围岩）中，在洞室开挖和建设过程中破坏了地下岩体原始平衡条件，便会出现一系列不稳定现象，常遇到围岩塌方、地下水涌水等。一般在工程建设规划和选址时要进行区域稳定性评价，研究地质体在地质历史中受力状况和变形过程。

做好山体稳定性评价，研究岩体结构特性，预测岩体变形破坏规律，进行岩体稳定性评价以及考虑建筑物和岩体结构的相互作用。这些都是防止工程失误和事故，保证洞室围岩稳定所必需的工作。

岩溶地貌不仅在碳酸盐岩石地区发育，而且在其他可溶性岩石(硫酸盐、卤化物)分布区也可见到，但以碳酸盐岩石地区的岩溶地貌最为广泛和壮观。

参考资料：网络-工程地质问题

参考资料：网络-岩溶地区

❽ 隧道开挖过程中发现大量涌水,请问应该如何处理谢谢

Ⅰ、基坑内井点应同时抽水，使水位差控制在要求范围内。

❾ 人工挖孔桩出现涌水、涌砂怎么处理

老兄你要快的办法就只有一个压钢模，人工挖要打钢筋扎稻草，很慢的而且还要是老工人