尾礦庫庫區鉆探封孔的重要性綜述

彭 湃

（長沙有色冶金設計研究院有限公司，湖南 長沙 410019）

1 背景

今年以來，尾礦庫潰壩事件時有發生，造成的人員與財產損失均較為嚴重，目前形勢下，尾礦庫安全形勢日益嚴峻。國外方面[1]，2019年1月25日，全球最大鐵礦石生產商巴西淡水河谷（Vale）位于巴西米納斯吉拉斯州布魯馬迪紐市的Córrego do Feij o礦區1號尾礦壩發生泄漏，造成巨大的人員和財產損失，死亡58人，失蹤至少305人，并對全球礦石供應和價格產生巨大影響，此次潰壩直接影響全球鐵礦石供應，造成礦石價格上揚[2]。國內方面[3]，目前我國尾礦庫潰壩最嚴重的事故是山西省臨汾市襄汾縣新塔礦業有限公司在2008年9月8日7時58分，發生了980溝尾礦庫發生潰壩事故，此次事故共造成直接經濟損失9619.2萬元，另有這次事故造成了277人死亡、4人失蹤以及有33人受傷；國內最近發生的尾礦庫潰壩事故是大冶有色金屬有限責任公司在2017年3月12日凌晨2時10分，發生的銅綠山銅鐵礦尾礦庫“3·12”較大潰壩事故，此次事故事故共造成2人死亡，1人失聯，直接經濟損失4518.28萬元。因為尾礦庫潰壩所造成的損失均較為嚴重，因此尾礦庫安全形勢日益嚴峻，對影響尾礦庫安全穩定的各項因素應進行重點對待。而尾礦庫庫區勘察過程中鉆探鉆孔就是一個重要影響因素，一個勘察鉆孔就很可能形成一個滲漏通道，因此，尾礦庫勘察過程中應對鉆探鉆孔進行封孔處理，保障尾礦庫的安全。

2 現行規范要求

現目前階段，我國不僅國家與行業對鉆探鉆孔封孔進行了規范要求[4，5]，各地方也對鉆探鉆孔封孔出臺了地方性規范[6]要求。其中有《建筑工程地質勘探與取樣技術規程》（JGJ 87-2012-T）明確的提出了封孔要求，第13.0.1條規定：鉆孔等鉆探工作完成后，應根據工程要求選用適宜的材料分層回填；第13.0.2條規定：鉆孔宜采用原土回填，并應分層夯實，回填土的密實度不宜小于天然土層。第13.0.4條規定：臨近堤防的鉆孔應采用干黏土球回填，并應邊回填邊夯實；有套管護壁的鉆孔應邊拔起套管邊回填；對隔水有特殊要求時，可用水泥漿或4：1水泥、鵬潤土漿液通過泥漿泵由孔底向上灌注回填；第13.0.5條規定：特殊地質或特殊場地條件下的鉆孔的回填，應按勘探任務書的要求回填，并應符合有關主管部門的規定。另外，安監總局第38號令《尾礦庫安全監督管理規定》已經 2011年4月18日實行，對尾礦庫勘察鉆探封孔也進行了要求。地方性規范以湖北省出臺的《工程鉆探封孔技術規程》（DB42/T）最為全面詳細，對回填封孔方法、封填封孔方法以及特殊情況鉆孔封孔封孔方法進行了規定要求；對鉆孔封孔所應達到的封孔質量進行明確規定，也規范了鉆孔封孔的質量檢查要求與驗收條件。

3 鉆探封孔的操作方法

尾礦庫鉆孔封孔方法中，主要有三種封孔方法：回填封孔方法、封填封孔方法（包括黏土球封填方法與水泥漿封填方法）、尾礦庫庫區溶洞鉆孔封孔方法。

3.1 回填封孔方法

尾礦庫鉆孔的回填封孔法只適用于上部的第四系覆蓋層。原則上一般是將勘察鉆孔鉆探過程中取出的巖芯，按照原始地層的從老到新的順序，按照原位置將巖芯回填進入鉆探鉆孔中。一般每次回填進入鉆探鉆孔中的巖芯不宜超過50cm，不應出現架空現象，并且應將回填進入鉆探鉆孔中的巖芯用鉆機的鉆具進行壓實，且壓實度不應小于原始地層中該處位置的壓實度。

當上部的覆蓋層在尾礦庫鉆孔鉆探過程中取芯率不足時，采用回填封孔方法時，應用同類材料進行回填，一般適用于“以土還土，以砂還砂”的原則。

3.2 封填封孔方法

封填封孔法在尾礦庫鉆孔鉆探封填中不僅適用于上部第四系覆蓋層，同時也適用于下部的巖層，封填封孔方法包括黏土球封填方法與水泥漿封填方法這兩種封填方法。對于下部巖層的封填，黏土球封填方法多適用于不透水巖層，而水泥漿封填方法則多適用透水的巖層。

黏土球鉆孔封填法，一般采用黏粒含量約30%左右的粘土制作成直徑約2.0cm～3.0cm且干密度不低于1.4g/cm3的黏土球，黏土球制作好以后，要進行風干儲存。當采用黏土球對鉆探鉆孔進行回填時，一次不宜投放過多，防止出現架空現象，宜進行分層投放，分層厚度約采用50cm，并用擊實設備擊實后封填。

水泥漿鉆孔封填法，制作水泥漿的水泥可采用32.5級普通硅酸鹽水泥，砂可用細砂，水泥漿中應加入膨脹劑。一般要求深度在20m以內的鉆探鉆孔封孔可采用稠水泥漿，而其他鉆探鉆孔水灰比應采用0.5～0.6。采用水泥將封孔前，應先采用清水對鉆探鉆孔進行洗孔，洗出孔內殘留的泥漿以及其他沉淀物質，洗孔條件為鉆孔返水變清為止。洗孔完成后，再進行水泥漿封孔，應采用鉆具將水泥漿從孔底注漿，勻速緩慢提升鉆具至孔口。當

鉆探鉆孔所探明的巖層孔隙率較大時，建議對水泥漿進行加壓注入，更利于鉆孔封孔所能達到的目的和效果。

3.3 尾礦庫庫區溶洞鉆孔封孔方法

當勘察鉆探鉆孔穿過溶洞后進行鉆孔封孔，應注意鉆孔的發育情況，從而確定鉆孔的封填孔段。當探明的溶洞是已經被全充填的，可直接采用水泥漿對鉆孔進行充填，此時需考慮溶洞內充填物的密實程度，建議對水泥漿加壓注入溶洞內，更利于達到封填效果；當探明的溶洞是半充填的或者是無充填的，可在溶洞的頂板進行栓塞后加壓注漿，再進行封孔。而溶洞上方的基巖段應采用水泥漿液封填法進行封填，第四系覆蓋層可采用回填法或者黏土球封填法對鉆探鉆孔進行封孔。

4 鉆探封孔的重要性

尾礦庫庫區的鉆探封孔是一項極其重要的工作，鉆探鉆孔封孔質量的好壞不僅能影響到尾礦庫的運行安全，還可能對尾礦庫周邊的環境造成影響，甚至引發尾礦庫周邊的地質災害活動。因此，尾礦庫鉆探封孔的目的是不給尾礦庫將來的運行留下隱患、不對尾礦庫周邊的環境產生破壞，不影響尾礦庫施工與安全，不改變尾礦庫周邊的自然地質條件。

以尾礦庫所存在的某一地質類型為例，說明鉆探封孔工作未完善可能產生的影響。當尾礦庫建在灰巖地區，由于灰巖地區地下存在較多的溶洞、裂縫、落水洞等巖溶構造，由于巖溶較為發育，并且分布范圍較大，大小不一以及充填的密實度較低會形成一個個滲漏通道。而從地表進行勘察鉆探時，鉆探鉆孔會形成一個垂直的通道，當鉆孔未進行妥善封孔處理時，尾礦庫內的尾礦不斷堆積堆高，在鉆孔范圍內上方的壓力不斷增大，當壓力足夠擊穿尾礦庫底部鋪筑的防滲膜時，尾礦就會順沿鉆孔通道進入下部，再經過巖溶滲漏通道污染地下水、影響尾礦庫的運行安全，導致尾礦庫大規模泄露引發環境污染以及導致周邊產生地質災害。

考慮到尾礦庫勘察鉆孔未進行封孔所產生的危害影響較大，因此，勘察鉆探鉆孔結束時應對鉆孔進行妥善封孔。

5 結論

盡管鉆孔孔徑一般較小，未妥善封孔可能最初影響均不大，但在尾礦庫工程中，已經出現很多“千里之堤毀于蟻穴”的案例。鉆探鉆孔的泄露通道在一些巖溶以及土洞的共同作用下，進而產生尾礦泄露，在人類活動、地震活動以及外部地質條件下甚至出現尾礦庫底面塌陷以及可能導致尾礦庫潰壩事故發生。這些現象具有不可預見性，突發性以及隨意性的特點，并且所造成的危害卻影響較大，甚至危及當地的國計民生。因此，對尾礦庫鉆孔進行封孔，減少其他因素對尾礦庫的安全產生影響是非常重要的一項工作，也是一項必要的工作。