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亚洲第一深井“治水”记

--莱州汇金矿业投资有限公司壁后注浆纪实

文章来源:中国黄金网撰写时间:2022-11-29作者:马春红



  纱岭团队形成了一整套较为成熟的注浆规范和治水应急预案

  莱州汇金矿业投资有限公司纱岭金矿回风井掘砌过程中涌水量不断增加,至地下790米时,井筒内涌水量明显增大,施工至地下1300米之时,井筒内涌水量高达107.06立方米/小时。

  涌水量107.06立方米/小时是一种什么概念?如果你看过济南趵突泉,可能会有一定的想象空间。虽然纱岭金矿的涌水量不能与之相比,但当你身处井下时,恍惚会有一种矿井“水帘洞”的感觉,正常的排水系统已经无法负荷。

  情形一时迫在眉睫,势如彍弩。如果处理不好,将严重影响项目进展,威胁到井下工人的安全。关键时刻,纱岭金矿项目团队当机立断,马上进行壁后注浆。

  所谓壁后注浆,就是在井筒的外围注入浆液,填充岩壁之间的空隙,待浆液凝固后增加岩石稳固性,也堵住出水点。纱岭金矿项目的全部男员工轮班上岗,24小时不间断,进入井下1300米与施工队共同进退。经过144天的鏖战,2022年8月14日,回风井-1300米工段壁后注浆工作终于告一段落,“治水”成功。

  而这,已经是纱岭金矿项目建设至今,第八次对回风井进行壁后注浆工作。不仅如此,与回风井同期掘砌的主井也进行了5次“治水”,几乎每一次都可用惊心动魄来形容。

  亚洲最深金矿井的“烦恼”

  彩虹和风雨共生,机遇和挑战并存,这是亘古不变的辩证法则。

  在纱岭,这条法则高度适用。亚洲最深金矿井带来的不仅是荣耀和希望,也有诸多“烦恼”。

  “我们这里是亚洲第一深竖井,高井深带来了几大问题,包括涌水量大、水温高、腐蚀性强等。这是深竖井最大的施工难题。”壁后注浆工作的主力之一、汇金公司采掘车间主任孙富臣说。他告诉记者,掘砌到地下1300多米至1500米之后,井下水温能达到46摄氏度至48摄氏度,涌水量最高可达到107立方米/小时,压力达8兆帕至9兆帕。

  这意味着什么?就相当于一个人拿着水枪向你呲水,而且是高温水枪。当然,井下涌水并不是时时都有107立方米/小时的涌水量,但其治水难度确确实实可定性为中国首家。

  高温高压带来的是工作效率降低。作业人员经常会出现呼吸困难、胸闷、短暂晕厥现象,机械也会效率降低、故障增多。

  “井下实在太热了,空气流通也不是十分充足,工人根本穿不住衣服,几乎都是赤裸上身。”汇金公司党群工作部主任助理侯耀辉虽然是文职工作,但也要参与井下注浆治水工作,每次在井下坚持8小时。他给记者举了一个例子:“有一次,一位同事在给井筒打眼,注入浆液。突然,涌出来的水将潜孔钻机整体顶翻,也将人掀翻在地。当时我们真是吓坏了。”

  不仅是侯耀辉这个“井下新手”认为纱岭金矿的壁后注浆工作难度大,富有矿山开发经验的孙富臣也感到棘手。他说:“我工作30多年了,以前打过的最深的井是600多米,现在是1550多米,完全没有经验可供借鉴,只能边研究、边推进,一切都是摸着石头过河。”孙富臣这个一辈子都在跟矿山打交道的人,在纱岭金矿遇到了人生中最大挑战。每个月有20多天他会在井下研究治水问题。遇到治水难点,他常常在井下一待就超过12小时,有时甚至超过16小时。

  除了水温高、水压大、水量大之外,还因为纱岭金矿地理位置临近渤海,水的盐碱度比较高。“我们在主井1200米处、回风井1100米处取得水样化验显示,氯离子平均浓度约为8000毫克/升,远超国家标准,属于严重的盐害腐蚀。”汇金公司董事长袁永忠是一个“老矿山”,也对纱岭金矿井下涌水的难治理程度感到心惊。

  从2014年被中国黄金集团有限公司任命为纱岭金矿项目负责人开始,袁永忠团队就在解决一个又一个难题的路上没有止歇。而高涌水是所有难题中技术难度、时间跨度、耗费人力物力相对最大的一个。

  “可以说,这种浓度的涌水如果不及时止住,将会对井下施工设备有损坏,因为涌水具有极强的腐蚀性。我们一刻也不敢耽搁。”袁永忠办公桌正对面的墙上挂着一幅《天道酬勤》的画作,他说这就是时刻激励自己以及纱岭金矿团队的座右铭。

  正如袁永忠介绍的,记者在纱岭金矿废旧设备厂房看到了很多报废的钢锚网、锚杆、水泵等设备堆积在一起。这些设备历经了高腐蚀盐碱水的冲击,也见证了纱岭金矿项目团队的奋勇拼搏,就像一个简约的文物馆矗立在那里,诉说着他们的不易与辛酸。

  虽有困难,但仍需一往无前。“注浆治水是势在必行的一步,是深井开采最重要、最关键的一项工作。”汇金公司总经理蔡兴健全程参与了注浆治水任务。他对治水过程中的艰辛曲折感触颇深。他认为,我国未来所有的深井开采必然要面临注浆治水工作,项目想要建成投产就离不开注浆治水,也必须战胜水的侵扰,才能有下一步的深井开拓。“将来我国深井注浆治水工法的规范可能就会以纱岭项目为示范标准。”

  在与“水魔”斗争中前行

  习近平总书记指出:“‘安危不贰其志,险易不革其心。’人类历史告诉我们,越是困难时刻,越要坚定信心。矛盾并不可怕,正是矛盾推动着人类社会进步。任何艰难曲折都不能阻挡历史前进的车轮。”

  从来没有轻轻松松、敲锣打鼓就能干成的事业。在纱岭金矿,因为高涌水而带来的各种风险挑战交织在一起,没有标准的答案解法,困难不会自动消失,只有敢闯敢试,才会天地一宽。

  “从2019年3月15日第一次出现涌水,到如今已经3年多时间,我们始终与‘水魔’作着斗争,工作面及壁后注浆频繁发生。”汇金公司采掘车间技术员周阳从到汇金公司工作开始就参与注浆治水工作,并经常在井下超长“待机”十几个小时。他告诉记者,当初之所以选择来汇金,就是为了挑战亚洲最深竖井建设过程中的艰难险阻,成长为一个能担重任的人,不负青春、不负韶华。

  其实,壁后注浆是矿井建设过程中解决涌水问题的一种常见工艺方法,纱岭金矿壁后注浆的难点在于,岩石中水的分布不集中,岩石裂隙比较细,渗透压大、水量大、盐碱度大、水温大。同时竖井井壁承受力有限,绝不能蛮干。

  这对传统注浆工艺提出了新挑战,也对注浆材料性能提出了更高要求。纵观全国,他们没有任何经验可供借鉴,是“第一个吃螃蟹的人”。

  “我们的外委施工队是全国最好的队伍,但也是采用传统的工艺,所以我们分析研判,发现施工的工法、过程、材料都可以优化,也找了很多专家学者论证。”蔡兴健告诉记者,包括董事长在内的领导班子所有成员都要带班下井,每次8小时,经过调研发现问题进而解决问题。“我们开分析会就有几十次,就是为了找到更适合、更优化的新方法。”

  通过现场的无数次实践摸索,汇金公司决定打破传统注浆工艺,确定了“定人、定时、定量、定举措、抓落实”的注浆工作方案,实行超前探水、多布注浆孔、小压力注浆等举措。公司全部男员工轮班上岗加入注浆治水攻坚任务。

  截至目前,4条竖井共计发生44次注浆,仅注浆水泥用量超过了9000吨,累计注浆历时超过1000天,平均每条井约270天(约9个月)。

  在这个过程中,汇金公司尝试使用过普通水泥、超级水泥、化学浆等注浆材料,但效果都不太理想。但一次次的失败并未打败他们。面对重重挑战,他们没有丧失信心、犹疑退缩,而是坚定信心、急流勇进。

  皇天不负有心人,终于让他们发现一种新型材料——水泥基新型材料-白银水泥。这种材料具备强度高、扩散性强、凝固时间可调节等特点,刚好是解决纱岭金矿高涌水问题的“灵丹妙药”。壁后注浆不仅止住了出水点,解决了一系列竖井施工难题,也节约了一大笔抽水的费用。毕竟,4条竖井的深度都超过1300米,如果将水从地下抽取到地面再排出,花费不菲。

  “到目前为止,壁后注浆的降本增效成果还是不错的。”周阳以回风井为例给记者讲解,按照原井筒涌水107立方米/小时计算,每月可节约排水电费40多万元。“等以后我们项目一期转二期后,单条竖井可节省大概126万元。4条竖井就节本降能产生经济效益500多万元。”

  记者了解到,纱岭金矿项目团队还不满足于如此,他们有更高的目标——应用自主创新的新材料进行注浆治水。

  “虽然水泥基新型材料-白银水泥的治水效果属于国内顶级,但费用贵。”汇金公司工程管理部经理助理王鹏鸣也是注浆治水的骨干力量,他告诉记者,经过3年多的摸索,他们已经研制出一种可替代新材料。“这种材料与外购的水泥基新型材料-白银水泥性能相似,且更细、渗透性更好,同时成本低廉,等我们后续研制出高速搅拌设备,就会全面应用自主创新的注浆新材料,能减少材料费用50%左右。”

  “志不求易者成,事不避难者进。”亚洲第一深竖井的建成投产必然充满艰难险阻,但记者能从纱岭金矿项目团队的每一个人身上看到希望。他们肩上有责、手中有招,面对前进道路上各种可以预见和难以预见的风险挑战,始终立志高远、脚踏实地,在冲破“娄山关”“腊子口”的过程中一步一脚印,驰而不息向前进。

  “集团公司将这么重要的项目交给我们,我们感觉责任重大、使命光荣。”蔡兴健表示,纱岭金矿治水成功的秘诀在于有好的带头人,工作方法得当,安全管理契合实际,团队和谐廉洁,一心一意搞项目、谋发展,不怕吃苦、迎难而上。“项目建成后必将会为集团公司和行业输送一批年轻有为的工程技术人员,为黄金行业的深井事业作出更大贡献。”

  历史写下辉煌过往,时间掀开崭新一页。亚洲第一深竖井的“治水”故事还在继续,值班的“勇士”正奋战在地下1551.8米。
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