彭 湃

（長沙有色冶金設(shè)計(jì)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(fā)生，造成的人員與財(cái)產(chǎn)損失均較為嚴(yán)重，目前形勢下，尾礦庫安全形勢日益嚴(yán)峻。國外方面[1]，2019年1月25日，全球最大鐵礦石生產(chǎn)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(qū)1號尾礦壩發(fā)生泄漏，造成巨大的人員和財(cái)產(chǎn)損失，死亡58人，失蹤至少305人，并對全球礦石供應(yīng)和價格產(chǎn)生巨大影響，此次潰壩直接影響全球鐵礦石供應(yīng)，造成礦石價格上揚(yáng)[2]。國內(nèi)方面[3]，目前我國尾礦庫潰壩最嚴(yán)重的事故是山西省臨汾市襄汾縣新塔礦業(yè)有限公司在2008年9月8日7時58分，發(fā)生了980溝尾礦庫發(fā)生潰壩事故，此次事故共造成直接經(jīng)濟(jì)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(nèi)最近發(fā)生的尾礦庫潰壩事故是大冶有色金屬有限責(zé)任公司在2017年3月12日凌晨2時10分，發(fā)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(lián)，直接經(jīng)濟(jì)損失4518.28萬元。因?yàn)槲驳V庫潰壩所造成的損失均較為嚴(yán)重，因此尾礦庫安全形勢日益嚴(yán)峻，對影響尾礦庫安全穩(wěn)定的各項(xiàng)因素應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)對待。而尾礦庫庫區(qū)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(yīng)對鉆探鉆孔進(jìn)行封孔處理，保障尾礦庫的安全。

2 現(xiàn)行規(guī)范要求

現(xiàn)目前階段，我國不僅國家與行業(yè)對鉆探鉆孔封孔進(jìn)行了規(guī)范要求[4，5]，各地方也對鉆探鉆孔封孔出臺了地方性規(guī)范[6]要求。其中有《建筑工程地質(zhì)勘探與取樣技術(shù)規(guī)程》（JGJ 87-2012-T）明確的提出了封孔要求，第13.0.1條規(guī)定：鉆孔等鉆探工作完成后，應(yīng)根據(jù)工程要求選用適宜的材料分層回填；第13.0.2條規(guī)定：鉆孔宜采用原土回填，并應(yīng)分層夯實(shí)，回填土的密實(shí)度不宜小于天然土層。第13.0.4條規(guī)定：臨近堤防的鉆孔應(yīng)采用干黏土球回填，并應(yīng)邊回填邊夯實(shí)；有套管護(hù)壁的鉆孔應(yīng)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(guī)定：特殊地質(zhì)或特殊場地條件下的鉆孔的回填，應(yīng)按勘探任務(wù)書的要求回填，并應(yīng)符合有關(guān)主管部門的規(guī)定。另外，安監(jiān)總局第38號令《尾礦庫安全監(jiān)督管理規(guī)定》已經(jīng) 2011年4月18日實(shí)行，對尾礦庫勘察鉆探封孔也進(jìn)行了要求。地方性規(guī)范以湖北省出臺的《工程鉆探封孔技術(shù)規(guī)程》（DB42/T）最為全面詳細(xì)，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(jìn)行了規(guī)定要求；對鉆孔封孔所應(yīng)達(dá)到的封孔質(zhì)量進(jìn)行明確規(guī)定，也規(guī)范了鉆孔封孔的質(zhì)量檢查要求與驗(yàn)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(qū)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(jìn)入鉆探鉆孔中。一般每次回填進(jìn)入鉆探鉆孔中的巖芯不宜超過50cm，不應(yīng)出現(xiàn)架空現(xiàn)象，并且應(yīng)將回填進(jìn)入鉆探鉆孔中的巖芯用鉆機(jī)的鉆具進(jìn)行壓實(shí)，且壓實(shí)度不應(yīng)小于原始地層中該處位置的壓實(shí)度。

當(dāng)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(yīng)用同類材料進(jìn)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(jìn)行風(fēng)干儲存。當(dāng)采用黏土球?qū)︺@探鉆孔進(jìn)行回填時，一次不宜投放過多，防止出現(xiàn)架空現(xiàn)象，宜進(jìn)行分層投放，分層厚度約采用50cm，并用擊實(shí)設(shè)備擊實(shí)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(xì)砂，水泥漿中應(yīng)加入膨脹劑。一般要求深度在20m以內(nèi)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(yīng)采用0.5～0.6。采用水泥將封孔前，應(yīng)先采用清水對鉆探鉆孔進(jìn)行洗孔，洗出孔內(nèi)殘留的泥漿以及其他沉淀物質(zhì)，洗孔條件為鉆孔返水變清為止。洗孔完成后，再進(jìn)行水泥漿封孔，應(yīng)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(dāng)

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

3.3 尾礦庫庫區(qū)溶洞鉆孔封孔方法

當(dāng)勘察鉆探鉆孔穿過溶洞后進(jìn)行鉆孔封孔，應(yīng)注意鉆孔的發(fā)育情況，從而確定鉆孔的封填孔段。當(dāng)探明的溶洞是已經(jīng)被全充填的，可直接采用水泥漿對鉆孔進(jìn)行充填，此時需考慮溶洞內(nèi)充填物的密實(shí)程度，建議對水泥漿加壓注入溶洞內(nèi)，更利于達(dá)到封填效果；當(dāng)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(jìn)行栓塞后加壓注漿，再進(jìn)行封孔。而溶洞上方的基巖段應(yīng)采用水泥漿液封填法進(jìn)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(jìn)行封孔。

4 鉆探封孔的重要性

尾礦庫庫區(qū)的鉆探封孔是一項(xiàng)極其重要的工作，鉆探鉆孔封孔質(zhì)量的好壞不僅能影響到尾礦庫的運(yùn)行安全，還可能對尾礦庫周邊的環(huán)境造成影響，甚至引發(fā)尾礦庫周邊的地質(zhì)災(zāi)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(yùn)行留下隱患、不對尾礦庫周邊的環(huán)境產(chǎn)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(zhì)條件。

以尾礦庫所存在的某一地質(zhì)類型為例，說明鉆探封孔工作未完善可能產(chǎn)生的影響。當(dāng)尾礦庫建在灰?guī)r地區(qū)，由于灰?guī)r地區(qū)地下存在較多的溶洞、裂縫、落水洞等巖溶構(gòu)造，由于巖溶較為發(fā)育，并且分布范圍較大，大小不一以及充填的密實(shí)度較低會形成一個個滲漏通道。而從地表進(jìn)行勘察鉆探時，鉆探鉆孔會形成一個垂直的通道，當(dāng)鉆孔未進(jìn)行妥善封孔處理時，尾礦庫內(nèi)的尾礦不斷堆積堆高，在鉆孔范圍內(nèi)上方的壓力不斷增大，當(dāng)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(jìn)入下部，再經(jīng)過巖溶滲漏通道污染地下水、影響尾礦庫的運(yùn)行安全，導(dǎo)致尾礦庫大規(guī)模泄露引發(fā)環(huán)境污染以及導(dǎo)致周邊產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害。

考慮到尾礦庫勘察鉆孔未進(jìn)行封孔所產(chǎn)生的危害影響較大，因此，勘察鉆探鉆孔結(jié)束時應(yīng)對鉆孔進(jìn)行妥善封孔。

5 結(jié)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(jīng)出現(xiàn)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(jìn)而產(chǎn)生尾礦泄露，在人類活動、地震活動以及外部地質(zhì)條件下甚至出現(xiàn)尾礦庫底面塌陷以及可能導(dǎo)致尾礦庫潰壩事故發(fā)生。這些現(xiàn)象具有不可預(yù)見性，突發(fā)性以及隨意性的特點(diǎn)，并且所造成的危害卻影響較大，甚至危及當(dāng)?shù)氐膰?jì)民生。因此，對尾礦庫鉆孔進(jìn)行封孔，減少其他因素對尾礦庫的安全產(chǎn)生影響是非常重要的一項(xiàng)工作，也是一項(xiàng)必要的工作。