在地表每隔10米就鉆一個(gè)直徑75mm、深達(dá)幾百米的孔，向內(nèi)注入高壓水泥漿液，用水泥漿墻將礦藏合圍，攔截地下水，而后進(jìn)行開(kāi)采。這短短的幾句話，描述的是一種名為“帷幕注漿”的礦山開(kāi)采地下水治理方法的基本原理。

聽(tīng)起來(lái)簡(jiǎn)單，實(shí)則是一項(xiàng)顛覆性突破。

該技術(shù)是天津華北地質(zhì)勘查局的核心技術(shù)之一，華勘局不僅曾用這一個(gè)個(gè)直徑75mm的小孔為“限采”礦山“解封”，讓可以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“金山銀山”真正發(fā)揮作用，還將這項(xiàng)技術(shù)廣泛應(yīng)用，十余年間守護(hù)了祖國(guó)各地的綠水青山。

(中關(guān)鐵礦帷幕注漿鉆塔)

“金山銀山” 只可遠(yuǎn)觀

華勘局前身為重工業(yè)部鋼鐵工業(yè)管理局資源勘探總隊(duì)，成立于1952年。1965年，華勘局以創(chuàng)新的“低緩磁異常理論”方法在河北省邢臺(tái)市中關(guān)一帶發(fā)現(xiàn)了一處鐵礦，經(jīng)探查這是一處儲(chǔ)量約為9500萬(wàn)噸的大型磁鐵礦，命名為“中關(guān)鐵礦”。中關(guān)鐵礦是典型的矽卡巖型富鐵礦床，品味接近50%，較赤鐵礦，磁鐵礦更易冶煉，價(jià)值更高。

邢臺(tái)市、邯鄲市一帶是傳統(tǒng)礦業(yè)開(kāi)采區(qū)，在面積達(dá)1300平方公里的“邯邢鐵礦田”內(nèi)，目前已探明的鐵礦就達(dá)24個(gè)，此外還有其他種類(lèi)的礦藏，“中關(guān)鐵礦”是其中的佼佼者。

鋼鐵是工業(yè)發(fā)展的重要原材料，中關(guān)鐵礦被發(fā)現(xiàn)后曾計(jì)劃開(kāi)采。按照慣例，礦產(chǎn)開(kāi)采前需先進(jìn)行水文地質(zhì)勘探工作，取得水文地質(zhì)參數(shù)后，才可能進(jìn)入正式開(kāi)采環(huán)節(jié)?！霸诤系貐^(qū)早期的水文地質(zhì)勘探中，五一七大隊(duì)利用當(dāng)時(shí)普遍采用的小口徑抽水試驗(yàn)取得了水文地質(zhì)參數(shù)，但到正式開(kāi)采時(shí)，發(fā)現(xiàn)情況與測(cè)算不符，當(dāng)時(shí)的技術(shù)人員懷疑是小口徑抽水試驗(yàn)影響半徑太小，得到的地層滲透系數(shù)等水文地質(zhì)計(jì)算參數(shù)不夠準(zhǔn)確，于是我們又改為利用大口徑抽水試驗(yàn)求取參數(shù)?！碧旖蛉A北地質(zhì)勘查局原五一七大隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)宋峰說(shuō)。

天津華北地質(zhì)勘查局五一七大隊(duì)是原重工業(yè)部成立的唯一一支成建制的水文地質(zhì)專(zhuān)業(yè)勘探隊(duì)，專(zhuān)門(mén)為礦山開(kāi)采提供水文地質(zhì)服務(wù)，中關(guān)鐵礦的水文地質(zhì)勘查工作一直由五一七大隊(duì)負(fù)責(zé)。二十世紀(jì)后半葉開(kāi)始廣泛采用的疏干排水法，是最常規(guī)的采礦地下水治理方法，但在中關(guān)鐵礦，這個(gè)方法行不通了。

“鍋沿”上的幾百萬(wàn)人口

從地形上看，“邯邢鐵礦田”像一口由西南向東北傾斜的大鍋，中關(guān)鐵礦在接近“鍋底”的位置，邢臺(tái)市位于“邯邢鐵礦田”東北方向的“鍋沿”附近。

在南水北調(diào)工程投入使用之前，邢臺(tái)市及周邊的工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活用水主要取自附近的百泉泉域，百泉泉域?yàn)楹蠀^(qū)域地下水的天然排泄區(qū)，出水量大，地下水自流量可達(dá)5m3/s，曾灌溉過(guò)幾百萬(wàn)畝土地，邢臺(tái)市別稱(chēng)“百泉之城”，正是因歷史上平地出泉無(wú)數(shù)而得名。所謂平地出泉，就是地下水涌出地面。

百泉泉域的水滋養(yǎng)著這片土地，但也困住了中關(guān)鐵礦。傳統(tǒng)的疏干法排干礦床內(nèi)的地下水不僅困難很大，更重要的是，大量抽水會(huì)使地下水位進(jìn)一步下降，嚴(yán)重影響邢臺(tái)市幾百萬(wàn)人口的生活用水以及工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)?！敖?jīng)濟(jì)發(fā)展起來(lái)，用水量自然會(huì)加大，根據(jù)我們的監(jiān)測(cè)，上世紀(jì)90年代中期，邢臺(tái)市的地下水位已經(jīng)明顯下降，排泄點(diǎn)從自流井下降到地下20多米，如果中關(guān)鐵礦用疏干法大量抽水，根據(jù)測(cè)算，地下水位要再下降300余米，對(duì)于整個(gè)地區(qū)來(lái)說(shuō)，這個(gè)后果是無(wú)法承受的?！彼畏逭f(shuō)。

反復(fù)論證后，中關(guān)鐵礦被列為了“限制開(kāi)采”礦山。

半年打下一個(gè)孔

時(shí)間進(jìn)入2000年，國(guó)際市場(chǎng)鐵礦石價(jià)格飆升，彼時(shí)掌握著中關(guān)鐵礦礦權(quán)的邯鄲鋼鐵集團(tuán)公司找到華勘局，希望重啟中關(guān)鐵礦的開(kāi)采。

2004年，五一七大隊(duì)對(duì)中關(guān)鐵礦再一次進(jìn)行水文地質(zhì)勘探，結(jié)論仍是疏干法不可行。但由于五一七大隊(duì)曾對(duì)全國(guó)各地有色金屬礦山的水文地質(zhì)工作負(fù)有管理職能，所以信息渠道十分廣泛，針對(duì)中關(guān)鐵礦的開(kāi)采方法，五一七大隊(duì)提出了新的想法。“當(dāng)時(shí)其他省份有一些礦山采用帷幕注漿方法封堵開(kāi)采過(guò)程中的透水，但應(yīng)用范圍都比較小，我們五一七大隊(duì)的第一任總工程師張永交提出，用預(yù)注漿的方法，先攔截中關(guān)鐵礦的地下水，然后開(kāi)采。”宋峰回憶道。

這個(gè)想法究竟可不可行，需要試驗(yàn)來(lái)證明。

困難來(lái)自方方面面。帷幕注漿的孔深達(dá)幾百米，鉆孔需要盡量保持垂直，前后左右偏差不能超過(guò)2米;想知道鉆孔是否垂直，又沒(méi)有合適、達(dá)標(biāo)的測(cè)斜工具;最重要的是，帷幕注漿是單排孔，也就是說(shuō)，每個(gè)孔都不能出問(wèn)題，這只地下的“木桶”，不能有任何一塊“短板”。

第一個(gè)試驗(yàn)孔足足打了半年多，2005年一年只打了5個(gè)注漿孔、5個(gè)檢查孔，總計(jì)10個(gè)孔。經(jīng)過(guò)2年的試驗(yàn)，經(jīng)專(zhuān)家及政府主管部門(mén)論證同意，2008年5月26日，中關(guān)鐵礦帷幕注漿工程正式開(kāi)鉆，此時(shí)五一七大隊(duì)對(duì)孔洞糾斜、檢測(cè)、壓力確定、漿液確定等各個(gè)環(huán)節(jié)都有了較為充分的把握，30幾臺(tái)鉆機(jī)塔林立在起伏的低山丘陵上，共同作業(yè)，晝夜不停。

超預(yù)期效果 地表“零排放”

縱使試驗(yàn)再周密，實(shí)際操作仍會(huì)遇到新情況。

百泉泉域地下有大量石灰?guī)r，石灰?guī)r經(jīng)流水侵蝕形成多溶洞的喀斯特地貌?！霸卺∧坏奈鞅苯?，溶洞要多一些，我們會(huì)先通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)溶洞類(lèi)型做出評(píng)判，再?zèng)Q定怎么辦?！睍r(shí)任五一七大隊(duì)注漿公司中關(guān)項(xiàng)目技術(shù)部部長(zhǎng)賈偉杰說(shuō)，“試驗(yàn)時(shí)遇到過(guò)小溶洞，但正式打孔時(shí)遇到了一個(gè)大溶洞，誰(shuí)都不知道這個(gè)洞有多大，有的溶洞可以連通幾十米、上百米。”

賈偉杰在“邯邢鐵礦田”一帶工作了6年，對(duì)這片地區(qū)的地質(zhì)情況有著較為全面的了解，他叫停了鉆探和注漿， “水泥打進(jìn)去就被水沖走了，沒(méi)有意義。我們嘗試著加入一些固體物，看能不能把洞堵上?！?/p>

谷糠、沙子、小石子……各種各樣的填充物被倒進(jìn)深不見(jiàn)底的洞里?！澳莻€(gè)孔擴(kuò)了直徑，你別看那么小的小石子，倒著倒著就堵了，堵上可就麻煩了。”宋峰說(shuō)。

這個(gè)孔最終的注漿水泥用量是計(jì)算量的20倍。“所以我們帷幕注漿技術(shù)走到哪都是包工不包料，因?yàn)椴淮_定用量到底是多少?！彼畏逍χf(shuō)。

2年時(shí)間，五一七大隊(duì)沿著中關(guān)鐵礦外圍，共打了314個(gè)孔，孔均深度700余米，最深的孔達(dá)800余米，最淺的孔也有580余米。帷幕取得了超預(yù)期效果，擋住了中關(guān)鐵礦85%的地下水，超出了堵水率80%的設(shè)計(jì)值，標(biāo)志著帷幕注漿技術(shù)在采礦地下水治理領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用的成功。

礦床內(nèi)最終只抽出了2萬(wàn)多立方米地下水，這些水以前會(huì)就地排放，但五一七大隊(duì)利用獨(dú)有的“礦床地下水地表零排放理論”，將這些地下水又就地排回地下水系統(tǒng)，做到了對(duì)水資源最大限度的保護(hù)。

不成立的選擇題

“邯邢鐵礦田”內(nèi)的眾多礦都存在地下水過(guò)多的開(kāi)采難題，中關(guān)鐵礦試驗(yàn)帷幕注漿技術(shù)時(shí)，附近礦的技術(shù)人員們就常來(lái)圍觀，中關(guān)鐵礦帷幕注漿項(xiàng)目剛一完成，相距僅20公里的南李莊鐵礦就向五一七大隊(duì)發(fā)來(lái)了帷幕注漿施工的“邀請(qǐng)函”。南李莊也是矽卡巖型鐵礦，屬于典型的富鐵礦，探明儲(chǔ)量達(dá)6000多萬(wàn)噸。

除了“田內(nèi)復(fù)制”，近年來(lái)，五一七大隊(duì)還奔走于山東、云南、江西、內(nèi)蒙古、黑龍江、甘肅等地，一邊用帷幕注漿技術(shù)破解“金山銀山”的開(kāi)采之困，一邊顯著降低各地礦藏開(kāi)采對(duì)水資源的影響，守護(hù)了祖國(guó)各地的綠水青山。

帷幕形成以后，中關(guān)鐵礦投產(chǎn)多年，目前仍在開(kāi)采中，礦石供應(yīng)華北幾大重要鋼鐵廠，為華北地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

2022年，干涸多年的百泉泉域出現(xiàn)復(fù)涌，這既是邢臺(tái)市多年堅(jiān)持地下水治理的成果，也有“邯邢鐵礦田”內(nèi)各個(gè)帷幕注漿工程的一份功勞。

(邢臺(tái)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)百泉泉域一處復(fù)涌泉眼)

當(dāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不再理所當(dāng)然地預(yù)設(shè)犧牲生態(tài)環(huán)境的立場(chǎng)，當(dāng)面對(duì)自然資源不再只生掠奪之心而存敬畏之意，要綠水青山還是要金山銀山，自然就成了一道不成立的選擇題。

綠水青山就是金山銀山，“兩山”千百年來(lái)一直相伴共生，無(wú)論城市里的燈火璀璨、車(chē)水馬龍，還是清幽山澗里的小溪潺潺、白鷺翩飛，都是美麗中國(guó)畫(huà)卷里的動(dòng)人詩(shī)篇。