该技术是天津华北地质勘查局的核心技术之一，华勘局不仅曾用这一个个直径75mm的小孔为“限采”矿山“解封”，让可以促进经济发展的“金山银山”真正发挥作用，还将这项技术广泛应用，十余年间守护了祖国各地的绿水青山。

 中关铁矿帷幕注浆钻塔

“金山银山” 只可远观 

    华勘局前身为重工业部钢铁工业管理局资源勘探总队，成立于1952年。1965年，华勘局以创新的“低缓磁异常理论”方法在河北省邢台市中关一带发现了一处铁矿，经探查这是一处储量约为9500万吨的大型磁铁矿，命名为“中关铁矿”。中关铁矿是典型的矽卡岩型富铁矿床，品味接近50%，较赤铁矿，磁铁矿更易冶炼，价值更高。

    邢台市、邯郸市一带是传统矿业开采区，在面积达1300平方公里的“邯邢铁矿田”内，目前已探明的铁矿就达24个，此外还有其他种类的矿藏，“中关铁矿”是其中的佼佼者。

    钢铁是工业发展的重要原材料，中关铁矿被发现后曾计划开采。按照惯例，矿产开采前需先进行水文地质勘探工作，取得水文地质参数后，才可能进入正式开采环节。“在邯邢地区早期的水文地质勘探中，五一七大队利用当时普遍采用的小口径抽水试验取得了水文地质参数，但到正式开采时，发现情况与测算不符，当时的技术人员怀疑是小口径抽水试验影响半径太小，得到的地层渗透系数等水文地质计算参数不够准确，于是我们又改为利用大口径抽水试验求取参数。”天津华北地质勘查局原五一七大队队长宋峰说。

    天津华北地质勘查局五一七大队是原重工业部成立的唯一一支成建制的水文地质专业勘探队，专门为矿山开采提供水文地质服务，中关铁矿的水文地质勘查工作一直由五一七大队负责。二十世纪后半叶开始广泛采用的疏干排水法，是最常规的采矿地下水治理方法，但在中关铁矿，这个方法行不通了。

 “锅沿”上的几百万人口 

    从地形上看，“邯邢铁矿田”像一口由西南向东北倾斜的大锅，中关铁矿在接近“锅底”的位置，邢台市位于“邯邢铁矿田”东北方向的“锅沿”附近。      

    在南水北调工程投入使用之前，邢台市及周边的工业、农业和生活用水主要取自附近的百泉泉域，百泉泉域为邯邢区域地下水的天然排泄区，出水量大，地下水自流量可达5m³/s，曾灌溉过几百万亩土地，邢台市别称“百泉之城”，正是因历史上平地出泉无数而得名。所谓平地出泉，就是地下水涌出地面。

    百泉泉域的水滋养着这片土地，但也困住了中关铁矿。传统的疏干法排干矿床内的地下水不仅困难很大，更重要的是，大量抽水会使地下水位进一步下降，严重影响邢台市几百万人口的生活用水以及工业、农业生产。“经济发展起来，用水量自然会加大，根据我们的监测，上世纪90年代中期，邢台市的地下水位已经明显下降，排泄点从自流井下降到地下20多米，如果中关铁矿用疏干法大量抽水，根据测算，地下水位要再下降300余米，对于整个地区来说，这个后果是无法承受的。”宋峰说。

    反复论证后，中关铁矿被列为了“限制开采”矿山。

 半年打下一个孔 

    时间进入2000年，国际市场铁矿石价格飙升，彼时掌握着中关铁矿矿权的邯郸钢铁集团公司找到华勘局，希望重启中关铁矿的开采。

    2004年，五一七大队对中关铁矿再一次进行水文地质勘探，结论仍是疏干法不可行。但由于五一七大队曾对全国各地有色金属矿山的水文地质工作负有管理职能，所以信息渠道十分广泛，针对中关铁矿的开采方法，五一七大队提出了新的想法。“当时其他省份有一些矿山采用帷幕注浆方法封堵开采过程中的透水，但应用范围都比较小，我们五一七大队的第一任总工程师张永交提出，用预注浆的方法，先拦截中关铁矿的地下水，然后开采。”宋峰回忆道。

    这个想法究竟可不可行，需要试验来证明。

    困难来自方方面面。帷幕注浆的孔深达几百米，钻孔需要尽量保持垂直，前后左右偏差不能超过2米；想知道钻孔是否垂直，又没有合适、达标的测斜工具；最重要的是，帷幕注浆是单排孔，也就是说，每个孔都不能出问题，这只地下的“木桶”，不能有任何一块“短板”。

    第一个试验孔足足打了半年多，2005年一年只打了5个注浆孔、5个检查孔，总计10个孔。经过2年的试验，经专家及政府主管部门论证同意，2008年5月26日，中关铁矿帷幕注浆工程正式开钻，此时五一七大队对孔洞纠斜、检测、压力确定、浆液确定等各个环节都有了较为充分的把握，30几台钻机塔林立在起伏的低山丘陵上，共同作业，昼夜不停。

 预期效果 地表“零排放”

    纵使试验再周密，实际操作仍会遇到新情况。

    百泉泉域地下有大量石灰岩，石灰岩经流水侵蚀形成多溶洞的喀斯特地貌。“在帷幕的西北角，溶洞要多一些，我们会先通过实验对溶洞类型做出评判，再决定怎么办。”时任五一七大队注浆公司中关项目技术部部长贾伟杰说，“试验时遇到过小溶洞，但正式打孔时遇到了一个大溶洞，谁都不知道这个洞有多大，有的溶洞可以连通几十米、上百米。”

    贾伟杰在“邯邢铁矿田”一带工作了6年，对这片地区的地质情况有着较为全面的了解，他叫停了钻探和注浆， “水泥打进去就被水冲走了，没有意义。我们尝试着加入一些固体物，看能不能把洞堵上。”

    谷糠、沙子、小石子……各种各样的填充物被倒进深不见底的洞里。“那个孔扩了直径，你别看那么小的小石子，倒着倒着就堵了，堵上可就麻烦了。”宋峰说。

    这个孔最终的注浆水泥用量是计算量的20倍。“所以我们帷幕注浆技术走到哪都是包工不包料，因为不确定用量到底是多少。”宋峰笑着说。

    2年时间，五一七大队沿着中关铁矿外围，共打了314个孔，孔均深度700余米，最深的孔达800余米，最浅的孔也有580余米。帷幕取得了超预期效果，挡住了中关铁矿85%的地下水，超出了堵水率80%的设计值，标志着帷幕注浆技术在采矿地下水治理领域大规模应用的成功。

    矿床内最终只抽出了2万多立方米地下水，这些水以前会就地排放，但五一七大队利用独有的“矿床地下水地表零排放理论”，将这些地下水又就地排回地下水系统，做到了对水资源最大限度的保护。

不成立的选择题 

    “邯邢铁矿田”内的众多矿都存在地下水过多的开采难题，中关铁矿试验帷幕注浆技术时，附近矿的技术人员们就常来围观，中关铁矿帷幕注浆项目刚一完成，相距仅20公里的南李庄铁矿就向五一七大队发来了帷幕注浆施工的“邀请函”。南李庄也是矽卡岩型铁矿，属于典型的富铁矿，探明储量达6000多万吨。

    除了“田内复制”，近年来，五一七大队还奔走于山东、云南、江西、内蒙古、黑龙江、甘肃等地，一边用帷幕注浆技术破解“金山银山”的开采之困，一边显著降低各地矿藏开采对水资源的影响，守护了祖国各地的绿水青山。

    帷幕形成以后，中关铁矿投产多年，目前仍在开采中，矿石供应华北几大重要钢铁厂，为华北地区经济发展做出贡献。

    2022年，干涸多年的百泉泉域出现复涌，这既是邢台市多年坚持地下水治理的成果，也有“邯邢铁矿田”内各个帷幕注浆工程的一份功劳。  

邢台经济开发区百泉泉域一处复涌泉眼

    当经济发展不再理所当然地预设牺牲生态环境的立场，当面对自然资源不再只生掠夺之心而存敬畏之意，要绿水青山还是要金山银山，自然就成了一道不成立的选择题。

    绿水青山就是金山银山，“两山”千百年来一直相伴共生，无论城市里的灯火璀璨、车水马龙，还是清幽山涧里的小溪潺潺、白鹭翩飞，都是美丽中国画卷里的动人诗篇。