礦山水文地質(zhì)及水綜合防治工程分析

1、礦山水文地質(zhì)及水綜合防治工程分析礦山水文地質(zhì)及水綜合防治工程分析一、前言在礦山開采的過程中，地下水對其有著非常宏大的影響，地質(zhì)勘探工作就顯得尤為重要，環(huán)境的污染也對礦山的整體質(zhì)量產(chǎn)生影響，加強(qiáng)對礦山水文地質(zhì)及水綜合防治工程的重視是非常必要的。二、礦山水文地質(zhì)特征通過現(xiàn)場勘察和歷年的水文地質(zhì)資料，查明廠區(qū)域礦山屬巖溶含水層充水為主的礦床，其根本特征為：1.地下水賦存的巖溶空間，隨巖性構(gòu)造、原有裂隙特征和巖溶發(fā)育程度有較大的差異巖溶與主要礦層之間具有各自特定的層位關(guān)系，從而決定了巖溶充水層位和其富水性強(qiáng)弱。2.在礦床賦存的區(qū)域構(gòu)造內(nèi)，巖溶發(fā)育的部位、強(qiáng)弱及富水程度等，皆受構(gòu)造的類型和規(guī)?？刂?。3.

2、巖溶含水層中巖溶發(fā)育不均勻，含水層的厚度變化大，巖溶空間彼此連通與充填程度也不一致，得到的補(bǔ)給量各異，富水性極不均一，因此導(dǎo)致不同地段上礦床的水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度差異很大。4.大氣降水為地下水主要補(bǔ)給源，地下水在上部巖溶裂隙中以垂直運(yùn)動為主，只有浸透到近花崗巖部位時才作程度運(yùn)動，流動方向受花崗巖形態(tài)控制。幾個相對突起的花崗巖體，構(gòu)成了區(qū)內(nèi)局部分水嶺，形成塊斷間相對獨(dú)立的巖溶含水系統(tǒng)。5.多數(shù)礦床分布的水文地質(zhì)單元內(nèi)地下水賦存量大，因此礦井涌水量也大，突水事故多，突水預(yù)測比擬困難，開采疏十措施亦復(fù)雜。6.礦井涌水通道主要有自然的斷裂帶、地震裂隙和導(dǎo)水陷落柱等和人為的采礦裂隙、巖溶塌陷及天窗、勘探

3、鉆孔等。區(qū)域礦山地下水資源分布具有明顯的地貌控制與地層控制特點(diǎn)，從地貌來看，溶洞暗河與二級以上的斷裂構(gòu)造，控制了地下水資源的分布。從地層控制上來看，花崗巖接觸帶是地下水富集層位，特別是因花崗巖凸起后，在側(cè)伏、傾伏過程中所形成的凹陷、凹槽、洼地段是地下水富裕區(qū)。當(dāng)?shù)乇碛械谒南邓缮痈采w于巖溶洼地時，大氣降雨后下滲的速度要緩慢些。在裸露型巖溶區(qū)降雨后那么沿巖溶裂隙洞穴直接下滲，地下水在巖溶裂隙溶洞中作垂直運(yùn)動，只有當(dāng)?shù)叵滤竭_(dá)隱伏花崗巖體時那么沿接觸帶作橫向運(yùn)動，最后聚集成管道狀水流，在當(dāng)?shù)嘏判够鶞?zhǔn)面卡房大溝或區(qū)域較大排泄基準(zhǔn)面紅河峽谷排泄出地表。三、地質(zhì)災(zāi)害成因1.地裂縫因溶蝕作用，本區(qū)基巖頂面

4、起伏變化很大，導(dǎo)致其上覆土層構(gòu)造極不均勻，在基巖面向上拱起部位，土層厚度減小，特別是下部的可軟塑狀粘土、粉質(zhì)粘土層急劇變薄，甚至尖滅。當(dāng)?shù)叵滤灰虻V坑排水而下降后，土層中的水壓逐漸減小，有效應(yīng)力逐漸增大，使得土粒間的空隙體積減小，土體被壓縮而發(fā)生沉降。因土層厚薄不均，會產(chǎn)生差異沉降，在基巖面向上拱起部位，沉降量最小，其它部位相本文由論文聯(lián)盟搜集整理對較大，因此在拱起部位上方的土層中會產(chǎn)生拉張應(yīng)力，使土層裂開，形成地裂縫。2.地面塌陷礦山排水引起灰?guī)r中的裂隙巖溶水水位大幅下降，導(dǎo)致溶洞充填物產(chǎn)生壓密沉降，在溶洞上部形成空腔，這樣，一方面會使溶洞上方的土層失去支撐，另一方面在空腔形成的瞬間，因其它

5、物質(zhì)不能及時充填進(jìn)來，空腔中會形成一定程度的真空狀態(tài)，對溶洞上方的土層產(chǎn)生真空吸蝕作用。另外，由于裂隙巖溶水水位下降速度較快，上覆土層中的孔隙水水位因受土層浸透性限制而下降緩慢，二者之間會形成水頭差，產(chǎn)生浸透坡降，并對上覆土層產(chǎn)生潛蝕作用。在真空吸蝕和地下水潛蝕作用的影響下，溶洞上方失去支撐的土層受到強(qiáng)烈擾動，土顆粒向溶洞中流失，形成土洞。隨著地下水位的進(jìn)一步下降，土洞逐漸向上開展，土層漸漸變薄，到達(dá)一定程度后，在自重應(yīng)力作用下，即可產(chǎn)生地面塌陷，可見本區(qū)地面塌陷屬于巖溶塌陷。很明顯，土層越薄，塌陷形成越快。另外，當(dāng)土洞開展到一程度時，假設(shè)遇持續(xù)性降雨，會使土層的抗剪強(qiáng)度降低，也會加速塌陷的產(chǎn)

6、生。四、礦水害防治對策堅(jiān)持預(yù)測預(yù)報(bào)，有掘必探，先探后掘的原那么，落實(shí)防、堵、疏、排、截五位一體的綜合防治水措施。1.地表水防治一定期調(diào)查地表水體、河流及回采后造成的地表塌陷區(qū)、河床裂縫、廢棄井筒等情況，在雨季前，采用充填裂縫的方法，防止地表水滲入井下。二在地表水體下采煤時，制訂專門的防治水方案和平安技術(shù)措施，經(jīng)礦總工程師審批，報(bào)集團(tuán)公司批準(zhǔn)后施行。三各井區(qū)按照?年度雨季三防方案?要求，完成責(zé)任區(qū)域內(nèi)的水溝清挖、護(hù)坡加固、防洪防漏等工作。2.小窯水防治一定期與周邊小窯交換圖紙，實(shí)測小窯開采情況，調(diào)查相鄰小窯涌水情況。二特殊情況下的開采，以及重大水患要與周邊小窯建立情報(bào)互通制度，及時制定措施防止水

7、患。三加強(qiáng)對礦界防水煤柱的監(jiān)管，根據(jù)相鄰礦井的地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、煤層賦存條件、圍巖性質(zhì)、開采方法以及巖層挪動規(guī)律等因素，留足防水煤柱。四通過各種途徑實(shí)測到的采掘情況或從有關(guān)人員口中理解到的情況都要及時填繪到采掘工程平面圖。五認(rèn)真分析老窯積水的調(diào)查資料，制定合理有效的防治水設(shè)計(jì)；嚴(yán)格按防治水措施組織探放工作，確保巷道平安掘進(jìn)。六采取強(qiáng)迫措施，使井下作業(yè)人員掌握透水預(yù)兆。3.承壓水防治一堅(jiān)持技術(shù)管理法。宣傳、培訓(xùn)，宣傳即宣傳發(fā)動，培訓(xùn)即知識培訓(xùn)；完善、落實(shí)，完善即組織機(jī)構(gòu)完善、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)完善，落實(shí)即承壓水規(guī)劃落實(shí)、承壓水技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)。二與科研院所合作，利用水文地質(zhì)補(bǔ)充勘探手段包括鉆探和物探等方

8、法準(zhǔn)確查明承壓區(qū)域內(nèi)水文地質(zhì)條件，尤其是奧灰?guī)r巖溶水水源分布規(guī)律和導(dǎo)水構(gòu)造的賦存情況。三不斷完善奧灰水動態(tài)觀測網(wǎng)，進(jìn)展地面結(jié)合抽水試驗(yàn)，查明奧灰含水層的特征，實(shí)時監(jiān)控奧灰水變化情況。四在承壓區(qū)內(nèi)進(jìn)展開采前，用物探手段查清區(qū)域內(nèi)構(gòu)造的導(dǎo)水性。五、地表塌陷的防治技術(shù)礦區(qū)地表塌陷，主要有以下三種情況。一是礦石采出后而形成的采空區(qū)，造成上覆巖層逐漸失去支撐，頂板開場發(fā)生挪動、變形甚至冒落，最后隨著開采范圍的逐步擴(kuò)大，巖層的挪動和變形開展到地表，使地表形成塌陷坑和下沉盆地；二是由于礦區(qū)大量抽排地下水，造成地下水位下降，而出現(xiàn)的地面大范圍沉降的現(xiàn)象；三是巖溶地區(qū)因長期疏干排水，造成的巖溶塌陷。由于前兩種情況，多為大面積的緩慢沉降，對礦區(qū)的消費(fèi)和建立的影響較小，所以，筆者重點(diǎn)介紹第三種情況，巖溶塌陷的防治。對于巖溶塌陷，常采用以下方法。一是回填密封。對于已經(jīng)形成的塌陷坑，應(yīng)盡快采用水泥砂漿或者粘土等其他材料進(jìn)展回填，防治地表水的大量深化；二是及時排水。一旦出現(xiàn)塌陷，應(yīng)及時排出塌陷坑內(nèi)的積水，保持疏干狀態(tài)，防止再度出現(xiàn)侵蝕現(xiàn)象；三是修筑圍堤。在塌陷礦區(qū)的周圍修建圍堤，防止地表水灌入井內(nèi)；四是充氣法。假如是因真空吸蝕作用而引起的塌陷，就應(yīng)采用充氣法，也就是通過打通氣孔來消除巖溶的真空狀態(tài)，防止真空吸蝕作用的發(fā)生。最后，還應(yīng)加強(qiáng)對塌陷礦區(qū)的管理和