矿山水文地质及水综合防治工程分析

1/7矿山水文地质及水综合防治工程分析矿山水文地质及水综合防治工程分析一、前言在矿山开采的过程中，地下水对其有着非常巨大的影响，地质勘探工作就显得尤为重要，环境的污染也对矿山的整体质量产生影响，加强对矿山水文地质及水综合防治工程的重视是十分必要的。二、矿山水文地质特征通过现场勘察和历年的水文地质资料，查明厂区域矿山属岩溶含水层充水为主的矿床，其基本特征为1地下水赋存的岩溶空间，随岩性结构、原有裂隙特征和岩溶发育程度有较大的差异岩溶与主要矿层之间具有各自特定的层位关系，从而决定了岩溶充水层位和其富水性强弱。2在矿床赋存的区域构造内，岩溶发育的部位、强弱及富水程度等，皆受构造的类型和规模控制。3岩溶含水层中岩溶发育不均匀，含水层的厚度变化大，岩溶空间彼此连通与充填程度也不一致，得到的补给量各异，富水性极不均一，因而导致不同地段上矿床的水文地质条件复杂程度差别很大。4大气降水为地下水主要补给源，地下水在上部岩2/7溶裂隙中以垂直运动为主，只有渗透到近花岗岩部位时才作水平运动，流动方向受花岗岩形态控制。几个相对突起的花岗岩体，构成了区内局部分水岭，形成块断间相对独立的岩溶含水系统。5多数矿床分布的水文地质单元内地下水赋存量大，因而矿井涌水量也大，突水事故多，突水预测比较困难，开采疏十措施亦复杂。6矿井涌水通道主要有自然的断裂带、地震裂隙和导水陷落柱等和人为的采矿裂隙、岩溶塌陷及天窗、勘探钻孔等。区域矿山地下水资源分布具有明显的地貌控制与地层控制特点，从地貌来看，溶洞暗河与二级以上的断裂构造，控制了地下水资源的分布。从地层控制上来看，花岗岩接触带是地下水富集层位，特别是因花岗岩凸起后，在侧伏、倾伏过程中所形成的凹陷、凹槽、洼地段是地下水富裕区。当地表有第四系松散层覆盖于岩溶洼地时，大气降雨后下渗的速度要缓慢些。在裸露型岩溶区降雨后则沿岩溶裂隙洞穴直接下渗，地下水在岩溶裂隙溶洞中作垂直运动，只有当地下水到达隐伏花岗岩体时则沿接触带作横向运动，最后汇集成管道状水流，在当地排泄基准面卡房大沟或区域较大排泄基准面红河峡谷排泄出地表。三、地质灾害成因3/71地裂缝因溶蚀作用，本区基岩顶面起伏变化很大，导致其上覆土层结构极不均匀，在基岩面向上拱起部位，土层厚度减小，特别是下部的可软塑状粘土、粉质粘土层急剧变薄，甚至尖灭。当地下水位因矿坑排水而下降后，土层中的水压逐渐减小，有效应力逐渐增大，使得土粒间的空隙体积减小，土体被压缩而发生沉降。因土层厚薄不均，会产生差异沉降，在基岩面向上拱起部位，沉降量最小，其它部位相本文由论文联盟HTTP/收集整理对较大，因而在拱起部位上方的土层中会产生拉张应力，使土层裂开，形成地裂缝。2地面塌陷矿山排水引起灰岩中的裂隙岩溶水水位大幅下降，导致溶洞充填物产生压密沉降，在溶洞上部形成空腔，这样，一方面会使溶洞上方的土层失去支撑，另一方面在空腔形成的瞬间，因其它物质不能及时充填进来，空腔中会形成一定程度的真空状态，对溶洞上方的土层产生真空吸蚀作用。另外，由于裂隙岩溶水水位下降速度较快，上覆土层中的孔隙水水位因受土层渗透性限制而下降缓慢，二者之间会形成水头差，产生渗透坡降，并对上覆土层产生潜蚀作用。在真空吸蚀和地下水潜蚀作用的影响下，溶洞上方失去支撑的土层受到强烈扰动，土颗粒向溶洞中流失，4/7形成土洞。随着地下水位的进一步下降，土洞逐渐向上发展，土层慢慢变薄，达到一定程度后，在自重应力作用下，即可产生地面塌陷，可见本区地面塌陷属于岩溶塌陷。很明显，土层越薄，塌陷形成越快。另外，当土洞发展到一程度时，若遇持续性降雨，会使土层的抗剪强度降低，也会加速塌陷的产生。四、矿水害防治对策坚持“预测预报，有掘必探，先探后掘”的原则，落实“防、堵、疏、排、截”五位一体的综合防治水措施。1地表水防治定期调查地表水体、河流及回采后造成的地表塌陷区、河床裂缝、废弃井筒等情况，在雨季前，采用充填裂缝的办法，防止地表水渗入井下。在地表水体下采煤时，制订专门的防治水方案和安全技术措施，经矿总工程师审批，报集团公司批准后实施。各井区按照年度雨季“三防”计划要求，完成责任区域内的水沟清挖、护坡加固、防洪防漏等工作。2小窑水防治定期与周边小窑交换图纸，实测小窑开采情况，调查相邻小窑涌水情况。5/7特殊情况下的开采，以及重大水患要与周边小窑建立情报互通制度，及时制定措施防止水患。加强对矿界防水煤柱的监管，根据相邻矿井的地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩性质、开采方法以及岩层移动规律等因素，留足防水煤柱。通过各种途径实测到的采掘情况或从有关人员口中了解到的情况都要及时填绘到采掘工程平面图。认真分析老窑积水的调查资料，制定合理有效的防治水设计；严格按防治水措施组织探放工作，确保巷道安全掘进。采取强制措施，使井下作业人员掌握透水预兆。3承压水防治坚持技术管理法。“宣传、培训”，宣传即宣传发动，培训即知识培训；“完善、落实”，完善即组织机构完善、技术规范完善，落实即承压水规划落实、承压水技术规范落实。与科研院所合作，利用水文地质补充勘探手段准确查明承压区域内水文地质条件，尤其是奥灰岩岩溶水水源分布规律和导水构造的赋存情况。不断完善奥灰水动态观测网，进行地面联合抽水试验，查明奥灰含水层的特征，实时监控奥灰水变化情况。在承压区内进行开采前，用物探手段查清区域内构6/7造的导水性。五、地表塌陷的防治技术矿区地表塌陷，主要有以下三种情况。一是矿石采出后而形成的采空区，造成上覆岩层逐渐失去支撑，顶板开始发生移动、变形甚至冒落，最后随着开采范围的逐步扩大，岩层的移动和变形发展到地表，使地表形成塌陷坑和下沉盆地；二是由于矿区大量抽排地下水，造成地下水位下降，而出现的地面大范围沉降的现象；三是岩溶地区因长期疏干排水，造成的岩溶塌陷。由于前两种情况，多为大面积的缓慢沉降，对矿区的生产和建设的影响较小，所以，笔者重点介绍第三种情况，岩溶塌陷的防治。对于岩溶塌陷，常采用以下方法。一是回填密封。对于已经形成的塌陷坑，应尽快采用水泥砂浆或者粘土等其他材料进行回填，防治地表水的大量深入；二是及时排水。一旦出现塌陷，应及时排出塌陷坑内的积水，保持疏干状态，防止再度出现侵蚀现象；三是修筑围堤。在塌陷矿区的周围修建围堤，防止地表水灌入井内；四是充气法。如果是因真空吸蚀作用而引起的塌陷，就应采用充气法，也就是通过打通气孔来消除岩溶的真空状态，防止真空吸蚀作用的发生。最后，还应加强对塌陷矿区的管理和观测，