礦山建設(shè)中水文地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)

馬宏巖+任成廣+李曉東

摘 要 經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對礦產(chǎn)資源的需求量不斷增加，我國礦上建設(shè)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，開采力度的不斷加大，礦山建設(shè)中的安全問題也越來越受到關(guān)注。礦山建設(shè)中一旦發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害事故，不僅威脅著礦工的生命安全，更會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此，如何采取有效的技術(shù)措施對水文地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行防治顯得尤為重要。本文對礦山建設(shè)中常見的水文地質(zhì)災(zāi)害類型進(jìn)行分析，討論地下水文地質(zhì)災(zāi)害防治的基本要求，探討礦山建設(shè)中水文地質(zhì)災(zāi)害的防治技術(shù)。

關(guān)鍵詞 礦山建設(shè);水文地質(zhì)災(zāi)害;防治技術(shù)

中圖分類號：TD12 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）22-0203-01

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對能源的需求量不斷加大，礦產(chǎn)資源開采量的增加，礦山建設(shè)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。在礦山建設(shè)中最重要的就是安全生產(chǎn)的問題，一旦有地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，直接威脅作業(yè)中的礦工的生命安全，還會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。隨著礦山安全事故的層出不窮，安全生產(chǎn)成為礦山建設(shè)的重點問題，對水文地質(zhì)災(zāi)害的防治越來越重視。

1 礦山建設(shè)中水文地質(zhì)災(zāi)害的常見類型

在礦山開采的時候，對水文地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)的勘察，并對存在的安全隱患采取有效的措施進(jìn)行防護(hù)十分必要。一旦有地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，輕者可能會影響礦井開采的進(jìn)度，造成設(shè)備故障損害，帶來直接的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害甚至?xí){到井內(nèi)礦工的生命安全。

1）因地下水位變化引起的地質(zhì)災(zāi)害。礦山建設(shè)完工進(jìn)行開采時，礦井很有可能會接觸到地下的蓄水溶洞或者地下暗河，這樣巷道內(nèi)就很可能涌進(jìn)地下水，甚至?xí)心嗌秤窟M(jìn)巷道中來。如果礦井有透水?dāng)鄬踊蛘吡芽p存在，地表徑流的水流夾雜沉積物和泥沙涌進(jìn)巷道，造成巷道的堵塞，甚至?xí)ο锏乐凶鳂I(yè)的礦工人員造成安全威脅，將礦井中進(jìn)行開采作業(yè)的機(jī)器設(shè)備損壞或者掩埋，更嚴(yán)重的會導(dǎo)致礦山發(fā)掘系統(tǒng)癱瘓。因為這種災(zāi)害無法事先預(yù)測，突發(fā)性極強(qiáng)，而且破壞力大，會造成非常嚴(yán)重的后果。

2）礦體內(nèi)含有的易燃物質(zhì)引起的地質(zhì)災(zāi)害。礦體內(nèi)可能會含有易燃的氣體，如甲烷等。礦井深度不斷增加的過程中，受地?zé)岬挠绊懢畠?nèi)的溫度不斷上升，硫的含量也逐漸增加。礦工在此種條件下進(jìn)行開采作業(yè)，除了對自身的健康度具有一定的影響，如果井內(nèi)通風(fēng)條件不好，易燃?xì)怏w不斷地增加積累，如果井內(nèi)溫度過高就極容易引起爆炸的發(fā)生，后果不堪設(shè)想。尤其是在煤礦的礦井中，瓦斯爆炸的事故屢見不鮮，帶來的后果也極為嚴(yán)重。但是此種地質(zhì)災(zāi)害是具有預(yù)見性的，只要做好日常管理的維護(hù)工作，采取恰當(dāng)?shù)念A(yù)防措施，就可以在很大程度上降低此種災(zāi)害的發(fā)生率。

3）巖土層變形引起的地質(zhì)災(zāi)害。礦山在投入使用一段時間后，采空的礦體必須對其進(jìn)行支撐，以防止其發(fā)生塌陷。特別是在淺度埋藏的礦區(qū)，采空的礦體極易發(fā)生塌陷，必須對開采完畢的礦體及時的進(jìn)行支撐和回填。近年來，淺表煤礦發(fā)生地面塌陷時有發(fā)生，不僅影響地面建筑的安全性，影響礦區(qū)居民的正常生活，而且會造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。在對礦區(qū)進(jìn)行開發(fā)時，通常會引爆礦脈周圍的巖石，因此事先都會對礦區(qū)地質(zhì)情況進(jìn)行勘測選擇起爆點。但是如果勘測的數(shù)據(jù)發(fā)生誤差，就會影響起爆點的準(zhǔn)確性，巖石在引爆的過程中如果成噴射狀的爆破，會對井下進(jìn)行開采作業(yè)的工人帶來安全威脅。

2 礦山建設(shè)中水文地質(zhì)災(zāi)害防治的基本原則

無論是在進(jìn)行礦山建設(shè)的過程中，還是礦井投入生產(chǎn)運行的過程中，受到地下水的影響是常見的狀況，具有一定的普遍性。地下水的揭露對礦井生產(chǎn)具有不利的影響，輕者影響開采進(jìn)度，破壞礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境，重者會造成礦井發(fā)生水文地質(zhì)災(zāi)害，對礦工的生命財產(chǎn)帶來威脅的同時還會造成經(jīng)濟(jì)上的巨大損失。礦井透水的災(zāi)害屢見不鮮，使得水文地質(zhì)災(zāi)害的防治越發(fā)重要。因此，礦山建設(shè)必須遵循科學(xué)發(fā)展、規(guī)范建設(shè)、關(guān)愛生命、安全生產(chǎn)的基本原則，對地下水的類型、分布、變化規(guī)律和特點進(jìn)行詳細(xì)的勘探和檢測，全面了解礦區(qū)地下水的基本情況，合理設(shè)計，嚴(yán)格施工，全方位的采取各種防治方法。

3 礦山建設(shè)中水文地質(zhì)災(zāi)害的防治技術(shù)

1）水文地質(zhì)災(zāi)害防治的具體要求。要達(dá)到理想的防治效果，就必須秉持科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。首先，豎井工程的建設(shè)要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)工藝要求進(jìn)行施工，施工前做好地質(zhì)勘察工作，全面了解井筒的地質(zhì)條件，對地下水的基本情況進(jìn)行分析，預(yù)測井筒涌水發(fā)生的可能性及涌水量的大小。其次對于主體井巷的建設(shè)在施工前應(yīng)該根據(jù)水文地址勘察的結(jié)果編制水文平面圖和剖面圖，制定詳細(xì)的地質(zhì)說明書。施工期間做好水文地質(zhì)的研究和跟蹤工作，根據(jù)水文地質(zhì)條件的變化及時對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行修改。再次，在對已知的含水層或?qū)畼?gòu)造揭露之前利用探水孔對其位置和厚度進(jìn)行預(yù)先的探知，根據(jù)探知結(jié)果結(jié)合具體的實際條件和工程要求制定合理的措施進(jìn)行預(yù)防。在鉆孔開孔5米的范圍之內(nèi)巖體的強(qiáng)度與完整性滿足探水孔孔口管的預(yù)埋及預(yù)埋后可能需要注漿時安全承載需要。如果巖體具有良好的完整性，而且涌水量不大、分散的含水層，可使用普通的鑿巖及直接對巖體進(jìn)行淺孔探水。

2）礦山水文地質(zhì)災(zāi)害的防治技術(shù)。

①采用排氣壓入密水泥漿方式水平或仰視探水注漿孔埋設(shè)孔口管工藝。

在豎井建設(shè)進(jìn)行鉆深孔進(jìn)行探水或注漿埋設(shè)孔口關(guān)的工藝多采用先將水泥灌入到孔內(nèi)，然后再向孔內(nèi)送入孔口管進(jìn)去的方法。這種工藝的弊端在于管體和孔壁之間存在一定的間隙，很難做到真正的無縫，要最大程度減小間隙，就需要采取反復(fù)壓漿的方法，操作起來非常繁瑣，又難以保證施工安全?，F(xiàn)今采用排氣壓入濃密水泥漿方式，可以從根本上解決這一問題，且抗?jié)B性良好。

②鉆孔加裝特殊的防突防噴裝置。

鉆孔的防突防噴裝置是高壓頂水鉆進(jìn)安全控制最核心的器材。多年的實踐證明如果單純利用鉆機(jī)的液壓卡盤進(jìn)行防突控制，效果并不理想，無法滿足安全防突的需要。如果在鉆孔過程中鉆具突出鉆孔，就會引起安全事故的發(fā)生?，F(xiàn)今新開發(fā)的異徑防突器，在鉆桿上進(jìn)行加裝，可以在一千米的高度的水頭壓力下安全的進(jìn)行深孔探水。防噴的控制措施是在高壓閥門前端安裝自伸縮式孔口封閉器、高壓閥門與孔口管之間安裝四通管、高壓閥及減壓器。經(jīng)過實踐檢驗，此種防突訪噴裝置使用效果良好，極大的提高了鉆孔的安全性。

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