深埋礦井水文地質(zhì)條件及防治水技術(shù)分析

盧雪清

（重慶市勘測院， 重慶 401121）

0 引言

隨著表層的礦產(chǎn)資源日漸枯竭，提高深層礦產(chǎn)資源開采技術(shù)日漸重要。在進(jìn)行深度開采時(shí)，防治水技術(shù)的運(yùn)用十分重要，同時(shí)該技術(shù)的應(yīng)用為礦采工作者的生命安全提供了重要保障。為滿足深部礦產(chǎn)開采的安全需要，礦采施工部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)深埋礦井防治水技術(shù)的研究，并加以正確應(yīng)用。

1 地質(zhì)條件

1.1 構(gòu)成層

深埋礦井的土壤會(huì)對(duì)外界的降水進(jìn)行接收，同時(shí)巖層中所蘊(yùn)含的地下水會(huì)承受一定的壓力從而產(chǎn)生滲透，會(huì)造成礦道及周圍的組織土壤疏松，易產(chǎn)生塌方現(xiàn)象。礦井的水文構(gòu)成層主要包括含水層和隔水層，其特性分別如下：

（1）含水層。指能透過并含有一定水量的巖層，能對(duì)土壤中的水分和大氣降水進(jìn)行儲(chǔ)存。

（2）隔水層。隔水層分為礦產(chǎn)上方頂板層和下方底板層。頂板層主要由砂質(zhì)泥巖構(gòu)成，其巖層結(jié)構(gòu)相對(duì)完整，與礦產(chǎn)間隔在十八米至五十八米。底板層主要由砂巖、泥質(zhì)巖等構(gòu)成，其巖層平均厚度超過二十五米，兩種構(gòu)成質(zhì)相互交叉相疊，能對(duì)深埋礦井中的水分進(jìn)行有效隔離。

1.2 導(dǎo)水層

導(dǎo)水層是在外界因素的影響下形成的。在開采作業(yè)中，由于施工的震動(dòng)，導(dǎo)致礦產(chǎn)與巖層的間隙增大，形成一個(gè)儲(chǔ)水或?qū)臻g，對(duì)巖層的水分進(jìn)行儲(chǔ)存運(yùn)輸。如果礦區(qū)周圍存在地下水，還可能在巖層土壤中形成導(dǎo)流槽，導(dǎo)致地下水進(jìn)入作業(yè)區(qū)，產(chǎn)生礦井積水。

2 突水現(xiàn)象

在礦采過程中由于其地質(zhì)原因可能會(huì)出現(xiàn)突水現(xiàn)象。而這種現(xiàn)象的發(fā)生分為兩種情況:老式空水突水和受壓式突水。前者由于積水長時(shí)間的存在，并且其水分不能得到供應(yīng)，所以水質(zhì)較差，還具有一定的味道，一旦在開采過程中發(fā)生突水現(xiàn)象，還會(huì)釋放出氣體，對(duì)開采作業(yè)者造成危害。而后者常出現(xiàn)在對(duì)含水豐富巖層的開采作業(yè)中，由于積水部位與礦產(chǎn)間隔距離較小和土壤壓力，突水現(xiàn)象更明顯于老式空水突水，易產(chǎn)生礦道積水，并發(fā)生受壓水災(zāi)。

3 水害原因

3.1 壓力損壞

在進(jìn)行深埋礦井礦產(chǎn)開采過程中，由于礦下壓力對(duì)施工設(shè)備造成損壞是發(fā)生礦井水害的重要原因之一。在施工作業(yè)中，礦道底部的導(dǎo)水帶會(huì)受到巨大壓力，并且周圍土壤還會(huì)對(duì)其造成腐蝕，導(dǎo)水帶抗壓能力降低，長時(shí)間的使用必然會(huì)導(dǎo)致其破損而產(chǎn)生水害危害。當(dāng)水害現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，不具有隔水能力的礦層受到周圍壓力產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變化，將降低整個(gè)礦采層的阻水的性能。同時(shí)由于某些礦道水害威脅較低，其隔水措施的采用相對(duì)較少，難以應(yīng)對(duì)這種由于壓力變化而造成的水害現(xiàn)象，原有的阻止水巖層結(jié)構(gòu)將演變成一個(gè)導(dǎo)水通道,造成更嚴(yán)重的水害事故。

3.2 鉆孔錯(cuò)誤

在進(jìn)行開采作業(yè)之前一般會(huì)采取鉆孔的方式對(duì)積水進(jìn)行提前導(dǎo)通，而錯(cuò)誤的鉆孔方式勢必會(huì)造成水害威脅。以鉆孔方式形成的導(dǎo)水通道具有很強(qiáng)的隱蔽性，同時(shí)礦下某些積水區(qū)域難以發(fā)覺，鉆孔位置會(huì)產(chǎn)生誤差。一旦鉆孔通道形成，會(huì)與周圍水層產(chǎn)生聯(lián)系，如果開采作業(yè)進(jìn)入到鉆空位置或觸碰到鉆孔導(dǎo)水區(qū)域，將更易發(fā)生水害事故。

3.3 礦道架設(shè)不合理

在進(jìn)行深埋礦井礦道架設(shè)時(shí)未考慮到坑道周圍的水文地質(zhì)條件，沒有采取針對(duì)性的防治水技術(shù)措施，導(dǎo)致在開采施工中出現(xiàn)問題。特別在水文情況復(fù)雜的區(qū)域，施工者只考慮到了成本問題，為了便于施工，對(duì)礦道只進(jìn)行了簡單的防水處理，沒有設(shè)立隔水系統(tǒng)，當(dāng)水害發(fā)生時(shí)不能進(jìn)行妥善處理，以致水害現(xiàn)象危害到其他作業(yè)區(qū)域，造成更嚴(yán)重的后果。

4 技術(shù)措施

4.1 劃分水害威脅度

由于礦下工作環(huán)境特殊，需要在開采作業(yè)前對(duì)深埋礦井中的土壤條件、巖層位置、導(dǎo)水方式以及礦道架設(shè)進(jìn)行綜合分析采取最佳的作業(yè)方式。并對(duì)老式空水突水位置以及受壓式空水突水位置進(jìn)行分析，進(jìn)行受害情況預(yù)估。還需對(duì)礦井水質(zhì)進(jìn)行收集分析，將作業(yè)區(qū)域進(jìn)行水害威脅度劃分，根據(jù)其威脅度采取對(duì)應(yīng)的防水措施。

4.2 設(shè)置阻水層

在進(jìn)行深埋礦井防治水工作時(shí)設(shè)置阻水層可以有效防止水害威脅。在設(shè)置時(shí)需根據(jù)礦道周圍的土質(zhì)情況，確定合理的阻水層厚度，將水隔離在礦采工作空間外，同時(shí)結(jié)合該礦井開采情況，在水源傳輸位置設(shè)立阻水巷，阻斷巖層內(nèi)水的傳輸，并對(duì)積水區(qū)域進(jìn)行排水，降低水害威脅和內(nèi)部水壓。

4.3 分區(qū)排水

根據(jù)深埋礦井防治水工作要求,運(yùn)用專業(yè)設(shè)備對(duì)礦道內(nèi)的存水量進(jìn)行定時(shí)檢測，保證施工用水和礦井排水的相對(duì)平衡。而對(duì)于礦采作業(yè)位置不同，采取的排水措施也存在差異。礦采作業(yè)用水量大的區(qū)域，應(yīng)采取多種排水措施。對(duì)于危險(xiǎn)程度不同的作業(yè)區(qū)域，要采取不同的排水方法。而在可能發(fā)生突水現(xiàn)象的作業(yè)區(qū)域，可通過強(qiáng)化底板排水方式來降低水害威脅。所以，為保障深埋礦井礦產(chǎn)開采工作的開展，需對(duì)不同作業(yè)區(qū)域進(jìn)行整體分析，采取針對(duì)性的分區(qū)排水方式，以降低礦井中的水害威脅。

4.4 注漿堵水

在礦采作業(yè)中采取注漿堵水的方式能有效減少含水量豐富巖層的水害威脅。在開采作業(yè)前，需要地質(zhì)勘探人員確定含水量豐富的區(qū)域，并在進(jìn)行鉆孔導(dǎo)水后，判斷突水現(xiàn)象發(fā)生的位置，再根據(jù)巖層的含水量判斷地下水的位置及其運(yùn)輸情況。以上工作完成后，采取注漿堵水的方式對(duì)突水位置以及可能出現(xiàn)水害威脅的區(qū)域進(jìn)行封堵，降低水害威脅。在進(jìn)行注漿堵水工作時(shí)，需根據(jù)巖層的實(shí)際情況與不同作業(yè)區(qū)域的差異，選擇最佳的注孔位置，配定合適的材料比例。在注漿堵水工作完成后，還需對(duì)工作結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，確保完成效果達(dá)到要求。

4.5 地質(zhì)勘探

在深埋礦井礦采作業(yè)前進(jìn)行地質(zhì)勘探能幫助施工人員了解礦下水文地質(zhì)情況，降低礦井的水害威脅。在對(duì)礦井進(jìn)行地質(zhì)勘探作業(yè)時(shí)，由于設(shè)備的原因和查勘不夠全面，會(huì)導(dǎo)致施工人員不能全面的了解礦下水文地質(zhì)情況，難以發(fā)現(xiàn)具有隱蔽性的突水區(qū)域。因此需加強(qiáng)對(duì)專業(yè)設(shè)備的利用，查找以往該區(qū)域的地質(zhì)勘探資料，全面了解礦下的巖層構(gòu)成、地下水存輸情況以及含水層和隔水層的構(gòu)成，采取最佳的防治水措施?？碧焦ぷ髦刑貏e要注重探查易發(fā)生突水現(xiàn)象的區(qū)域，在其突水方式和含水情況難以查明時(shí)，需在保障施工安全的前提下，先利用探排水的方式，對(duì)積水區(qū)域進(jìn)行試探性的排水，減少礦采位置的水害威脅。

4.6 疏導(dǎo)排放

為保障深埋礦井礦采的安全作業(yè)一方面需要對(duì)大氣降水和地面積水進(jìn)行疏導(dǎo)排水，這樣可以減少地表水對(duì)礦下進(jìn)行滲透。另一方面需要對(duì)礦內(nèi)的積水區(qū)域進(jìn)行疏導(dǎo)排水，減少礦產(chǎn)采空區(qū)域的積水量。在礦產(chǎn)開采工作完成后，會(huì)形成一個(gè)采空區(qū)域，由于重力原因的影響，采空區(qū)上方巖層所蘊(yùn)含的水會(huì)受重力作用進(jìn)入到采空區(qū)，當(dāng)積水達(dá)到一定量后，又會(huì)進(jìn)入到下方的礦采區(qū)域，造成極大的安全隱患。因此需及時(shí)對(duì)礦道內(nèi)的積水進(jìn)行疏導(dǎo)排放，降低采空區(qū)域內(nèi)積水帶來的水害威脅。

5 結(jié)束語

在深埋礦井開采作業(yè)中，預(yù)防水害威脅是保證開采工作順利進(jìn)行的前提。因此，加強(qiáng)防治水技術(shù)的應(yīng)用，有利于解決開采作業(yè)中出現(xiàn)的問題。通過對(duì)以上內(nèi)容總結(jié)可知，在完成地質(zhì)勘探工作后，針對(duì)開采位置的積水情況和突水現(xiàn)象，可采取設(shè)置阻水層、分區(qū)排水、注漿堵水和疏導(dǎo)排水的方式降低水害威脅。防治水技術(shù)的運(yùn)用在礦采工作中十分重要，希望相關(guān)技術(shù)人員對(duì)其不斷研究并加以提高，讓我國的礦采技術(shù)得到更好的發(fā)展。