復(fù)雜水文地質(zhì)條件對礦山開采順序的影響研究

劉雙艷

（廣西壯族自治區(qū)第四地質(zhì)隊，廣西 南寧 530031）

礦山的開采工作通常伴隨著較多的安全問題，其中開采過程中出現(xiàn)的涌水事故是其中較為常見的問題。這些問題的出現(xiàn)一般和礦山的地質(zhì)環(huán)境因素有較大的關(guān)系，因此，礦山的水文地質(zhì)資料對礦山開采的重要性不言而喻。詳細(xì)的礦山水文地質(zhì)資料可以幫助設(shè)計人員進(jìn)行合理的開采方案設(shè)計，有效的減少礦山開采過程中出現(xiàn)的各類問題[1]。

1 了解礦山當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)狀況

在做礦山開采時，首先要理解礦山當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件，以及所發(fā)生的重大事件，以便對后續(xù)礦山開采提供幫助。

（1）地形地貌。礦區(qū)屬溶蝕構(gòu)造峰叢谷地峰叢洼地地貌，地形切割較深，海拔一般為400m～600m，最高為529m，谷地標(biāo)高291m～327m，最低礦區(qū)北側(cè)282m，相對高差一般100m～240m。低山丘陵間坡谷發(fā)育，坡谷一般寬20m～150m，坡度一般10°～30°，局部為80°～90°陡崖，植被覆蓋率達(dá)70%。

（2）地層巖性。由地表調(diào)查及鉆孔工程揭露，礦區(qū)地層較為簡單，上部（蓋層）為上泥盆統(tǒng)融縣組1段～6段地層，巖層傾角7°～15°，巖性主要為灰?guī)r，次為白云巖；局部有中泥盆統(tǒng)東崗嶺組砂礫巖；下部（基底）為寒武系清溪組下段（∈q1）的砂、頁巖，巖層傾角70°～80°，局部倒轉(zhuǎn)或直立。

2 礦區(qū)水文地質(zhì)條件情況

礦區(qū)內(nèi)的含水巖組劃分為松散巖類孔隙潛水含水巖組、裂隙溶洞水含水巖組和基巖構(gòu)造裂隙含水巖組。松散巖類孔隙水含水巖組主要分布于詳查區(qū)中部以南，由第四系殘坡積層、沖積層組成，水量貪乏～中等，主要為大氣降水補給和河流側(cè)向補給。巖溶發(fā)育富水的灰?guī)r孔單位涌水量25.45L/s.m，礦井突水點的流量達(dá)數(shù)百L/s；富水性弱，垂向上以270m標(biāo)高以下為主，平面上以高山地形為主，表現(xiàn)為帶狀展布谷地兩側(cè)高山溶洞發(fā)育微弱?；鶐r構(gòu)造裂隙含水巖組：地表淺部地層主要分布于礦區(qū)北側(cè)，礦區(qū)中部以南主要為基地含水層，為碎屑巖～變質(zhì)巖裂隙水，主要賦存于寒武系下統(tǒng)清溪組的砂巖、頁巖、硅質(zhì)巖構(gòu)造裂隙中，富水性弱。

3 對當(dāng)?shù)氐V山出現(xiàn)的突發(fā)事故研究

（1）事故的原因與處理方法。礦山在進(jìn)行開采工作時在掘進(jìn)80m后出現(xiàn)第四系含水層，由于出水量較大，施工人員采取各種施工搶救措施無效后，宣布停止開采，在5年后，由另一施工單位接管，采取新型開采技術(shù)解決出水問題后，重新開始建設(shè)。在進(jìn)行第二礦洞掘進(jìn)過程中，礦山發(fā)生突水事故，造成淹井事故發(fā)生，在淹井事故發(fā)生后，施工單位相關(guān)專家對出水點附近地質(zhì)進(jìn)行重新勘測，認(rèn)為突水事故的水源為封閉的死水，之后使用潛水泵進(jìn)行強(qiáng)排工作，但水位下降并不明顯，經(jīng)專家再次論證后認(rèn)為，突水事故水源并非死水，而是存在外界補充，之后采取地表注漿封堵的方法，順利恢復(fù)礦山正常開采工作。在進(jìn)行副井掘進(jìn)時，在掘進(jìn)深度大約20m處遇到矽卡巖層，由于巖石破碎，施工單位覺得停止掘進(jìn)工作，并進(jìn)行開采設(shè)計的變更，在掘進(jìn)深度達(dá)100m時，再次出現(xiàn)滲水情況，施工單位決定啟動緊急預(yù)案，進(jìn)行巷道封堵，并對礦洞內(nèi)進(jìn)行排水工作，但是排水效果并不理想，礦道內(nèi)部涌水量較大，施工單位應(yīng)急措施處理力度不足，再次發(fā)生淹井事故。

（2）事故得到的結(jié)論。前面兩起事故的出現(xiàn)均因為礦山當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)資料不準(zhǔn)確，導(dǎo)致施工單位對礦山下的地下水認(rèn)識不足，且施工人員對掘進(jìn)過程中出現(xiàn)的出水現(xiàn)象沒有進(jìn)行足夠的重視，幸而兩次事故未造成人員傷亡，但仍導(dǎo)致施工單位產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)損失。

后兩起事故的原因總結(jié)為施工單位對礦山當(dāng)?shù)厮空J(rèn)知不深刻，同時對于破碎帶導(dǎo)水工作認(rèn)識不足，處理方式不當(dāng)。在發(fā)生二次淹井事故后，施工單位結(jié)合第一次事故處理方法，在分析出水原因后進(jìn)行注漿治水，堵水效果良好。

4 礦山合理開采順序技術(shù)路線

結(jié)合本文研究案例分析，針對案例地區(qū)礦山的開采地質(zhì)條件，相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行細(xì)致的研究分析，對當(dāng)?shù)氐V山的安全開采技術(shù)方案以及開采措施進(jìn)行了系統(tǒng)性的攻關(guān)。

（1）淺孔留礦-空場嗣后充填采礦法。根據(jù)當(dāng)?shù)氐V山的復(fù)雜水文地質(zhì)條件以及巖層穩(wěn)定性情況，相關(guān)研究人員確定采礦方法為組合式采礦法——淺孔留礦-空場嗣后充填采礦法。這種方法具有房柱法的采準(zhǔn)布置，充填法的空區(qū)處理以及留礦法的落礦技術(shù)和出礦技術(shù)，如下圖所示。

圖1 淺孔留礦-空場嗣后充填采礦方法

以此次研究礦山為例，對于復(fù)雜水文地質(zhì)條件下的礦山開采順序，以保證礦山開采過程中的安全性，將礦山的富水層，含水層，地質(zhì)構(gòu)造以及熔巖帶等情況進(jìn)行詳細(xì)記錄，繪制礦山地區(qū)詳細(xì)的水文地質(zhì)圖，并綜合考察當(dāng)?shù)厮倪\動規(guī)律，為礦山開采施工時進(jìn)行治水工作提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)保障。

（2）先探后掘，不探不掘，系統(tǒng)治理。在礦山開采過程中應(yīng)堅持遵循“先探后掘，不探不掘，系統(tǒng)治理”的施工選擇，保證掘進(jìn)點和出水點保持大于20m的安全距離，降低涌水事故造成的人身安全問題，并且在進(jìn)行打炮孔施工時，應(yīng)在掘進(jìn)面的各個方位進(jìn)行超前孔的施工，超前孔長度應(yīng)為5m以上，以此進(jìn)行輔助探水工作。施工人員應(yīng)注意施工面或者其他作業(yè)區(qū)域的滲水預(yù)兆情況，如果發(fā)現(xiàn)有滲水危機(jī)，必須立刻停止施工作業(yè)，分析出現(xiàn)滲水的原因，并針對原因進(jìn)行安全治理工作，如果滲水情況較為嚴(yán)重，應(yīng)發(fā)出警報，并將危險區(qū)域的全部工作人員撤離，之后分析滲水原因，采取科學(xué)的防治措施。

5 總結(jié)

綜上所述，在現(xiàn)階段我國復(fù)雜水文地區(qū)的礦山開采工作仍存在大量不足，總結(jié)來看主要為對礦上當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)情況沒有全面而系統(tǒng)的認(rèn)知，并且施工單位的管理制度仍不健全，針對我國復(fù)雜水文地質(zhì)條件下的礦山開采工作，相關(guān)工作人員應(yīng)加強(qiáng)對礦山當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件的勘測，并提高相應(yīng)的開采技術(shù)，合理設(shè)計開采順序，提高我國復(fù)雜水文地區(qū)的礦山開采質(zhì)量和安全。