基于TEM的鐵礦灰?guī)r富水區(qū)探放水綜合治理研究

孫玉學(xué) 張慶松 王鳳剛 劉衍凱 李 壯 周 政

（1.山東大學(xué)巖土與結(jié)構(gòu)工程研究中心，山東濟(jì)南250061；2.濟(jì)南力穩(wěn)巖土工程有限公司，山東濟(jì)南250061）

近年來(lái)，由富水區(qū)引起的礦井突水，甚至是礦井垮塌等災(zāi)害時(shí)有發(fā)生。富水區(qū)一般水壓大、范圍廣，若處理不當(dāng)極易發(fā)生突水災(zāi)害。礦山突水災(zāi)害具有時(shí)間短、水量大、破壞性強(qiáng)的特點(diǎn)［1］，一旦發(fā)生很難控制，對(duì)礦井安全生產(chǎn)帶來(lái)了極大威脅。因此，安全高效的探放水技術(shù)對(duì)于礦山富水區(qū)治理顯得尤為重要［2］。

目前，針對(duì)富水區(qū)的探放水技術(shù)主要分為鉆探技術(shù)和物探技術(shù)兩類。鉆探法主要是根據(jù)已有地質(zhì)資料和巷道掘進(jìn)時(shí)所揭露的地質(zhì)情況，利用傳統(tǒng)井下鉆探設(shè)備和工藝，采用定向鉆探技術(shù)對(duì)富水區(qū)進(jìn)行探水和放水［3-6］。但傳統(tǒng)的定向鉆探技術(shù)因其不能實(shí)時(shí)糾偏、鉆孔深度小、鉆孔效率低，制約著探放水技術(shù)的發(fā)展［7-9］。物探法主要有瞬變電磁法、高分辨電阻率法、直流電法、音頻電穿透法、瑞利波法、鉆孔雷達(dá)法等［10］。其中，瞬變電磁法具有對(duì)低阻異常體反應(yīng)靈敏、方向性強(qiáng)、體積效應(yīng)小、工作效率高和成本低等優(yōu)點(diǎn)［11-16］，在富水區(qū)探測(cè)中應(yīng)用廣泛。但也因其對(duì)低阻異常體反應(yīng)靈敏，外界低阻體對(duì)其干擾強(qiáng)烈，使得瞬變電磁法多用于如煤礦等外界低阻體干擾小的富水區(qū)探測(cè)，并且大多在巷道中進(jìn)行，以減小金屬設(shè)備等外界低阻異常體的干擾［17-21］。鐵礦內(nèi)的礦體和水體本身都為低阻體，常規(guī)瞬變電磁法對(duì)兩者區(qū)分困難，因此鮮有使用瞬變電磁法針對(duì)鐵礦富水區(qū)進(jìn)行探放水實(shí)踐。

本研究采用大功率瞬變電磁法對(duì)某鐵礦灰?guī)r富水區(qū)進(jìn)行探測(cè)，根據(jù)瞬變電磁法探測(cè)結(jié)果，與現(xiàn)有地質(zhì)資料和實(shí)際鉆探數(shù)據(jù)揭露的地質(zhì)情況相互印證、補(bǔ)充，進(jìn)行探放水方案設(shè)計(jì)，并通過(guò)連通性試驗(yàn)，驗(yàn)證探放水方案的合理性，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提高探放水治理的可控性，最終提出了一套針對(duì)鐵礦富水區(qū)的以大功率瞬變電磁法與地質(zhì)資料和實(shí)際鉆探情況相結(jié)合的綜合探放水技術(shù)。

1 工程概況

某鐵礦區(qū)由東（II號(hào)）、西（I號(hào)）兩條礦體及少量零星礦體組成，地表無(wú)河流通過(guò)，無(wú)匯水體，礦體埋深為-200～-430 m，生產(chǎn)中段水平為-200～-360 m。礦區(qū)為典型的巖漿巖侵蝕形成的矽卡巖型礦床，主要賦水與導(dǎo)水巖層為大理巖，主要導(dǎo)水通道為構(gòu)造應(yīng)力作用下形成的斷裂、裂隙與破碎帶。區(qū)內(nèi)閃長(zhǎng)巖與大理巖相互交錯(cuò)，在構(gòu)造應(yīng)力作用下，閃長(zhǎng)巖與大理巖交接帶處形成了具有一定空間展布范圍的破碎帶與蝕變帶。破碎帶自身即為導(dǎo)水的主要通道，并為大理巖的巖溶發(fā)育提供了良好條件，致使在該交接帶內(nèi)形成了由大理巖強(qiáng)巖溶帶、閃長(zhǎng)巖破碎帶、蝕變破碎帶三者共同組成的富水區(qū)和水力導(dǎo)通帶，水頭壓力最高達(dá)3.2 MPa。根據(jù)前期勘探數(shù)據(jù)，礦區(qū)鉆孔的單位涌水量平均為5 L/（s·m），最大達(dá)23.81 L/（s·m），最小為0.068 L/（s·m），滲透系數(shù)平均為20 m/d，最大達(dá)38.17 m/d，最小0.08 m/d。礦區(qū)奧陶系下統(tǒng)白云質(zhì)灰?guī)r的巖溶裂隙也較發(fā)育，富水性強(qiáng)，導(dǎo)水性好，鉆孔的單位涌水量為1.6～2.2 L/（s·m），滲透系數(shù)為3.39～9.69 m/d。奧陶系中下統(tǒng)灰?guī)r在區(qū)域的出露面積大，地下水補(bǔ)給充沛，加之本身巖溶裂隙發(fā)育，因而其中蘊(yùn)藏了大量的地下水。

由于奧陶系中統(tǒng)灰?guī)r（變質(zhì)成大理巖）是礦層的直接頂板或底板，在富水區(qū)積水的長(zhǎng)期作用下，極易發(fā)生突水災(zāi)害，對(duì)礦山安全開(kāi)采形成了很大威脅。本研究運(yùn)用大功率瞬變電磁法探測(cè)富水區(qū)域，將工程地質(zhì)資料和實(shí)際鉆探結(jié)果與瞬變電磁法探測(cè)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證、補(bǔ)充，確定探水治理方案，并對(duì)不同富水區(qū)域進(jìn)行連通性試驗(yàn)，驗(yàn)證探放水方案的合理性，提高探放水治理時(shí)的可控性，對(duì)處于導(dǎo)水通道并且存在安全隱患的區(qū)域及時(shí)治理，保證礦山安全生產(chǎn)。

2 瞬變電磁法探測(cè)

根據(jù)已有地質(zhì)資料和前期施工情況，本研究瞬變電磁探測(cè)的目標(biāo)深度約600 m，根據(jù)傳統(tǒng)的瞬變電磁勘探流程，需要在地面布設(shè)600 m×600 m的發(fā)送回線，但由于工區(qū)地表建筑物的影響，實(shí)際布設(shè)范圍無(wú)法達(dá)到600 m×600 m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際踏勘資料，在現(xiàn)場(chǎng)布置邊長(zhǎng)為300～400 m的發(fā)射回線框，通過(guò)改進(jìn)勘探目標(biāo)參數(shù)實(shí)現(xiàn)600 m×600 m左右富水區(qū)域的探測(cè)。

2.1 勘探目標(biāo)參數(shù)正演計(jì)算

瞬變電磁法主要利用電磁波進(jìn)行勘探，地質(zhì)體的導(dǎo)電性質(zhì)決定了探測(cè)的精度，在鐵礦中礦體和水體同屬于低阻導(dǎo)體，在使用瞬變電磁法探測(cè)時(shí)，信號(hào)雖然強(qiáng)烈，但由于周圍存在巖石等高阻導(dǎo)體，導(dǎo)致礦體和水體電阻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于巖石電阻率，造成瞬變電磁法對(duì)礦體和水體區(qū)分不明顯，使得在探測(cè)富水區(qū)域時(shí)會(huì)出現(xiàn)因礦體的強(qiáng)烈干擾出現(xiàn)對(duì)富水區(qū)的誤探、錯(cuò)探問(wèn)題。對(duì)此，本研究提出了一種可區(qū)分礦體和水體的瞬變電磁收發(fā)射模型。該模型基于層狀大地模型進(jìn)行瞬變電磁測(cè)深的正演計(jì)算確定合適的工作裝置，如圖1所示。正演計(jì)算中，采用層狀大地模型進(jìn)行瞬變電磁測(cè)深，分別考慮了礦體、水體對(duì)探測(cè)結(jié)果的影響，達(dá)到區(qū)分礦體與水體的目的。

根據(jù)礦區(qū)的基本地質(zhì)資料和以往的鉆探數(shù)據(jù)，抽象概化了表1所示的5組正演模型。

模型分為兩類，模型1、模型2和模型3均為不包含礦體的模型，主要考察埋深600 m左右含水層的電性情況以及含水層厚度對(duì)探測(cè)結(jié)果的影響。模型4和模型5采用了前述3個(gè)模型中異常相對(duì)明顯的2組，然后在發(fā)射線框一角處包含礦體，主要考察礦體的存在對(duì)瞬變電磁探測(cè)的影響。

礦區(qū)礦體屬于矽卡巖伴生的鐵礦，矽卡巖的電阻率一般非常高，屬于高阻導(dǎo)體；礦體和水體同屬于低阻導(dǎo)體，但兩者電阻率有差別。由于矽卡巖的存在使得礦體和水體的電阻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于矽卡巖電阻率，導(dǎo)致瞬變電磁探測(cè)結(jié)果對(duì)礦體和水體區(qū)分不明顯。因而對(duì)于礦體區(qū)域的建模采用等效參數(shù)法，將電阻率非常低的高品位礦體與電阻率非常高的矽卡巖進(jìn)行等效，對(duì)礦體區(qū)域統(tǒng)一采用50 Ω·m的電性參數(shù)；普通自來(lái)水的電阻一般在50 Ω·m左右，但本區(qū)域的水質(zhì)較好，含礦物質(zhì)豐富，是某礦泉水的采水區(qū)域之一，礦化度高，游離離子豐富，因而水體的建模參數(shù)分別采用10 Ω·m和20 Ω·m。經(jīng)過(guò)對(duì)上述模型統(tǒng)一計(jì)算后，如圖2所示，模型1、2、4、5中每層電阻率變化不大，不同層之間電阻率過(guò)渡區(qū)小，不同含水層分界明顯，能夠非常明顯地反映出不同電阻率的水體以及含水層厚度；模型3電阻率整體上分布較均勻，不同層之間電阻率過(guò)渡區(qū)大，能夠大致反映出不同電阻率的水體，但含水層厚度區(qū)分不明顯。因此對(duì)于給定探測(cè)深度的目標(biāo)，利用模型4和5的電性參數(shù)，采用300 m的方形回線框能夠探測(cè)到，并且在增大電流的情況下，得到的信號(hào)強(qiáng)度和信噪比也能夠滿足要求。

2.2 瞬變電磁法現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)

根據(jù)前期現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察結(jié)果、礦區(qū)地質(zhì)資料以及地面參考物位置，共設(shè)計(jì)布置2個(gè)大回線發(fā)射框，框內(nèi)布置接收點(diǎn)陣列，按照8 m×8 m的網(wǎng)格進(jìn)行設(shè)計(jì)，共設(shè)計(jì)了測(cè)線30條，每條測(cè)線布置測(cè)點(diǎn)30個(gè)，每個(gè)發(fā)射框內(nèi)共布置了900個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。實(shí)際施工時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整觀測(cè)點(diǎn)位置并通過(guò)GPS定位記錄點(diǎn)位坐標(biāo)。

本研究采用手持亞米級(jí)GPS Trimble GeoExplorer 2005進(jìn)行探測(cè)。將設(shè)計(jì)的所有測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)傳輸?shù)绞殖諫PS Trimble GeoExplorer 2005中。放樣過(guò)程中所有物理點(diǎn)平面位置放樣誤差一般不大于1 m，對(duì)于復(fù)雜地形或建筑物造成的測(cè)點(diǎn)偏移會(huì)在GPS中記錄下實(shí)際坐標(biāo)點(diǎn)并在實(shí)際材料圖中繪出。

在確定了物探測(cè)點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行線框敷設(shè)，使用GPS結(jié)合地形圖確定出發(fā)射回線的4個(gè)角點(diǎn)，敷設(shè)發(fā)射線框，其物探測(cè)點(diǎn)的確定及線框敷設(shè)精度滿足工程物探測(cè)量要求。測(cè)點(diǎn)高程以各測(cè)線的方式給出。針對(duì)不同的發(fā)送頻率、發(fā)送電流、疊加次數(shù)等情況下的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算觀測(cè)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果選定工作參數(shù)。

根據(jù)探測(cè)目標(biāo)深度及地表?xiàng)l件，在地面布置了350 m×350 m的方形發(fā)射回線，發(fā)射電流為20 A，采用等效接收面積為10 000 m2的低頻磁探頭進(jìn)行信號(hào)采集，根據(jù)前期設(shè)計(jì)，共布置了2個(gè)發(fā)射框進(jìn)行探測(cè)。在每個(gè)發(fā)射框內(nèi)分別布置了測(cè)線30條，測(cè)線間距5 m，每條測(cè)線設(shè)計(jì)測(cè)點(diǎn)30個(gè)，測(cè)點(diǎn)間距5 m，共設(shè)計(jì)了900個(gè)測(cè)點(diǎn)。由于實(shí)際地表存在部分無(wú)法到達(dá)的測(cè)點(diǎn)，野外實(shí)際施工過(guò)程中，北側(cè)測(cè)區(qū)實(shí)際完成測(cè)點(diǎn)670個(gè)，南側(cè)測(cè)區(qū)實(shí)際完成測(cè)點(diǎn)820個(gè)。

2.3 探測(cè)結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)探測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)的處理與分析，得到了探測(cè)區(qū)域的三維電性分布情況，經(jīng)過(guò)對(duì)目標(biāo)深度的切片顯示得到了不同深度的電性分布情況，結(jié)合瞬變電磁收發(fā)射模型的分析，在激化極化反應(yīng)劇烈的區(qū)域存在不同程度的低電阻率異常，可由此確定水體范圍。

水體與礦體相對(duì)于圍巖的電阻率低，因而水體與礦體表現(xiàn)出類似的電性特征，通過(guò)對(duì)上述瞬變電磁收發(fā)射模型的分析，對(duì)探測(cè)范圍內(nèi)礦體統(tǒng)一采用50 Ω·m電性參數(shù)，對(duì)水體統(tǒng)一采用10 Ω·m和20 Ω·m電性參數(shù)。根據(jù)探測(cè)結(jié)果切片顯示，處于50 Ω·m電性參數(shù)的區(qū)域?qū)儆诘V體可能存在的區(qū)域，電性參數(shù)為10～20 Ω·m的區(qū)域極有可能是水體存在區(qū)域。在目標(biāo)深度上標(biāo)識(shí)出了可能存在水體的范圍，即在探測(cè)區(qū)域下部-500～-600 m水平，兩個(gè)測(cè)區(qū)均存在低電阻率異常，其具體位置坐標(biāo)可以通過(guò)經(jīng)緯度網(wǎng)格確定，推斷為含水體，并圈定了富水區(qū)位置，如圖3所示。

根據(jù)瞬變電磁法勘探結(jié)果，在探測(cè)區(qū)域下部-500～-600 m水平，南北兩個(gè)測(cè)區(qū)均存在低電阻率異常，推測(cè)為富水區(qū)的可能性極大。由于瞬變電磁法探測(cè)后的目標(biāo)深度已知，結(jié)合礦區(qū)不同水平面結(jié)構(gòu)物分布圖，可將富水區(qū)投影至已有結(jié)構(gòu)物平面，便于后期探放水方案設(shè)計(jì)。

從瞬變電磁法確定的富水區(qū)與礦區(qū)已有結(jié)構(gòu)物分析對(duì)比可知，在-200 m水平的原1#注漿硐室、老鉆孔71-12附近，深度為-550～-570 m區(qū)域瞬變電磁信號(hào)異常強(qiáng)烈，判斷為富水區(qū)；-240 m水平的ZSK1硐室和ZSK2硐室附近區(qū)域，深度為-550～-580 m區(qū)域瞬變電磁信號(hào)異常強(qiáng)烈，判斷為富水區(qū)。此外，由于某些區(qū)域受到地表場(chǎng)地限制，瞬變電磁法無(wú)法探測(cè)到，根據(jù)地質(zhì)資料和實(shí)際鉆探數(shù)據(jù)判斷原8#鉆探硐室附近也極有可能為富水區(qū)（圖4）。

3 探放水治理工程

3.1 探放水方案設(shè)計(jì)

根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)資料、前期注漿堵水工程各鉆孔揭露涌水情況及巖芯編錄結(jié)果，并結(jié)合瞬變電磁法探測(cè)結(jié)果，確定在-200、-240、-360 m水平開(kāi)展探放水工作，共施工了5個(gè)鉆孔。探放水孔優(yōu)先選擇-240 m水平，如果放水量不足，再考慮-200 m水平。當(dāng)-240 m、-200 m兩個(gè)水平涌水量都不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，選擇在-240 m以下水平進(jìn)行施工。在探放水孔安裝高壓大流量涌水鉆孔安全系統(tǒng)［22］，加強(qiáng)探放水施工時(shí)的可控性，防止鉆孔內(nèi)水壓過(guò)大或噴出高壓水，保證安全施工。探放水完成后，必須將全孔進(jìn)行注漿封堵，保障探放水孔以下采礦生產(chǎn)的安全進(jìn)行。

（1）-200 m水平探放水孔設(shè)計(jì)。-200 m水平探放水孔由兩部分組成，包括原1#注漿硐室、老鉆孔71-12附近探放水孔（圖4（a））。原1#注漿硐室區(qū)域內(nèi)奧陶系灰?guī)r含水層（O1灰?guī)r）裂隙發(fā)育，含水豐富。根據(jù)前期鉆孔數(shù)據(jù)可知，+4-1孔的終孔深度為-487.9 m，+4-2孔的終孔深度為-398.7 m，兩孔都處于O1灰?guī)r內(nèi)，并且鉆孔的涌水量都不低于5 000 m3/d。瞬變電磁法探測(cè)結(jié)果顯示在+4-1孔和+4-2孔周邊范圍深度為-550～-570 m區(qū)域信號(hào)異常強(qiáng)烈，判斷為富水區(qū)，故在區(qū)域內(nèi)布置一個(gè)探放水孔。根據(jù)地質(zhì)資料分析，老鉆孔71-12附近區(qū)域-580 m以下全部為奧陶系灰?guī)r含水層（O1灰?guī)r），含水豐富，已揭露的老鉆孔71-12的終孔深度為-599.1 m，且最初涌水量不低于2 000 m3/d，老鉆孔71-12孔在-222.4～-222.7 m深度為蝕變閃長(zhǎng)巖，分析可能是該段蝕變閃長(zhǎng)巖造成鉆孔堵塞，使得揭露的涌水量前后突變很大。瞬變電磁法探測(cè)發(fā)現(xiàn)該區(qū)域內(nèi)信號(hào)異常強(qiáng)烈，根據(jù)信號(hào)反應(yīng)的情況判斷為富水區(qū)，故在附近區(qū)域布置一個(gè)探放水孔。

（2）-240 m水平探放水孔設(shè)計(jì)。-240 m水平共設(shè)計(jì)ZSK1硐室和ZSK2硐室兩個(gè)探放水硐室，如圖4（b）所示。根據(jù)前期實(shí)際鉆探數(shù)據(jù)，距離ZSK1硐室最近的老鉆孔CK14、72-19終孔深度分別為-208 m和-250 m左右，不處于奧陶系灰?guī)r含水層（O1灰?guī)r）內(nèi)，不能揭露該處的深部地質(zhì)情況。但瞬變電磁法探測(cè)該范圍-570 m區(qū)域內(nèi)信號(hào)異常強(qiáng)烈，判斷此處為富水區(qū)，因此在此處布置一個(gè)探放水孔。距離ZSK2探放水硐室最近的老鉆孔CK7、CK13終孔深度分別為-230 m和-220 m，也沒(méi)有進(jìn)入奧陶系灰?guī)r含水層（O1灰?guī)r）內(nèi)，不能揭露區(qū)域內(nèi)的深部地質(zhì)情況。根據(jù)瞬變電磁法探測(cè)顯示，該區(qū)域在-550～-580 m深度范圍內(nèi)信號(hào)異常強(qiáng)烈，判斷為富水區(qū)，在此處布置一個(gè)探放水孔。

（3）-360 m水平探放水孔設(shè)計(jì)。該處探放水硐室為原為8#鉆探注漿硐室，探放水鉆孔終孔位置在大帷幕外深部奧陶系灰?guī)r含水層（O1灰?guī)r）內(nèi)。此區(qū)域由于受地面建筑影響不能進(jìn)行瞬變電磁法探測(cè)，但根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)資料分析，此處為深部奧陶系灰?guī)r含水層的富水帶。故在區(qū)域內(nèi)布置一個(gè)探放水孔，此鉆孔作為備用應(yīng)急供水孔，并通過(guò)連接管路經(jīng)新斜井引水到-240 m水平疏放水，如圖4（c）所示。

3.2 探放水孔連通性試驗(yàn)

根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)資料、實(shí)際鉆探數(shù)據(jù)和瞬變電磁法探測(cè)結(jié)果確定富水區(qū)和探放水方案后，可對(duì)不同富水區(qū)進(jìn)行探放水治理，但不同富水區(qū)之間的水力聯(lián)系會(huì)影響探放水治理的可控性。探放水孔之間因不同區(qū)域之間的水力聯(lián)系會(huì)相互影響，可能造成探放水方案設(shè)計(jì)不合理，同時(shí)不同富水區(qū)之間以及探放水孔周圍的導(dǎo)水通道也會(huì)對(duì)周邊生產(chǎn)區(qū)域的安全生產(chǎn)帶來(lái)隱患。為了探明不同富水區(qū)之間的水力聯(lián)系，驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的合理性和有效性，精準(zhǔn)地控制探放水施工，同時(shí)保證生產(chǎn)區(qū)域的安全生產(chǎn)，進(jìn)行了探放水的連通性試驗(yàn)。

此次試驗(yàn)以高錳酸鉀溶液作為示蹤劑，向探放水孔中反向高壓壓入一定濃度的高錳酸鉀溶液，并維持一段時(shí)間，在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)每隔15 min取樣一次，確保第一時(shí)間測(cè)得高錳酸鉀溶液的擴(kuò)散情況，據(jù)此判斷不同富水區(qū)、鉆孔和生產(chǎn)區(qū)域之間的連通性，驗(yàn)證探放水方案的合理性，以便對(duì)探放水孔與周邊生產(chǎn)區(qū)域之間存在的導(dǎo)水通道及時(shí)進(jìn)行封堵處治，保障礦山安全生產(chǎn)。

在試驗(yàn)結(jié)束后，采用光譜分析法對(duì)采集的樣本進(jìn)行了高錳酸鉀濃度測(cè)定。首先測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)高錳酸鉀溶液濃度與光譜曲線，如圖5所示；然后對(duì)采集的樣本進(jìn)行光譜掃描分析，將樣本光譜數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)溶液光譜曲線進(jìn)行對(duì)照，確定樣本溶液中高錳酸鉀溶液的濃度；最后整理后得到監(jiān)測(cè)點(diǎn)高錳酸鉀溶液濃度隨時(shí)間的變化曲線如圖6所示。

經(jīng)過(guò)連通性試驗(yàn)驗(yàn)證，-240 m水平探放水孔ZSK1-1和-200 m水平探放水孔ZSK1-1、ZSK1-2在試驗(yàn)過(guò)程中和試驗(yàn)后，監(jiān)測(cè)點(diǎn)均未檢測(cè)到高錳酸鉀溶液涌出，說(shuō)明這3個(gè)孔與其它區(qū)域無(wú)連通；但-240 m水平探放水孔ZSK2-1孔沿巷道向箕斗斜井方向左側(cè)的暗溝內(nèi)，有高錳酸鉀溶液涌出，其濃度隨時(shí)間的變化如圖6所示。此孔在連通試驗(yàn)時(shí)，終止壓力為5.5 MPa，并持續(xù)了75 min，在持續(xù)高壓狀態(tài)下，薄弱區(qū)域被壓開(kāi)（即通向暗溝的薄弱區(qū)、裂隙），導(dǎo)致暗溝內(nèi)的涌水量上升顯著，為了保證礦房安全性，及時(shí)對(duì)暗溝右側(cè)進(jìn)行了封堵，防止涌水進(jìn)入右側(cè)礦房?jī)?nèi)，影響生產(chǎn)。

3.3 治理結(jié)果分析

此次鐵礦灰?guī)r富水區(qū)探放水運(yùn)用大功率瞬變電磁法探測(cè)，結(jié)合地質(zhì)資料和實(shí)際鉆探數(shù)據(jù)，累計(jì)完成5個(gè)探放水孔的施工。通過(guò)連通性試驗(yàn)，探明了不同富水區(qū)、探放水孔和生產(chǎn)區(qū)域之間的水力聯(lián)系，對(duì)探放水孔和生產(chǎn)區(qū)域之間存在的導(dǎo)水通道及時(shí)進(jìn)行了封堵處理，保障了探放水工作順利進(jìn)行。5個(gè)探放水孔全部集中在-240 m水平以上，其中-200 m水平ZSK2-1孔孔深541 m，孔放水量1 900 m3/d，ZSK2-2孔孔深576 m，孔放水量1 600 m3/d；-240 m水平ZSK1-1孔孔深500 m，孔放水量2 500 m3/d，ZSK2-1孔孔深544 m，孔放水量1 500 m3/d，避險(xiǎn)硐室附近探放水孔孔深558 m，孔放水量150 m3/d?？傘@探量2 719 m，累計(jì)涌水量達(dá)7 650 m3/d，保證了該礦安全生產(chǎn)。

4 結(jié) 論

（1）將等效參數(shù)法運(yùn)用于大功率瞬變電磁法探測(cè)中，有效區(qū)分出了金屬礦體和水體，取得了良好的探測(cè)效果。在某鐵礦500～600 m深度范圍內(nèi)準(zhǔn)確探測(cè)到了富水區(qū)的存在，有效解決了傳統(tǒng)瞬變電磁法對(duì)金屬礦山富水區(qū)探測(cè)時(shí)容易出現(xiàn)的錯(cuò)探、誤探等難題。

（2）通過(guò)連通性試驗(yàn)判斷各富水區(qū)之間的水力聯(lián)系，探明了某鐵礦-240 m水平的ZSK1-1孔和-200 m水平的ZSK1-1孔、ZSK1-2孔3個(gè)孔與生產(chǎn)區(qū)域無(wú)連通；-240 m水平的ZSK2-1孔與生產(chǎn)區(qū)域之間存在導(dǎo)水通道，對(duì)存在安全隱患的區(qū)域及時(shí)進(jìn)行了處理，消除了鐵礦富水區(qū)潛在的安全隱患，提高了治理過(guò)程的可控性。

（3）提出了一套運(yùn)用大功率瞬變電磁法結(jié)合地質(zhì)資料以及實(shí)際鉆探數(shù)據(jù)尋找富水區(qū)進(jìn)行疏放水的綜合探放水技術(shù)，并成功運(yùn)用于某鐵礦灰?guī)r富水區(qū)，保證了礦產(chǎn)資源順利開(kāi)采，為類似金屬礦山綜合探放水治理提供了借鑒。