地下礦山防治水工作探討

羅 準

(甕福(集團) 有限責任公司,貴州 福泉 550508)

0 引言

礦山地貌類型相對來說是復雜的,周邊的礦山開采情況,一般前期是采用空場法采礦。該文就礦山的水文地質情況和開采的具體情況進行探討。

1 礦山基本情況

1.1 礦山水文地質基本情況

礦山地貌類型屬構造剝蝕低中山,總體地形東高西低。礦區出露地層由老至新,依次為青白口系板溪群鵝家坳組,南華系南沱組,震旦系陡山沱組、燈影組,寒武系下統牛蹄塘組、明心寺組、金頂山組,第四系。上部震旦系上統燈影組中—厚層白云巖巖溶、巖溶裂隙含水層,是礦山主要的充水巖層。在此含水層之上,分布的寒武系下統牛蹄塘組、明心寺組和金頂山組總體為良好的上覆隔水層,構成了含水層與隔水層相間分布。

1.2 周邊礦山開采情況

礦山前期采用空場法采礦,形成大量空區,造成部分地表區域塌陷。2015 年實施充填采礦法后,對已查明空區1 163 m 下部區域實施了充填,1 163 m 上部已垮塌空區無法實施充填,此區域存在部分空區未塌實,開采最低標高1 020 m。

礦山北側與甕安磷礦、磷化公司緊鄰,采用空場采礦法開采,開采深度更深,最低開采標高為900 m。長期的空場法采礦,形成了較多的采空區,地表已經歷多次塌陷,存在部分老空區未塌實情況,有老窯積水突水風險。

礦山南側與穿巖洞礦緊鄰,穿巖洞礦露天采礦最低開采標高972 m;露天開采最低標高以下為地采,穿巖洞地采基建系統全部位于東翼,開拓最低標高1 020 m,最低標高水自然排泄至礦山最低中段回采標高1 020 m 水倉。

2 礦區補給水調查及分析

2.1 礦區補給水調查分析

礦山水文地質勘探類型為以巖溶裂隙充水為主,頂板直接進水,屬于中等偏簡單水文地質類型。補給水來源有：①大氣降水;②寒武系下統燈影組白云巖中的裂隙—溶洞水通過節理、裂隙滲入補給;③板溪群和明心寺組風化帶裂隙水;④流經燈影組地層的溪溝水部分下滲。

2.2 井下涌水及抽排水調查分析

穿巖洞地采基建輔助斜坡道和1 020 頂板大巷匯集的水通過邊溝自流到4#臨時水倉。1 020～960斜坡道改道后的掘進工作面涌水抽到封堵擋墻臨時水倉,連同封堵擋墻處的涌水一起抽到1 006 皮帶巷臨時水倉,再從1 006 皮帶巷臨時水倉抽到4#臨時水倉。1 020 總回風巷道匯集的水通過邊溝自流到1 020 3#臨時水倉,再從3#臨時水倉抽到2#臨時水倉,再從2#臨時水倉抽至1 020 底板運輸巷道邊溝,自流至1#臨時水倉,沉淀后自流至1 020 中段水倉。穿巖洞地采項目的主要涌水由1 020 的2#水倉2 臺泵和4#水倉的3 臺泵將水抽到1 020 的1#水倉,沉淀后自流到該礦山1 020 中段水倉,然后階段性抽排至1 080 中段水倉、1 116 主平硐水倉,自流至地表礦井水回收站,后抽至穿巖洞生產高位水池、穿巖洞1 212 水處理站和大信生產高位水池處理循環使用,見圖1。

圖1 水流向示意圖Fig.1 Schematic diagram of water flow

3 礦山涌水量統計及預測

3.1 采用比擬法估算礦井涌水量

3.1.1 預算塊段

根據采掘現狀,2019 年最低涌水標高為1 020 m,故該次采用1 020 m 作為涌水量估算中段。

3.1.2 礦床水文地質概念模型建立

由于水文地質條件簡單,采用比擬法對1 020 m 中段涌水量值進行估算。

3.1.3 計算公式Q=Q1[S (F÷F1) 0.5÷S1] 0.5

式中：

Q—預測礦井涌水量(m3/d);

S—未來開采區地下水位降深(m);

F—未來開采形成的采空區面積(m2);

Q1—礦井實測涌水量(m3/d);

S1—礦井地下水水位降深(m);

F1—采空區面積(m2)。

3.1.4 計算參數的確定

(1) 礦井實測涌水量(Q1,見表1)：所收集的排水數據,最大涌水量1 520 m3/d、正常涌水量735 m3/d。

表1 實測1 020 中段各斷面涌水量統計表Tab.1 Measured water inflow statistics of each section in the middle section of 1020

(2) 采空區面積 (F1)：采空區投影面積約64 458 m2。

(3) 礦井地下水水位降深(S1)：根據原勘探資料分析,礦區平均靜水位標高約為1 175 m,2019 年最低開采標高為1 020 m,則引起的地下水位平均降深為155 m。

(4) 未來計劃開采形成的采空區面積(F)：根據開采計劃,在涌水量估算圖中讀出F=190 319 m2。

(5) 未來開采區地下水位降深(S)：根據原勘探資料分析,礦區平均靜水位標高約為1 175 m,未來計劃最低開采標高仍為1 020 m,則引起的地下水位平均降深為155 m。

3.1.5 計算結果見表2。

表2 比擬法涌水量計算結果表Tab.2 Table of calculation results of water inflow by analogy method

3.2 實際涌水量驗證比擬法計算

采用2019 年1 月至12 月涌水量與掘進面積統計量,與比擬法計算結果對比,見表3。

表3 2019 年1 月至12 月涌水量與比擬法相互驗證結果表Tab.3 Table of results of mutual verification between water inflow and the analogy method from January to December 2019

通過相互驗證后,證明比擬法預測涌水量有效,預計2020 年形成掘進揭露面積為26 萬m2,推測估算1 020 中段2 月抽排水量最小為6 萬m3,9 月抽排水量最大為10 萬m3,2020 年總抽排水量為72 萬m3。

4 防治水工作建議

結合礦山實際情況對礦山防治水工作提出幾點建議：

(1) 礦山防治水應完善露天防洪疏堵工程,定期對工程進行檢查,加大對地表匯水的引流,及時做到有堵必疏、有漏必補,減少匯水進入采空區,確保地表防洪措施高效運行。

(2) 礦山應定期對地面塌陷、裂縫等填堵情況進行檢查,應重新填堵并使夯實裂縫,防止直接采場充水。

(3) 礦山應對礦井主要出露點進行長期觀測,掌握巷道出水的具體有效值,研判井下出水通道情況。

(4) 礦山應做好有效抽水設備經常性檢查,同時完善淹井事故應急預案,并進行定期演練。

(5) 礦山在新掘進巷道前,應按“物探先行、鉆探驗證、先探后掘”的要求,做好掘進工作面的探放水工作。

(6) 礦山應在穿巖洞地采項目臨時水倉增設備用泵,作為應急排水。同時加大對各臨時水倉的清理和各階段水泵的檢查及維修保養,確保應急時抽排能力達到最大。

(7) 礦山應在穿巖洞地采項目主要涌水點附近,設置封堵用防洪沙袋及配套防洪物資,及時保障井下堵水物資供應。

5 結語

(1) 通過比擬法估算及實際數據對比驗證,確定礦山涌水量采用比擬法計算較為準確。

(2) 通過數據分析及現場實測,確定了主要涌水點,提出了7 點防治水工作建議。

(3) 該論文的工作方法為防治水工作管理的典范,可以推廣到各礦山防治水工作中。