何斌力

摘 要 隆化县兴林矿业有限责任公司开采矿种为磷矿，矿区断裂发育，地下水连通性好，补给较充分，矿坑涌水量较大，对矿山的生产作业形成极大安全隐患，排水费用较高。主要防治方案：建设地下水动态观测网系统；加强地下水监测工作；配备足够排水设备；实施注浆堵水工程。

关键词 磷矿 地下水 防治方案

中图分类号：P641.4 文献标识码：A

1矿山概况

隆化县兴林矿业有限责任公司梁前磷矿，位于隆化县城126€胺轿弧⒅本？1km，运距25km处，行政隶属隆化县中关镇小梁前村管辖，矿山开采矿种为磷矿，开采方式为地下开采，生产规模10.00万吨/年，矿区面积0.1656km2。

2矿区水文地质

2.1主要含水层

区内共有两个含水层组，现分述如下：

2.1.1第四系洪冲积砂砾石孔隙潜水含水层

分布在沟谷中，构成谷底和Ⅰ级阶地，岩性为中细砂和砂砾石层。含水层厚度5-7m，水位埋深1m€薄>莞浇遄樗匝椋克？.63m3/h，单位涌水量为2.89 m3/h，渗透系数11.11m/d。水质类型为低矿化HCO3-SO4-Ca型水，矿化度小于1g/t。

2.1.2斜长岩风化构造裂隙含水层

斜长岩中发育有少量原生裂隙和风化裂隙，由于受后期构造运动影响，使次生裂隙增多。近几十年由于采磷矿放炮爆破等影响，使局部斜长岩次生裂隙密集，使斜长岩成为裂隙含水层。在夏季裂隙中充水含水性较强，但水量很少。

2.2主要隔水层

矿区内的基岩表层，因长期风化作用，已高岭土、绿泥石化，渗透性很差，形成相对的隔水层。其次地表第四系的粘性土层也构成隔水层。

2.3断层的导水性

矿区褶皱构造较发育，生成时期晚于成矿期，由于矿区褶皱构造强烈，使得岩层及矿体产状变化较大，岩石裂隙较为发育，风化带发育深度较大。本区构造主要为向斜构造和背斜构造。向斜构造裂隙发育部位主要在轴部，上层岩石受水平的挤压力最大，而下部为张应力，背斜构造的轴部裂隙发育也较多，裂隙走向与轴向基本一致，同时也产生了部分与轴向垂直的微裂隙，本区裂隙发育，但多数被充填，富水性和导水性较差。

矿区内断裂构造主要为F2断层。F2断层含水层部分裸露地表和部分埋藏在第四系地层之下，边界条件清楚，此地下水主要为大气降水补给和第四系孔隙潜水补给。基于该矿多年开采实际情况，该裂隙含水性及导水性差，属弱富水性。

另据坑道内观测情况看，坑道内在小断层构造带及两侧部分地段为潮湿区，局部为滴水区，未见有涌水现象，一般雨季滴水量较大，旱季减少，甚至消失。构造裂隙水是矿床充水的因素之一，但补给来源贫乏，充水量小。

区域构造图

2.4地下水的补给、径流和排泄条件

矿区的地形地貌、地层岩性和地质构造对地下水运动起控制作用。地下水迳流严格受地形、地貌和构造控制，地下水流向与地形基本一致。地下水的径流方向主要是以最低侵蚀基准面为排泄方向，在地势条件和构造条件十分有利的情况下还易形成泉水排出，还有一部分地下水会以潜流的形式补给孔隙水。

本矿区地下水的主要靠大气降水垂直入渗补给，第四系孔隙水又接受基岩岩溶裂隙水补给。地下水总的补给来源是大气降水。降雨通过基岩裸露山区的裂隙和松散堆积物孔隙渗入地下，向沟谷底部或基岩风化裂隙带径流。基岩风化裂隙带中的地下水由于位置较高，一般向第四系松散含水层中排泄，另外在沟谷斜坡陡峭处以泉的形式排泄。而第四系松散含水层中的地下水则以潜水径流形式向下游排泄，并在沟谷中流出地表，形成地表径流或上升泉。

总的来说，矿区小范围，地下水在西北和南部部接受补给，向东南径流，在径流过程中，一部分以泉水排泄，一部分由采矿坑道抽排到地表，一部分继续向恒河径流，一部分向基岩深部下深。由此看出补给区和排泄区近，径流途径短，而深部白云岩岩溶裂隙水无明显排泄区，水交替作用缓慢。这从深层地下水矿化度高、硬度大、含Mg高可以得到证实。

地下水的动态受大气降水影响十分明显，最低水位流量出现在6月份，最高流量出现在8月末9月初，如高板河W9号泉水流量观测，6月份泉水平均流量3.21L/s，8月平均流量48.75L/s，最高75.83L/s。水位年变化幅度第四系孔隙水0.48-6.96m，基岩岩溶裂隙水13.61-18.38m。

地下水位的升降、泉水的流量与降雨量的多寡呈现同步关系，但是由于降雨入渗需要一个过程，一般地下水水位上升要滞后降雨4-5天左右。

矿区地下水动态变化反映了典型的山区地下水动态变化特点，为大气降水就地单一补给。

2.5地下水动态变化特征

地下水的动态受大气降水影响十分明显，最低水位流量出现在6月份，最高流量出现在8月末9月初，如高板河W9号泉水流量观测，6月份泉水平均流量3.21L/s，8月平均流量48.75L/s，最高75.83L/s。水位年变化幅度第四系孔隙水0.48-6.96m，基岩岩溶裂隙水13.61-18.38m。

地下水位的升降、泉水的流量与降雨量的多寡呈现同步关系，但是由于降雨入渗需要一个过程，一般地下水水位上升要滞后降雨4-5天左右。

矿区地下水动态变化反映了典型的山区地下水动态变化特点，为大气降水就地单一补给。

2.6矿床充水因素

矿区位于半干旱区的中低山区，地表沟谷发育，排泄及迳流条件良好，恒河从矿区北部及东部流过。

矿山开采方式为地下开采，直接充水水源为基岩岩溶裂隙含水层和构造裂隙含水层，第四系孔隙含水层通过下渗补给矿体围岩，由围岩经构造裂隙进入采矿坑道及采空区。由于直接充水水源由第四系含水层补给，而第四系含水层主要受大气降水补给，因此本区地下坑道涌水量大小与降雨量成正相关。据坑道观测，涌水量随季节变化而增减，7月——10月份为高水位及丰水期，11月——次年6月份为低水位和枯水期。基岩裂隙水和构造裂隙水是矿井的直接充水水源。

岩石和构造带的富水性较差，岩溶不发育，地下水涌水量较小，矿层与含水层直接接触，地下水直接进入矿坑，矿床属顶底板进水直接充水矿床。

3矿坑涌水及其危害

3.1矿坑涌水量

隆化县兴林矿业有限责任公司梁前磷矿，未进行过系统的水文地质工作，对于矿井涌水量没有做详细的测量和记录。矿山现安装有2台排水泵，均为160m3/h，通常条件下开一台泵便可排干涌水。据此可估测矿坑正常涌水量约为100m3/h。

3.2地下水的危害

相对于同类型矿山以及对比相邻矿山，隆化县兴林矿业有限责任公司梁前磷矿开采过程中涌水量算是比较大的，随着开采不断延深，水量和水压也不断增大，地下水对采矿活动的影响日益严重，其主要危害如下：

（1）影响安全生产：地下水对采矿的安全性造成极大地威胁，比如突水淹井、坑道塌陷、井下泥石流等。

（2）影响工人健康：地下水造成坑道环境潮湿，采场工作条件恶劣，极大地影响工人健康。

（3）排水费用高：矿山月排水费用大约在4万/月左右，造成了采矿成本的增加，降低了企业利润和产品竞争力。

4地下水防治方案

结合隆化县兴林矿业有限责任公司梁前磷矿的生产实际情况，地下水防治方案应遵循“加强矿山地质和水文地质的监测工作，加强矿井排水设备的科学管理，合理配备矿井相应排水设施，确保矿山生产安全”的总原则。

4.1加强矿山地表水文地质工作

地表水防治是预防矿井水灾的第一道防线，对于受大气降水和地表水影响较大的矿山来说尤为重要。要做好地表水防治工作，首先要掌握地表水的性质、特点及变化规律，其次要掌握矿区的地形地貌及当地气候条件，要研究确定防治水措施及防排水工程。地表水防治措施：排放地表积水；疏干或迁移地表水源；加固河床预防渗漏，灌注浆液堵通道；充填、平整注地；在井口和工业场地上游的有利地形建筑挡水坝，减少降雨对矿井的威胁；加强地面防水工程的检查。

4.2加强矿井地下水动态观测工作

矿山应加强对矿井地下水动态观测工作，并合理地布设观测网，观测网的布置应结合观测区地质、水文地质、地下条件，以用最少的观测点控制较大面积为准则。本次布置观测网系统的目的是为了监测矿区地下水各含水层（组）之间的水力联系，地下水与F2断层的关系。由于采矿主要突水危险来自斜长岩风化构造裂隙含水层，而过水通道为F2断层，因此，在布设水文地质观测网时，重点观测对象是斜长岩风化构造裂隙含水层和F2断层带的水文地质特征。观测点的选择原则是：

（1）选择水文地质条件有代表性的地段布设观测孔；

（2）选择井下永久巷道中方便施工，便于观测的地段布设观测孔；

（3）要充分利用已有出水点为观测点。

（4）矿井下布设地下水观测孔，施工前，应进行井下物探，找富水性好的地段布孔，以免打出干孔。

依据以上原则，在F2断层上下盘各布置观测孔1个，在F2断层的南北两端各布置观测孔1个，共计4孔。孔深均应低于矿山最低开采标高和主要含水层底板标高。

对地下水观测网的观测要求：每月初、中各观测一次水位（或水压）和水量；每季度中观测一次水温；每年进行一次常规水质检测。遇突水等特殊情况应增加观测次数，并根据需要增加观测项目。观测要认真按照规范要求进行。要准确记录观测结果，及时整理、分析、研究观测资料，以指导生产。常规观测要固定专人负责。

本矿区构造极为发育，且具有不均一性特点，矿坑何时、何地涌水，涌水量大小难以预测。采掘工程接近断层、裂隙密集带、含水层和老巷道、老采区前，必须实施有效的探放水工程，并应进行探放水工程设计。

在采矿系统已圈定，但对采面内水文地质情况不清楚，要先进行井下物探工作，探明地下水的富水性和过水通道情况。目前，使用直流电法探测矿井地下水效果较好，结论较可靠，费用也比较低。也可以选择使用瞬变电磁法，配合探测。

在矿井防治水工作中，必须长期坚持“有疑必探，先探后掘”的方针，真正作到水情不明不生产，水患不除不生产。

5结语

通过以上分析研究，本矿山开采时，矿井涌水通道主要为断层、裂隙，采动破碎带等薄弱结构面，所以在采掘过程中，要尽量减少人为因素引起的矿井涌（突）水。在断层、裂隙发育地带，底板岩石厚度急剧变薄地段，底板突水危险性将增加，在这些特殊部位施工前，应加强预测，并采取相应防治水措施，以防矿井水突然涌出，给矿井安全生产带来危害。为了应对突发的恶性地下水涌水事故，矿山必须按照规程要求施工防排水工程和配备足够能力的排水设备，必要时应进行注浆堵水。