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矿山水文地质综合防治技术

2020-10-21李胜男

科学与财富 2020年8期
关键词:排水矿井矿山

摘 要:矿山水文地质工作的关键是要做好防治水工作,在生产过程中,各种防治水方法相互配合使用,并结合矿井具体情况有所侧重。使用各种防排水措施时,要对矿井水源、水路和水量有正确的了解和认识。

关键词:矿山;矿井;排水;

首先要根据矿井水文地质条件是否可能,其次要考虑经济上是否合理,还要考虑这些措施的后果和影响,只有全面综合利用,才能达到预期的最好效果。国外堵水截流方法也有很大发展,建造地下帷幕方法越来越受到重视。为充分利用隔水厚度,减少排水量,国外正在对隔水层的隔水机理、突水量与构造裂隙的关系、高水压作业下的突水机理以及隔水层稳定性与临界水力阻力的综合作用等进行研究。

因此,我们应加大力度做好以下工作:

1 地下水防治技术

1.1对于竖井工程,必须严格按照制定的施工、 验收规范进行工程的勘探,同时还要认真掌握井筒的地质条件,科学地对井筒的含水构造和涌水量的赋存部位。合理留设防水煤岩柱;此方法是指在采煤时合理设置煤层安全开采的上下限,预先设置防水煤岩柱,使煤层开采过后产生的导水裂隙带高度不至于对上覆的含水层产生影响。防水煤岩柱尺寸的计算方法有很多种,可根据矿山实际进行合理选择。此处介绍《煤矿防治水规定》中,对留设的防水煤岩柱的高度进行设置的原则一般是预先设置保护层和煤岩柱,并保证开采层位距上覆含水层的距离不小于导水裂隙带高度与预留保护层的厚度之和。

1.2对于主体井巷,在施工前,应首先编制的水文地质的剖面图和预测图,做好建井地区的情况说明书。在井巷施工期间,仍需对井区的水文地质进行勘测,发现问题应及时对预测图进行修改。加强矿区水文地质勘察工作,并深入研究矿区水文地质条件。针对矿井边界的不同水文地质条件,开展帷幕注浆工程。帷幕注浆是通过地质探孔和注浆孔,将在水中能固化的浆液通过注浆孔压入含水岩层中(裂隙、孔隙、洞穴),经过充塞、压密、固化过程后,在主要过水断面上形成一条类似帷幕状的相对隔水带,以减少涌水量的一种技术。它可以将地下水与矿体、坑道系统隔离,防治地下水进入矿坑,治水效果好,避免了发生负面环境影响,可保护水资源。帷幕注浆有多种分类,如按底式帷幕,悬挂式帷幕等,对于开采深度较大的矿井,其影响到的含水层埋深也较大,较适合的注浆方式为井下注浆帷幕,即造浆、压浆和注浆孔钻进均在井下巷道硐室中进行。这种方式的钻孔有效进尺率高,揭露含水层快而准,注浆效果直观的特点。

1.3含水层的保护;对于了解情况的含水层或者导水构造,在揭露之前应通过超前探水孔对含水层或者导水构造的位置和深度进行探明。地下水是一种可再生资源,若在矿山开采区域含水层的结构并未发生彻底破坏,且区域的地下水源汇项未发生太大变化,绝大多数矿山区域被疏干的含水层可以在一定时期内可自然恢复。矿山的开采仅在小范围内对第四系松散岩类孔隙水产生影响,且地下的承压含水层水量也较小,含水层结构虽由于矿山的开采发生了改变,但是仍属于可以在时间内恢复的类型,

2 矿井防突水防治技术

矿山通常具有较厚的含水层并导致矿山涌水量巨大,为保证矿山安全开采,在矿山基建初期需要预先对矿床进行疏水排水措施,这将人为的改变矿山天然地下水系统。同时随着矿山生产的进行,采掘作业破坏围岩改变岩层应力、发生应变等作用,使得地下水含水介质特性发生变化,进一步扰动矿山地下水系统。矿山地下水系统经历了由天然地下水系统演变为天然-人工親合的复杂系统的过程。因此在釆矿作用下,矿山地下水系统实际上是一个既遭受人为扰动,也不断进行自我调整的复杂系统。多样性、负责性特点,以及采矿技术和设备条件,总结出一套从简单到复杂,从被动到主动的矿井水防治方法。这些方法归纳为抽排法、堵截法和疏降法等三种。每一种方法都需要一定得工程量和防治水设施。

2.1抽排法

抽排法是在矿井中建立起可靠的排水系统,把涌入矿井的地下水,汇集于井底水仓,用水泵抽排至地表。由于采掘活动使水涌入矿井,影响生产,甚至威胁矿井安全。为了保证矿井正常生产,必须把矿井水用水泵抽排至矿井以外。通常,采用的排水方法有直接排水和接力排水两种。选用哪种方式排水,要根据矿井涌水量大小、采掘深度和抽排水设备能力来确定。这种防治水的方法较简单,可单独使用,一般适用于水压和水量不大的矿井中。应用抽排法要具备下列三個条件:(1)涌水量预计较准确;(2)矿井排水能力较强,井中设有大排量设备;(3)矿区水文地质条件和矿井充水条件简单。

防治水的抽排水方法,虽然简单,但行之有效,往往把这一方法与其他防治水方法配合使用。

2.2堵截法

堵截法主要是利用自然或人造的相对隔水层,来分隔开煤层和含水体之间水力联系,达到矿井少排水及安全作业的目的。它分为地表防治(堵洞防漏)和井下防治(探水、截流)。堵截防治方法,一般应用于水量大且进水口很窄的矿井。采用的先决条件是要查清构造及隔水层特征,从而避开断层、裂隙密集带等富水地段,并沿断裂带留设防水煤柱,以及在井巷中装置水闸门。堵截防治水方法,不要求较高的机械设备,可节约费用。

2.3疏降法

疏降法又称矿床疏降。它是以降低水位、调节水量控制漏斗的方式,达到安全采煤的目的。当矿层与直接充水含水层直接接触或隔水层较薄时,往往采用这种防治水方法。根据含水层的富水性、导水性和埋藏条件,在井下可采用巷道防水或是巷道配合钻孔防水方式,统称井下放水;在地表打大孔径钻孔,设地面泵站将含水层中的水通过钻孔抽到地表,达到疏降目的,称为强排深降。井下放水或强排深降等方式排水,都是使地下水位下降,让矿层处于水位之上或安全水压之下,工作时安全可靠。这种方法要求较多的机械设备,需花费巨大的排水费用,它适用于含水层水压大、水量大的矿井和露天矿中。通常,井下放水方式是用于富水性较弱、埋藏又深的含水层;强排深降方式适用于富水性较强、埋藏较浅的含水层。疏降方法一般要与其他防治法配合使用,以减轻地下水对矿井的威胁,同时减少排水费用。

参考文献:

[1]林松,王薇,邓小虎,查雁鸿,周红伟,程邈.三峡库区典型滑坡地质与地球物理电性特征[J].吉林大学学报(地球科学版),2020,50(01):273-284.

[2]沈浩.试论滑坡地质灾害勘查及防治方法[J].绿色环保建材,2020(01):39+41.

[3]牛洪涛.陕南地区土岩接触带滑坡地质灾害预测研究[J].灾害学,2020,35(01):125-130.

[4]韦建发.分析滑坡地质灾害治理工程中抗滑桩的运用[J].世界有色金属,2019(22):287+289.

作者简介:

李胜男 (1987-),女,河北保定人,太原理工大学,资质勘查工程

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