矿山地下水灾害及其防治.docVIP

矿山地下水灾害及其防治【摘 要】本文介绍了矿山地下水害的主要表现形式，简略论述了矿山地下水害的防治方法。这些水害防治技术已在多个水害严重矿山得到有效应用，值得国内类似矿山借鉴。 【关键词】矿山水害；矿井突水；地面塌陷；防治水 1. 引言 我国是矿山水害的高发地区。各种类型的地表水或地下水，通过一定的渗透通道，涌入或突入采掘工作空间，影响矿井的正常生产，甚至造成淹井、淹中段水平的重大事故，在我国目前各类地下矿山的开采过程中还时有发生。矿井突水是严重威胁井下工作人员生命安全的矿井灾害之一。据统计，我国受水害威胁的矿井，仅煤炭矿井就有200多个，核定生产能力超过1000×104t/a。这些矿井大多集中分布在河北、河南、山东、安徽等6省的开滦、焦作、淄博、淮南等矿区。这些矿区大多属石炭二叠系煤系地层，基岩为奥陶纪或寒武纪石灰岩的富水岩层，水文地质条件复杂，而且这些矿区的开发历史悠久，浅部煤层开采的老煤窑星罗棋布，加上近年来新出现的小煤窑，给矿区的防治水工作带来了极大的困难。因此，划分矿山地下水害类型，并针对不同类型的矿山水害提出相应的防治措施对防治矿山防水工作有一定的意义。 2. 矿山地下水灾害的主要表现形式 矿山地下水灾害的表现形式主要有以下几种： 2.1 矿井突水。矿井突水是因井巷、工作面与含水层溶洞、溶穴、陷落柱、构造破碎带等接近或沟通而突然产生的出水事故。矿井在掘进或工作面回采过程中，破坏了岩层天然平衡，周围水体在静水压力和矿山压力作用下，通过断层、隔水层和岩层的薄弱处进入采掘工作面，形成矿井突水。矿井突水这一现象的发生与发展有一个逐渐变化的过程，有的表现很快一、二天，有的表现较慢采掘后半个月或数日，这与工作面具体位置、采场地质情况、水压力、矿井压力大小有关。在采矿过程中，由于地下水大量涌入矿山坑道，往往使施工复杂化和采矿成本增高，严重时甚至威胁矿山工程和人身安全。由于其发生突然和出水量大的特点常常影响生产或淹井，而且突水后还要负担巨大排水费用，采矿和矿井安全都受到严重威胁，有时候甚至会造成直接的矿区报废，不能继续开采，给经济和资源利用方面造成严重的损失。 2.2 地面塌陷。岩溶矿床疏干排水后，地表往往产生塌陷，煤炭、金属、化工及核工业等矿山都存在这样的例单个塌陷的空间体积最大达5万m3，塌陷影响范围大者可达数十平方公里；塌陷点数量一般在数百个以上，多者可达数千个。塌陷对矿山建设及周围环境的危害极大，塌陷发展到水域区，会增加矿井地下水的补给，影响采矿作业正常、安全进行；塌陷还会造成大面积范围内的工民用建筑、交通、农田、水利设施和区域环境破坏，并呈日趋严重之势。水口山铅锌矿、凡口矿、铜录山矿、安庆铜矿、新桥硫铁矿大广山铁矿等均遭受过塌陷之苦。 2.3 破坏水资源。疏干排水为矿山主要防治水手段时，矿坑即成为所处地下水单元的最低排泄区，从而改变了天然地下水流场，不仅补给区的地下水不断补给矿坑，而且排泄区的地下水或地表水又反向补给矿坑。同时，通过地下水分水岭外移及地面塌陷等又产生新的补给源，当矿坑排水量大于地下水单元的补给量时，矿区地下水流场平衡关系即被打破，导致地下水位不断下降，甚至水资源枯竭（停采后也很难恢复）。其后果是地貌景观改变，泉、河断流，矿区工农业生活用水得不到保证。如济南铁矿疏干奥灰水，曾使泉城的趵突泉断流；王凤煤矿对奥灰水进行大口径群孔抽水，造成矿区缺水，居民用水十分紧张。 2.4 井下泥石流。矿床疏干或巷道揭露破碎带时，常伴有泥砂随水涌入矿井，发生泥石流事故，它不仅摧毁设备甚至可能造成人身事故。如煤炭坝矿多次发生泥砂冲溃现象，最大一次泥砂量达8000m3；高峰锡矿、三山岛金矿也因巷道直接揭露断裂破碎带而发生流砂溃入矿井事故。大水孔隙矿床也易发生流砂冲溃，如姑山铁矿在一次突水管涌以后，曾产生流量达300m3/h的泥石流。 2.5 其它水害形式。 （1）滑坡。露天采矿时，由于流砂、淤泥层、断裂等软弱结构面的存在，在地下水渗流潜蚀作用下，易导致边坡不稳，产生滑坡。如姑山铁矿、石录铜矿均发生过滑坡事故。 （2）片帮、崩落。巷道、采场遇含水的松散岩体或有软弱结构面的岩体时，在地下水的动水压力作用下，巷道侧帮、顶板易发生片帮、崩落事故。 （3）海水入侵。海边采矿时，在含水构造的导通下，易发生海水入侵现象，从而破坏水源地。如三山岛金矿总涌水量中，海水即占60%以上。其它如酸水、热水涌入矿井导致的水害，也应引起高度重视。 3. 矿山地下水灾害措施 3.1 矿井突水防治措施。矿井突水的防治，应该从地面和井下两个方面采取措施。 3.1.1 地面防治水。 为了防止或减少大气降水和地表水涌入工业场地，通过渗漏区或井口进入井下，必须认真做好防治水工