李紅利

(大冶有色金屬有限責任公司銅綠山礦)

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銅綠山礦露天南坑防治水分析

李紅利

(大冶有色金屬有限責任公司銅綠山礦)

根據(jù)銅綠山礦防治水現(xiàn)狀和多年的治理經(jīng)驗，對露天南坑透水地質(zhì)、透水因素進行了分析，從礦山生產(chǎn)實際出發(fā)，制定防治水措施，實施后防治水效果顯著，保證了礦山井下安全生產(chǎn)。

露天坑透水分析防治水

銅綠山銅鐵礦為露天地下聯(lián)合開采，原設計規(guī)模為4 000t/d，其中露天、井下各為2 000t/d，露天分南北采區(qū)并分期開采、井下從-65m中段開始分期開采。

銅綠山礦露天開采于1965年開始，1985年開始二期工程。2005年10月，南露天采至-197m坑底，經(jīng)坑底回采和膠結(jié)充填封底后，作為北露天坑排土場全面回填。2007年北露天礦停產(chǎn)。

銅綠山礦井下一期開采-185m中段以上，于上世紀80年代末結(jié)束，二期工程1998年投產(chǎn)，設計開采-245，-305，-365m3個中段，目前-365m中段現(xiàn)已進入開采后期。三期工程建設已于2005年開始，設計開采到-725m中段，-425m中段開拓完成，-485m中段開拓大部完成。鄰近新勘探出的Ⅷ礦體采用混合井開拓， 2014年底建成投產(chǎn)，開拓系統(tǒng)獨立運行，與現(xiàn)有系統(tǒng)多個中段連通。目前井下主要生產(chǎn)區(qū)在-305，-365，-425，-485，-725m中段，一期～三期主要回采Ⅲ#、Ⅳ#、Ⅺ#礦體。

2013年，Ⅰ#礦體殘礦在-234m水平探礦坑道放炮后，探礦巷道發(fā)生突水，新增涌水量約2 007m3/h，露采南坑1萬多m3在3h左右進入井下，在南坑出現(xiàn)3個落水洞及塌陷坑。

銅綠山為水文地質(zhì)條件復雜的礦山，歷年均重視防治水工作，興建了一系列防排水設施，經(jīng)受了幾次大水考驗，特別是2013年南坑發(fā)生的透水，保障了礦山安全生產(chǎn)，但也暴露出一些不足，需要對礦山防治水工作投入更多的力量，保證礦山安全生產(chǎn)。

1　露天南坑透水

南坑透水是因Ⅰ#礦體殘礦開采，在-234m水平探礦坑道放炮后，爆通礦體周邊的破碎含水帶引發(fā)的。水下泄后，在南坑出現(xiàn)了3個落水洞，其中2個在南坑南端，下部為民采區(qū)，另一個在南坑存水區(qū)東部排土邊坡坡腳，下部流向不明。后南坑排土場南邊坡出現(xiàn)一個塌陷坑，井下采場未垮落，-185m中段及上部天井、聯(lián)絡巷完好，涌水也未見異常。

在透水最初的37.5h，涌水量達97 562m3，平均涌水量2 602m3/h；最初61.5h涌水量達123 442m3，平均涌水量2 007m3/h。

透水初期水較清，后來較渾濁，帶出來的泥砂量總體不是很大，未體現(xiàn)出南坑流失的泥砂量，說明有大量的泥砂沉積在未知的空區(qū)中，形成潛在威脅。

2　水文地質(zhì)條件

露天坑周邊地表均為透水性很弱的亞黏土及風化巖漿巖，巖溶地下水直接接受降水，補給條件欠佳，自裸露區(qū)進入本區(qū)后向北運移，遇巖漿巖體后主要在曹家灣至小青曹段的青山河地帶以泉或“冷浸田”、沼澤等集中或分散流形式泄出地表，為區(qū)域地下水的徑流排泄區(qū)。

大理巖巖溶含水層兩側(cè)受北西向的巖漿巖接觸帶和北北東向F2斷層夾持，地下水由南往北運移，南北水位高差達17.80m。曹家灣至小青曹一帶的排泄區(qū)為大理巖第四系覆蓋地段，呈北北東或南北向展布，該地段在地貌上為河床兩側(cè)的低洼地帶，也有利于地下水的匯集和排泄。

礦床開采后，隨著地下水動力條件的急劇改變，首先表現(xiàn)為泉斷流、“冷浸田”和沼澤干枯，然后地表產(chǎn)生大量開裂和塌陷，使降水下滲和地表水沿塌陷倒灌，成為巖溶地下水的一個重要補給區(qū)。該補給區(qū)臨近礦坑，塌陷未經(jīng)回填等處理時，青山河水最大灌入量可達6.44萬m3/d，成為左右礦坑排水量的一個主要因素。

南部三疊系下統(tǒng)大冶組上部大理巖巖溶含水層(T1-2j)基本上為一相對封閉的儲水構(gòu)造，但其規(guī)模不大，南北長4～5km，面積近13km2，其中裸露部分僅2km2。隨著礦床開采的加深，地下水降落漏斗不斷擴展，區(qū)域巖溶地下水對礦坑充水日趨減少。

2.1透水點所處含水層

(1)構(gòu)造破碎帶裂隙含水體。走向北北東向的Ⅰ#、Ⅱ#、Ⅲ#、Ⅳ#礦體的頂?shù)装寤蛑胁科扑閹?，坑道總涌水?.6～12.23L/s。

(2)三疊系中下統(tǒng)嘉陵江組大理巖裂隙溶洞含水層(強巖溶發(fā)育帶)。含水介質(zhì)以溶洞為主，次為溶蝕裂隙。含水層北薄南厚，北部厚5.69～29.80m，南部鉆孔揭露厚度可達294.08m，全礦區(qū)平均厚70.52m。水力性質(zhì)以承壓為主，富水性和滲透性強，坑道掘進到此層如遇溶洞或裂隙，常發(fā)生透水或涌水，涌水量一般在0.68～10.13L/s，最大流量可達845L/s。鉆孔抽水量0.345～2.819L/(s·m)，滲透系數(shù)0.594 1～9.146 9m/晝夜。

2.2水文地質(zhì)邊界條件

銅綠山礦床為“半島”狀分布的大理巖，其北、東、西三側(cè)為巖漿巖所包圍。巖漿巖與大理巖水力性質(zhì)相差懸殊，巖漿巖起到相對隔水作用。故銅綠山礦床屬于北、東、西三面隔水，向南西方向敝開的“門框”式水文地質(zhì)邊界條件。

3　透水因素分析

礦床開采排水后，在青山河形成的大量塌陷，破壞了基巖上覆黏土、亞黏土和亞黏土夾碎石層的完整性，為地表水與地下水的聯(lián)系提供了良好的通道。青山河谷區(qū)地表水通過巖溶區(qū)、或被破壞的南露天注漿帷幕，進入探礦巷道。

周邊地表水通過巖溶、構(gòu)造斷層裂隙進入井下,露采坑積水全部下滲。

大氣降水通過地表徑流匯入民采礦井、民采礦井溝通地表水或富水巖層，再進入探礦巷道。

4　露天南坑水的治理

4.1露天南坑水治理方案

為防止特大暴雨造成井下涌水過大，在露天南坑內(nèi)設注漿帷幕和修建水倉及配套設施。采用平面上呈封閉式、剖面上屬半封閉式的帷幕布置型式，幕底接相對弱含水層。

露天坑內(nèi)大理巖巖帶寬450m，首期帷幕線注漿長度120m，封堵井下出水處斷層破碎帶，如達到了堵水效果，則不再施工后期注漿帷幕工程；如未達到預期效果，則完成全部注漿帷幕工程，在平面上采取封閉式注漿防滲帷幕，全帷幕線注漿長度450m。

4.2露天南坑治水方案實施

修筑南坑水倉。對南坑淤泥區(qū)進行拋石擠淤，并對坑底適度碾壓填實后，平整、清理坑底，將南坑水倉底最低處控制在-110m，遠離泵船處，運輸塊石、淤泥道路碾壓為壩體。南坑水倉作為南北露采坑大氣降水排出的主要設施，恢復南坑原有排水設備設施。

為了保證工程質(zhì)量，明確鉆孔、注漿等有關技術要求，落實人員及管理機構(gòu)，制定了工期、質(zhì)量、安全、環(huán)保及文明生產(chǎn)等保證措施。按設計及規(guī)范要求施工，防治水工序為：測量放孔→鉆探施工→測斜→洗孔→壓水試驗→注漿→封孔。

4.3露天南坑水治理效果

首期帷幕注漿后，井下-245m平巷涌水量較施工前減少約1 800m3/d，-305m平巷涌水量較施工前減少約1 000m3/d，地表南坑水倉能有效的儲水，南坑地表水進入井下的連接通道得到了有效的封堵，效果顯著。

5　結(jié)　語

露天南坑首期帷幕注漿施工，取得了一定的堵水效果，降低了排水費用，確保了礦山安全生產(chǎn)。

該礦區(qū)水文地質(zhì)條件復雜，本次帷幕注漿施工了首期工程，揭露的溶洞較少，但其余帷幕段的巖溶裂隙發(fā)育情況仍然未知，對巖溶裂隙的揭露不一定全面，巖溶裂隙不一定能全部注到漿。建議在今后礦山開采過程中應先探水，如揭露和發(fā)現(xiàn)涌水量大，可采用在采坑(巷道)內(nèi)局部預注漿處理；坑(井下)內(nèi)排水設施應嚴格按照《冶金地下礦山安全規(guī)程》配備足夠的排水設備能力；加強坑(巷道)內(nèi)排水和地表水文觀測孔的觀測及地表和尾礦庫的塌陷監(jiān)測工作，及時進行水文資料整理，隨時掌握帷幕的營運和幕外地下水位的變化情況，發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施，避免留下隱患。同時應加強對帷幕的保護工作，靠近帷幕附近嚴禁放炮，避免幕體震裂，破壞幕體截流止水效果。

2016-03-14)

李紅利(1980—)，男，助理工程師，435100 湖北省黃石市。