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      露天礦區(qū)的礦井水害分析及防治建議

      2020-12-10 10:26:52
      中國金屬通報(bào) 2020年3期
      關(guān)鍵詞:老空淺部水害

      李 峰

      (山東省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì),山東 泰安 271000)

      1 井田概況

      露天礦區(qū)位于所研究區(qū)域的中部,以F10斷層為界分為南北兩區(qū)。其南部邊界為露天礦區(qū)各礦層露頭;北部邊界為各礦層的-1500m底板等高線;西部邊界淺部為F2斷層,落差170m~270m,深部為F8斷層,落差0~83m;東部邊界淺部、深部均以人為邊界[1]。

      2 礦井水害分析

      (1)地表水害

      地表水系主要有地區(qū)主河及其支流,匯集后自東北至西南流經(jīng)本井田淺部水平地面,該河流為一季節(jié)性河流,雨季降水充沛,河水流量增加,之后迅速減小,其與含水層的直接聯(lián)系較弱,通過補(bǔ)給流砂層,對礦井涌水量間接補(bǔ)給,補(bǔ)給量有限。根據(jù)歷史資料記載,礦井最高洪水位線為+171m,礦主副井口標(biāo)高均高于最高歷史洪水位線。河流上游及其支流建有東周水庫、金斗水庫等,對洪水起到控制調(diào)節(jié)作用。礦區(qū)地處丘陵地帶,南高北低,地表一般不會形成大面積的積水區(qū)域。

      淺部開采時,地表水主要通過古空、老空、盜采沙坑等進(jìn)入礦井,礦區(qū)專門對淺部古空、老空、盜采沙坑等存在隱患的區(qū)域進(jìn)行排查分析,制定治理方案。對發(fā)現(xiàn)的古空區(qū)、沙坑、塌陷區(qū),進(jìn)行回填治理;對存在積水的老空、老窯區(qū),進(jìn)行疏放水并及時回填等。露天礦區(qū)制定了地表水患巡查制度,及時發(fā)現(xiàn)水害隱情,及時處理。目前淺部地區(qū)-210m水平為生產(chǎn)水平,地表水可通過礦層露頭進(jìn)入礦系地層當(dāng)中,因此局部受地表水害威脅。

      深部水平開采時,地表水主要通過斷層、裂隙、封閉不良鉆孔等進(jìn)入礦井。露天礦區(qū)目前未發(fā)現(xiàn)導(dǎo)水?dāng)鄬?,開采深部下組礦產(chǎn)的導(dǎo)水裂隙帶未導(dǎo)通地表,未來采掘區(qū)域內(nèi)不存在封閉不良鉆孔,因此深部水平開采時,礦井一般不受地表水害威脅。

      (2)老窯水害

      井田淺部以南丘陵地帶,存在較多的古井、老窯,老窯水可通過古井、古巷進(jìn)入礦井。在礦區(qū)第一次開采設(shè)計(jì)時,進(jìn)行了鉆探驗(yàn)證,(礦井鉆孔資料古字號鉆孔)并留設(shè)了足夠的保安礦柱,對已有的古空區(qū)進(jìn)行了隔離,現(xiàn)今有井口位置的小井3個,并且井口進(jìn)行了抬高加固,地面進(jìn)行了鋪墊及硬化處理,洪水一般不會進(jìn)入。

      (3)本礦井老空水害

      目前,礦井內(nèi)老空積水區(qū)有6處,積水總面積13.76萬m2,總積水量9.67萬m3,主要分布在二采區(qū)、三采區(qū),積水區(qū)位置、范圍、積水量清楚。礦井內(nèi)6處老空積水區(qū)已標(biāo)記在礦井充水性圖及采掘工程平面圖上,并做好了“三線”標(biāo)注,采掘活動接近上述采空積水區(qū)時,提前進(jìn)行探放,消除老空積水區(qū)安全隱患。正常情況下,本礦井老空水不會對礦井安全生產(chǎn)構(gòu)成威脅。

      (4)頂板水害

      ①山西組砂巖裂隙水害

      開采山西組2、3、4號礦受影響的頂板含水層為山西組砂巖裂隙水。礦井實(shí)際揭露資料表明,該含水層水多以裂隙淋水形式進(jìn)入礦井,淺部地下水循環(huán)條件較好、富水性較強(qiáng),礦井涌水量較大;深部由于埋藏較深,其上又有數(shù)百米厚的古近系隔水層覆蓋,地下水循環(huán)條件差,以構(gòu)造裂隙水為主,富水性變?nèi)?,礦井涌水量明顯減小。目前礦井生產(chǎn)主要集中在深部水平,深部山西組砂巖裂隙含水層水富水性弱,及時疏排,一般不會威脅礦井生產(chǎn)。

      ②太原組頂板水害

      開采11礦層,受影響的頂板含水層為太原組砂巖裂隙水,該含水層含水微弱,一般以滴水、少量淋水等形式流入礦井,對礦井生產(chǎn)影響較小,一般不會威脅礦井安全生產(chǎn)。11號礦上距一灰99.8~141.1m,開采11礦層不會波及一灰含水層,因此一灰不會威脅礦井安全生產(chǎn)。

      開采13礦層,受影響的頂板含水層為其直接頂四灰。四灰露頭位于古河床邊緣,主要靠大氣降水入滲補(bǔ)給。目前礦井生產(chǎn)在深部水平,深部四灰含水層富水性弱,井下揭露基本全部干燥無水,僅在構(gòu)造破碎帶附近局部有少量淋水、滴水,及時疏排,一般不會威脅礦井安全生產(chǎn)。

      15號礦直接頂、底板均為砂、泥巖,一般不含水。上距13號礦10.60m左右,距四灰12.10m左右。15號礦層開采時導(dǎo)水裂隙帶可導(dǎo)通至13號礦采空區(qū),回采13礦層采取自然疏水,雖一般不會產(chǎn)生13礦層老空水,但仍應(yīng)做好超前探放水工作;四灰在13礦層開采過程中會疏干,一般不會威脅礦井安全生產(chǎn)。

      (5)底板承壓水害

      ①上組礦層底板灰?guī)r水害

      山西組6礦層受影響的底板含水層為一灰水。一灰含水層露頭位于柴汶河古河床范圍內(nèi),接受第四系潛水補(bǔ)給。據(jù)實(shí)際揭露,-210m水平以下基本干燥無水,揭露時僅見有被方解石脈充填的少量裂隙,僅局部有淋水,因此開采上組礦一般不受底板水害威脅。

      ②下組礦底板水害

      下組礦開采受底板水影響的含水層為太原組徐灰、草灰和奧陶系灰?guī)r含水層。徐灰、草灰含水層下距奧灰較近,受構(gòu)造及采動影響可能局部接受奧灰水補(bǔ)給。目前礦井在深部水平生產(chǎn),深部奧灰含水性極不均一,雖然多數(shù)部位含水,且有較大水壓,但是水量較小,在采取適當(dāng)防治水措施后,能夠?qū)ο陆M礦實(shí)現(xiàn)安全開采。正常情況下,下組礦開采受奧灰水影響,但不威脅礦井安全,但局部尤其在斷裂構(gòu)造附近,隔水層有效厚度降低,礦層開采受奧灰水害的影響加大。

      3 水害防治建議

      (1)加強(qiáng)對地表積水區(qū)、塌陷坑巡查力度,對異常區(qū)域及時采取措施治理,消除地表水害隱患,防止遭遇特大暴雨而發(fā)生水害事故。

      (2)建立健全水害預(yù)測預(yù)報(bào)制度,對礦井生產(chǎn)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造情況、水害類型等進(jìn)行預(yù)測預(yù)報(bào),提出預(yù)防處理水害的措施。

      (3)定期開展水害隱患排查,每年制定水情水害年預(yù)報(bào);每月提交水情水害預(yù)報(bào);并針對性地進(jìn)行臨時水情水害預(yù)報(bào)。

      (4)礦井所有采掘頭面嚴(yán)格執(zhí)行“預(yù)測預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則,在作業(yè)措施及規(guī)程做出明確規(guī)定。

      (5)定期(以及雨季前)清理水倉和疏通水溝,維護(hù)好水泵和排水管路。特別要加強(qiáng)雨季“三防”工作,提高供電、排水設(shè)備、設(shè)施的安全保障能力,雨季前必須進(jìn)行水泵排水聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn),并編制聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)報(bào)告,以保證井下水流暢通和供電排水設(shè)備完好。

      (6)礦井深部區(qū)域的地質(zhì)條件偏復(fù)雜,對礦層開采影響較大,礦井深部的11、13、15礦層開采受底板奧灰水威脅,必須采取可靠的技術(shù)措施,在進(jìn)行物探、鉆探,建立完善的疏排水系統(tǒng)與水文觀測系統(tǒng)后,方可在安全水壓范圍內(nèi)進(jìn)行帶壓開采。

      (7)在進(jìn)行深部礦層開采時,對物探查明的徐、奧灰富水區(qū)應(yīng)引起足夠重視,特別是斷層附近交匯處的富水區(qū),應(yīng)做好井下超前探和注漿加固工作。隨著礦層埋深的增大,深部的壓力加大,弱富水區(qū)也可能會對礦井造成較大的危害,在生產(chǎn)中應(yīng)引起足夠重視。

      (8)進(jìn)一步完善下組礦各采區(qū)水文觀測系統(tǒng),對礦井老空積水要加強(qiáng)排查,附近有采掘活動時要將上覆老空積水疏干,對同一礦層的積水要留設(shè)足夠的礦柱。加強(qiáng)對礦井周邊相鄰礦礦采掘情況及老空區(qū)積水情況的調(diào)查,杜絕超層越界現(xiàn)象發(fā)生。

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