羅 準(zhǔn)

(甕福(集團(tuán)) 有限責(zé)任公司,貴州 福泉 550508)

0 引言

礦山地貌類型相對(duì)來說是復(fù)雜的,周邊的礦山開采情況,一般前期是采用空?qǐng)龇ú傻V。該文就礦山的水文地質(zhì)情況和開采的具體情況進(jìn)行探討。

1 礦山基本情況

1.1 礦山水文地質(zhì)基本情況

礦山地貌類型屬構(gòu)造剝蝕低中山,總體地形東高西低。礦區(qū)出露地層由老至新,依次為青白口系板溪群鵝家坳組,南華系南沱組,震旦系陡山沱組、燈影組,寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組、明心寺組、金頂山組,第四系。上部震旦系上統(tǒng)燈影組中—厚層白云巖巖溶、巖溶裂隙含水層,是礦山主要的充水巖層。在此含水層之上,分布的寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組、明心寺組和金頂山組總體為良好的上覆隔水層,構(gòu)成了含水層與隔水層相間分布。

1.2 周邊礦山開采情況

礦山前期采用空?qǐng)龇ú傻V,形成大量空區(qū),造成部分地表區(qū)域塌陷。2015 年實(shí)施充填采礦法后,對(duì)已查明空區(qū)1 163 m 下部區(qū)域?qū)嵤┝顺涮?1 163 m 上部已垮塌空區(qū)無(wú)法實(shí)施充填,此區(qū)域存在部分空區(qū)未塌實(shí),開采最低標(biāo)高1 020 m。

礦山北側(cè)與甕安磷礦、磷化公司緊鄰,采用空?qǐng)霾傻V法開采,開采深度更深,最低開采標(biāo)高為900 m。長(zhǎng)期的空?qǐng)龇ú傻V,形成了較多的采空區(qū),地表已經(jīng)歷多次塌陷,存在部分老空區(qū)未塌實(shí)情況,有老窯積水突水風(fēng)險(xiǎn)。

礦山南側(cè)與穿巖洞礦緊鄰,穿巖洞礦露天采礦最低開采標(biāo)高972 m;露天開采最低標(biāo)高以下為地采,穿巖洞地采基建系統(tǒng)全部位于東翼,開拓最低標(biāo)高1 020 m,最低標(biāo)高水自然排泄至礦山最低中段回采標(biāo)高1 020 m 水倉(cāng)。

2 礦區(qū)補(bǔ)給水調(diào)查及分析

2.1 礦區(qū)補(bǔ)給水調(diào)查分析

礦山水文地質(zhì)勘探類型為以巖溶裂隙充水為主,頂板直接進(jìn)水,屬于中等偏簡(jiǎn)單水文地質(zhì)類型。補(bǔ)給水來源有：①大氣降水;②寒武系下統(tǒng)燈影組白云巖中的裂隙—溶洞水通過節(jié)理、裂隙滲入補(bǔ)給;③板溪群和明心寺組風(fēng)化帶裂隙水;④流經(jīng)燈影組地層的溪溝水部分下滲。

2.2 井下涌水及抽排水調(diào)查分析

穿巖洞地采基建輔助斜坡道和1 020 頂板大巷匯集的水通過邊溝自流到4#臨時(shí)水倉(cāng)。1 020～960斜坡道改道后的掘進(jìn)工作面涌水抽到封堵?lián)鯄εR時(shí)水倉(cāng),連同封堵?lián)鯄μ幍挠克黄鸪榈? 006 皮帶巷臨時(shí)水倉(cāng),再?gòu)? 006 皮帶巷臨時(shí)水倉(cāng)抽到4#臨時(shí)水倉(cāng)。1 020 總回風(fēng)巷道匯集的水通過邊溝自流到1 020 3#臨時(shí)水倉(cāng),再?gòu)?#臨時(shí)水倉(cāng)抽到2#臨時(shí)水倉(cāng),再?gòu)?#臨時(shí)水倉(cāng)抽至1 020 底板運(yùn)輸巷道邊溝,自流至1#臨時(shí)水倉(cāng),沉淀后自流至1 020 中段水倉(cāng)。穿巖洞地采項(xiàng)目的主要涌水由1 020 的2#水倉(cāng)2 臺(tái)泵和4#水倉(cāng)的3 臺(tái)泵將水抽到1 020 的1#水倉(cāng),沉淀后自流到該礦山1 020 中段水倉(cāng),然后階段性抽排至1 080 中段水倉(cāng)、1 116 主平硐水倉(cāng),自流至地表礦井水回收站,后抽至穿巖洞生產(chǎn)高位水池、穿巖洞1 212 水處理站和大信生產(chǎn)高位水池處理循環(huán)使用,見圖1。

圖1 水流向示意圖Fig.1 Schematic diagram of water flow

3 礦山涌水量統(tǒng)計(jì)及預(yù)測(cè)

3.1 采用比擬法估算礦井涌水量

3.1.1 預(yù)算塊段

根據(jù)采掘現(xiàn)狀,2019 年最低涌水標(biāo)高為1 020 m,故該次采用1 020 m 作為涌水量估算中段。

3.1.2 礦床水文地質(zhì)概念模型建立

由于水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單,采用比擬法對(duì)1 020 m 中段涌水量值進(jìn)行估算。

3.1.3 計(jì)算公式Q=Q1[S (F÷F1) 0.5÷S1] 0.5

式中：

Q—預(yù)測(cè)礦井涌水量(m3/d);

S—未來開采區(qū)地下水位降深(m);

F—未來開采形成的采空區(qū)面積(m2);

Q1—礦井實(shí)測(cè)涌水量(m3/d);

S1—礦井地下水水位降深(m);

F1—采空區(qū)面積(m2)。

3.1.4 計(jì)算參數(shù)的確定

(1) 礦井實(shí)測(cè)涌水量(Q1,見表1)：所收集的排水?dāng)?shù)據(jù),最大涌水量1 520 m3/d、正常涌水量735 m3/d。

表1 實(shí)測(cè)1 020 中段各斷面涌水量統(tǒng)計(jì)表Tab.1 Measured water inflow statistics of each section in the middle section of 1020

(2) 采空區(qū)面積 (F1)：采空區(qū)投影面積約64 458 m2。

(3) 礦井地下水水位降深(S1)：根據(jù)原勘探資料分析,礦區(qū)平均靜水位標(biāo)高約為1 175 m,2019 年最低開采標(biāo)高為1 020 m,則引起的地下水位平均降深為155 m。

(4) 未來計(jì)劃開采形成的采空區(qū)面積(F)：根據(jù)開采計(jì)劃,在涌水量估算圖中讀出F=190 319 m2。

(5) 未來開采區(qū)地下水位降深(S)：根據(jù)原勘探資料分析,礦區(qū)平均靜水位標(biāo)高約為1 175 m,未來計(jì)劃最低開采標(biāo)高仍為1 020 m,則引起的地下水位平均降深為155 m。

3.1.5 計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 比擬法涌水量計(jì)算結(jié)果表Tab.2 Table of calculation results of water inflow by analogy method

3.2 實(shí)際涌水量驗(yàn)證比擬法計(jì)算

采用2019 年1 月至12 月涌水量與掘進(jìn)面積統(tǒng)計(jì)量,與比擬法計(jì)算結(jié)果對(duì)比,見表3。

表3 2019 年1 月至12 月涌水量與比擬法相互驗(yàn)證結(jié)果表Tab.3 Table of results of mutual verification between water inflow and the analogy method from January to December 2019

通過相互驗(yàn)證后,證明比擬法預(yù)測(cè)涌水量有效,預(yù)計(jì)2020 年形成掘進(jìn)揭露面積為26 萬(wàn)m2,推測(cè)估算1 020 中段2 月抽排水量最小為6 萬(wàn)m3,9 月抽排水量最大為10 萬(wàn)m3,2020 年總抽排水量為72 萬(wàn)m3。

4 防治水工作建議

結(jié)合礦山實(shí)際情況對(duì)礦山防治水工作提出幾點(diǎn)建議：

(1) 礦山防治水應(yīng)完善露天防洪疏堵工程,定期對(duì)工程進(jìn)行檢查,加大對(duì)地表匯水的引流,及時(shí)做到有堵必疏、有漏必補(bǔ),減少匯水進(jìn)入采空區(qū),確保地表防洪措施高效運(yùn)行。

(2) 礦山應(yīng)定期對(duì)地面塌陷、裂縫等填堵情況進(jìn)行檢查,應(yīng)重新填堵并使夯實(shí)裂縫,防止直接采場(chǎng)充水。

(3) 礦山應(yīng)對(duì)礦井主要出露點(diǎn)進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè),掌握巷道出水的具體有效值,研判井下出水通道情況。

(4) 礦山應(yīng)做好有效抽水設(shè)備經(jīng)常性檢查,同時(shí)完善淹井事故應(yīng)急預(yù)案,并進(jìn)行定期演練。

(5) 礦山在新掘進(jìn)巷道前,應(yīng)按“物探先行、鉆探驗(yàn)證、先探后掘”的要求,做好掘進(jìn)工作面的探放水工作。

(6) 礦山應(yīng)在穿巖洞地采項(xiàng)目臨時(shí)水倉(cāng)增設(shè)備用泵,作為應(yīng)急排水。同時(shí)加大對(duì)各臨時(shí)水倉(cāng)的清理和各階段水泵的檢查及維修保養(yǎng),確保應(yīng)急時(shí)抽排能力達(dá)到最大。

(7) 礦山應(yīng)在穿巖洞地采項(xiàng)目主要涌水點(diǎn)附近,設(shè)置封堵用防洪沙袋及配套防洪物資,及時(shí)保障井下堵水物資供應(yīng)。

5 結(jié)語(yǔ)

(1) 通過比擬法估算及實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)比驗(yàn)證,確定礦山涌水量采用比擬法計(jì)算較為準(zhǔn)確。

(2) 通過數(shù)據(jù)分析及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),確定了主要涌水點(diǎn),提出了7 點(diǎn)防治水工作建議。

(3) 該論文的工作方法為防治水工作管理的典范,可以推廣到各礦山防治水工作中。