谈水文地质矿产疏干与排供结合探索
2017-06-19鲁晓威梁文继
鲁晓威+梁文继
摘 要:水文地质矿产疏干与排供结合,是现代矿产资源开发过程中的重点和难点,需要具有极强的技术性和专业性。矿区的水文地质条件通常极为复杂,在矿产开采作业的开始,就要结合水文地质条件,选择合适的疏干排供方法,从而在保证矿产开采作业安全性的同时,尽量减少对当地水资源平衡和生态环境的破坏,并提高水资源的利用率,从而获得经济效益、社会效益、生态效益的均衡和最大化。该文对水文地质矿产疏干方法进行了简要的介绍和分析,并对矿床疏干与排供相结合的5个模式进行了初步的探索。
关键词:水文地质 矿产疏干 排供
中图分类号:P641.4 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)04(a)-0074-02
進行矿床水文地质的调查,有助于较为准确地预测矿井的涌水量,了解开采过程中水文地质的变化规律,从而为矿床疏干和保护矿区的环境提供有用的参考资料。水文地质矿产疏干是指为了确保采矿的安全性,提高工作效率,以及降低成本,通过技术和经济上各种合理的工程措施,对危险矿产开采的各种充水水源进行的疏排、隔离与控制等各项科学的工程管理措施[1]。在水文地质矿产疏干的过程中,地下供水水源会遭到一定程度的破坏,从而对当地水资源平衡造成破坏,导致水文地质环境的恶化。因此,水文地质矿产疏干对策的制定,要以矿井的安全生产作为首要任务,同时从技术、经济、社会等多层面进行综合权衡,在保护水文地质环境的同时,实现矿产开采、水文地质矿产疏干、环境保护等多方效益的最大化。
在实际的采矿工作中,水文地质矿产疏干与排供是紧密结合相辅相成的。排供结合技术的实现,既能满足矿井的生产活动顺利进行,又能够对地下水资源进行合理充分的利用,从而最大程度上实现对水文地质环境的保护。
1 水文地质矿产疏干的方法
通常而言,矿产所在地的水文地质条件都极为复杂,而矿井水对矿产开采工作的顺利进行有着极大的影响作用。因此,需要采用专业的矿床疏干方法对矿井水进行及时、合理的疏干,通过矿床疏干系统,将地表水和地下水进行堵截并疏排至采区的范围之外,从而确保经济有效且安全至上的矿产开采作业。
水文地质矿产疏干是一把双刃剑。一方面,为了在采矿过程中尽可能地防止矿井水,需要对进入矿井和威胁开采的各种水源进行彻底的疏排。然而,这种疏排行为必然会对当地的生态化境造成严重破坏,使得供水量严重减少,水资源的平衡被扰乱甚至破坏。因此,在矿床疏干的过程中,采取科学合理的疏排方法,对矿产安全开采、保护生态环境、供水以及矿井水的合理利用,具有极其重大的意义和作用。常见的矿床疏干方法有防水法、疏水法、防渗法3种[2]。但是在实际的矿产开采作业中,往往需要根据矿区所处的水文地质条件采用综合的疏干方法,以获得最佳的疏干效果。
1.1 防水法
防水法,顾名思义,以防为主。即通过一定的方法来防治地表水、潜水、降水进入矿区,主要目的是减少进入矿井的涌水量,根据矿井水的不同类型,所采取的具体的防水措施也不尽相同。
防治降水,主要是避免其在矿区范围内汇集并形成地表径流,通常使用的防治方法是对的进水通道进行填堵,对汇集在矿区内的原本就分布有的水体进行并排处理。
防治地表水体,则一般使用隔离水体的方法,例如:铺设排水管道或修筑水体的防渗层等,当不允许水体的存在时,通常采用移河的措施。
防治潜水,则主要是通过修筑排水沟等排水工程,将浅部的潜水引出矿区。
1.2 疏水法
疏水法主要是采用疏干或降压的方法,对充水水源进行排除,从而确保矿产开采作业的安全。疏水法包括以下两种。
(1)预先疏干法,适用于那些水文地质条件比较复杂的大水矿床。有些矿井在挖的过程中,需要经过具有大量含水层或者高压含水层的地段,这时就可以采用预先疏干法,在地表上打深孔来预先疏干含水层或者降低高压,等矿井挖通并且封闭了该含水层后,再停止疏干,使含水层重新恢复充水,或者恢复原来的水压。
(2)并行疏干法,即在矿产开采的同时进行疏干的工作,这种疏干方法使用在采矿作业开始之前,专业性比较强。
1.3 防渗法
所谓防渗法,即通过地下注浆的方式来形成不透水体,从而切断矿井的进水通道,隔绝涌水的水源,进而大量减少矿井的涌水量。防渗法的工程投资多,工程量相对较大,且工程周期较长,但在水文地质条件允许的情况下,通常会起到很好的阻水作用,获得良好的社会效益和经济效益。
2 矿床疏干与排供结合的方式探索
矿床疏干经常会使得当地的水资源平衡被破坏,从而导致严重的生态环境问题。因此,在矿床疏干的过程中,要通过排供结合的方式,使生态环境受到最小的破坏,实现水资源的充分利用,最终实现经济效益与生态效益的共赢。
2.1 利用矿坑水的排供结合模式
在早期的矿产开采作业中通常不会考虑到排供的问题,从而使矿坑水受到各种不同程度的污染,利用率非常低。然而矿坑水也可以进行合理的充分利用,如对水质要求较低的农业灌溉用水,或者是与矿产开发相关的发电、炼焦等行业,都可以直接使用矿坑水。但在用于居民用水或者对水质要求较高的行业时,需要进行净化处理方可使用[3]。
2.2 预先疏干的排供结合模式
预先疏干法中的地表深井排水,是所有疏干方法中最理想的排供结合方法。不仅可以大量地减少矿井的涌水量,深井里的水还能满足周边的居民生活用水供给,真正实现有效的排供结合。同时,预先疏干的深井排水法,还能够使疏干流场形成缓变的状态,从而降低疏干对于生态环境的负面影响。
2.3 利用含水层双层结构的排供结合模式
在水文地质条件中,还存在着一种上强下弱的双层结构含水层。这时可根据双含水层的特点,对上层进行供水,对下层进行排供,从而实现上下分离的两个降落漏斗[4]。
2.4 暗河引流的排供结合模式
这种方式适用于暗河管道充水矿床。此类型矿床周边分布着较多的暗河,通过查明暗河的具体分布位置,对坑道上游的暗河水进行开掘引流,不仅可以减少矿井的涌水量,还能将引流的水用于居民生活及灌溉用水等。
2.5 截流帷幕的排供结合模式
用帷幕灌浆进行截流具有投资大和技术要求高两个特点,因此,需要充分考虑是否符合矿山的经济效益情况,以及矿区所处的水文地质条件是否可行[5]。
3 结语
水文地质矿产疏干与排供结合是符合企业经济效益、社会效益以及经济效益三方共赢的系统工程。尤其是对于水资源特别短缺的地区,排供结合在实现矿产开采作业安全进行的同时,减少了地下水资源的浪费,提升了水资源的利用率,实现了各方利益的最大化,因而需要国家予政策上的支持和鼓励。
参考文献
[1] 武强,赵苏启,孙文洁,等.中国煤矿水文地质类型划分与特征分析[J].煤炭学报,2013(6):901-905.
[2] 李亚军,齐凤霞.霍林河南露天矿地下水疏干方式的探讨[J].中国煤田地质,2006(2):40-42.
[3] 王秀军.涌水量较小矿床疏干方式的探讨[J].内蒙古石油化工,2005(12):42-43.
[4] М.Н.克利缅托夫,М.А扎别伊达,Е.С.格拉德琴科,等.在复杂水文地质条件下开采矿床时竖井周围岩体的疏干方法[J].国外金属矿山,1994(7):68-71.
[5] 张立君.谈水文地质矿产疏干与排供结合[J].黑龙江科技信息,2012(19):208.