基于矿山水文地质特征研究水害的防治措施

2019-02-09樊波

世界有色金属 2019年6期

樊波

（昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南昆明 650000）

矿山安全问题始终是矿山公司管理层和广大一线职工共同关注的焦点，近年来关于矿山突水事故的报道屡见不鲜，其中既有客观方面原因，如地质灾害等，更多的则是主管方面的原因，如预测预报工作未及时开展、水害特征识别能力不强等。为了杜绝矿山水害事故的发生，最基础的工作就是要结合矿区自然环境，开展水文地质特征的调查与分析，查明可能引起水害的原因，进而通过实际工作提高预防能力，一来是最大限度的降低水害发生，二来也能够在发生水害事故后，采取有效应对措施，将损失降到最低。

1 矿区水文地质条件分析

（1）地表水。在基岩裸露区大气降水可以直接补给基岩地下水，不过其补给量十分有限；大气降水主要补给第四系孔隙潜水，然后再转补给老空水或通过基岩风化裂隙、冒裂裂隙渗入矿井浅部的采空区。矿井范围无常年性地表水体，故地表水不是矿井充水水源。仅在洪峰期，地表洪流对浅部采巷有少量充水作用，但其时间短暂，充水量非常微少。

（2）地下水。奥陶系中统溶裂隙含水层(中等含水层)。矿区东部有出露，岩性主要为石灰岩、角砾状灰岩、泥灰岩等，岩溶裂隙发育程度随埋深的增加而逐渐趋弱，一般浅埋区富水性强。区内水力坡度为2.66‰，石炭系上统太原组砂岩裂隙及岩溶裂隙含水层(弱含水层)。裂隙发育相对成熟，为地下水渗透提供了良好条件，导致矿山地下水容易富集，是发生矿山水害的一方面重要原因。

（3）水文环境。矿山坡度较大，加上表面植被较为完好，因此一般降水会有大部分被地表植被留存，并转化为地下水。同时，受到矿山岩层发育的影响，这部分地下水也容易渗漏导致矿坑涌水量增加，有明显的季节性变化。另外在一些塌陷的矿坑中，也会因为积水留存而导致水害发生概率上升。

（4）水化学特征。根据取样分析结果，矿区地表水矿化程度偏低，属于中水；但是地下水的矿化程度则相对较高，并且从性质上来说属于硬水，含有较多的镁离子、钙离子等。从酸碱性上来看，矿区水呈弱酸性，PH值大约在5.5～6.5之间。

2 矿山水害因素分析

（1）自然降水。该矿山所在区域为典型的季风气候，夏季雨水较为集中，在雨水较多的月份，地表水和地下水丰富，并且在一些塌陷区形成了积水。同时，结合前期地质勘查结果可知，矿山位于断裂构造带上，岩层裂隙发育成熟，这就为地表水及浅层地下水的渗透提供了条件，导致矿坑充水，不仅影响了矿山作业的顺利开展，而且也带来了严重的安全隐患。

（2）采空区积水。该矿山的开采年限较长，受到矿山地质结构等方面因素的限制，矿山内部采空区数量较多，其中一些由于开采效率低下、效益不好已经废弃。目前仍在使用的一些采场，也存在排水系统不完善等问题，这些都会增加采空区积水的概率。例如，在废弃的巷道中，受到地下水汇集作用，巷道中充满了地下水。这些地下水由于长期无法排干，逐渐渗透进入到其他的新巷道中，容易引发突水事故。

3 矿山水害的防治措施

（1）严格按照相关规范和原则开展水害防治。考虑到矿山水害的突发性和严重危害性，要求管理部门必须要结合矿山实际情况和安全生产需要，制定完善的《矿山水文地质规程》、《矿山防治水工作条例》，从而为现场水害的提前预防和应急处理提供必要的指导。对于这些规范文件，还应当尽快落实下去，切实提高现场作业人员的安全意识和应对能力。例如要定期开展矿山水害模拟演练，通过这种方式切实提高矿山工作人员识别突水征兆、有效处置突水灾害的能力。

（2）加强组织领导，提高水害防控能力。矿山水害的预防和治理，不仅是一项技术性极强的工作，而且还离不开矿山管理人员的高度重视和组织领导，以确保水害防治工作能够在统筹规划下顺利开展。要重点做到以下几方面工作：首先，落实管理责任，实行“矿山水害防治第一责任人”机制，以矿长作为第一负责人，统筹做好矿山水害防治工作。同时，成立“矿长-中层管理-班长”三级管理体系，确保水害防治工作能够有条不紊的开展下去。中层管理人员要负责对部门制定的一些条例、制度的落实情况，进行定期的检查和监督。

（3）运用现代技术手段做好预测预报工作。矿山水害具有突发性的特征，因此做好提前的预测预报就显得十分必要。要重视现代技术手段的灵活运用，例如安排专人定期对矿区的线路、设备等进行检查，以便于动态掌握其工作情况，如果有安全隐患或质量问题可以第一时间发现，确保了矿山各项作业活动的安全开展。另外，要加强对矿井涌水量的检测，一旦发现涌水量异常，需要立即查明原因，并实施应对方案。建立水害自动报警机制，可以第一时间识别异常情况并发出警报，一方面可以提醒一线职工尽快撤离，确保人员安全，另一方面也有利于技术人员排查水害隐患，将损失降到最低。

（4）根据水害类型做到针对性的防治。因为矿山水文地质的差异，导致矿山水害的类型也不尽相同，这就需要在落实水害防治工作时，也要坚持针对性的原则，用更低的成本，取得最优的水害防治效果。对于地表水，需要进一步完善地面排水系统，根据矿山所在区域的气候条件，提前在雨季到来之前，检查一遍地面排水系统是否完好，如果有堵塞等问题，要提前进行故障排除，以确保排水系统顺利运行。对于断层问题引起的水害，需要结合前期勘查结果，在采掘过程中避开断层。如果不能避开，也需要采取安全技术措施，保证矿山作业安全。

（5）帷幕注浆堵水。矿山防治水方法一般分为三种，即疏、堵、避，实际应用中往往采用一种方法为主，其它方法辅助的综合防治方案。近年来，岩溶金属矿床防治水技术发展很快。地面帷幕注浆是在矿区主要进水方向采用系列钻孔注浆的方法，用一定的压力将浆液材料压到含水层的岩溶裂隙中，经固结后减少裂隙的体积和过水断面，以截断地下水进入矿坑的补给源。帷幕建成后，可拦截矿区侧向径流补给，预计能减少矿坑85%以上的涌水量，节省大量排水费用。