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矿区开采诱发的水文地质效应分析

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摘要:矿区开采易引起水文地质变化,对区域矿区结构形成不利影响,阻碍了矿床资源开发与利用。结合工案例,对水文地质不良效应进行总结,提出科学的改造处理方式。

关键词:采矿;水文地质;效应;对策

矿区生产需坚持科学开采机制,按照地质环境变化情况进行调控,才能科学地开发与利用矿区资源。[1]由于矿区开采生产规模不断扩大,区域地质环境也面临着诸多安全风险,不良地质效应对采矿造成诸多危害性。因此,需对该矿井田范围及其周边进行了水文地质调查,基本查明了该区域的水文地质条件及主要水情水害隐患,对预防和减少生产矿井遭受水害威胁提供了依据[2]。

1工程概述

镇艺某矿位于六盘水市城区北西22km,属钟山区汪家寨镇管辖,有公路直达矿区。交通方便。矿区地理坐标:东经104°50′08″~104°54′15″;北纬26°39′48″~26°45′38″。矿区范围由9个拐点圈定,矿区面积0.7422km2。

2区域水文地质概况

镇艺某矿位于长江水系乌江支流上游大河流域区,南西方向靠近地表分水岭。与矿区地下水和地表水直接相关的地表水系为大河[3]。从地质结构布局来看,水文地质层次分布错乱,对实地矿区开采生产造成诸多不利影响,限制了矿区水文地质结构分布,导致区域资源开发与生产达不到预期标准,这些都是矿区生产开采中需要考虑的问题;碎屑岩分布地带多形成侵蚀,剥蚀中低山地貌。在区域水文地质单元上,矿区处于大河边向斜北西翼中段水文地质单元。按照单元布局特点,区域水文地质分布相对稳定,主要平台包括:○1三叠系中统关岭组(T2g)、三叠系下统永宁镇组(T1yn)及二叠系中统茅口组(P2m)碳酸盐岩层,其地下及地表岩溶发育,富含岩溶水;○2三叠系下统飞仙关组(T1f)、二叠系上统龙潭组(P3l)及二叠系中统梁山组(P2l)碎屑岩则含碎屑岩基岩裂隙水、富水性中等至弱。

3矿区开采引起的水文地质效应

3.1老窑透水

据访查,矿区范围内老窑众多,开采历史悠久,但基本上都在1600m水平以上开采,长期开采作业形成了透水区域,这些都是老窖开采过程需要注意的问题,以免水文地质结构受损而引起地质灾害。

3.2地表水

由于顶板厚度较薄,地表水将通过裂隙、顶板冒落带及导水裂隙带等通道直接进入井下,形成矿井涌水。3.3基岩裂隙水采矿活动使围岩体平衡受到破坏产生后生裂隙,其裂隙贯穿某矿层上覆基岩裂隙含水层时,地下水将通过后生裂隙(或断层裂隙、溶裂)直接进入井下,形成矿坑涌水。

4水害综合防治措施

4.1探放水措施

探水眼的布置一般呈放射状布置,中间眼方向为巷道方向:超前距离不得小于30m,岩层中不得小于20m,探眼的数量不得少于3个。我国采矿作业建设步入现代化阶段,构建新型开采水害防治体系是不可缺少的,对区域交通改造起到了关键性作用。由于开采监管体制缺失,矿区开采质量尚未达到理想化标准,阻碍了水害防治工作有序进行。为了更好地开展开采管理工作,必须严格按照水害防治标准进行全面调度,实现质量规划与改造的一体化。

4.2防水措施

必须及时查清矿区及附近地表水系的汇水、渗漏情况,疏水能力和有关水利工程情况,掌握当地历年降水量和最高洪水位资料,建立疏水、防水、排水系统。采矿作业建设关系着区域交通发展水平,必须按照行业标准进行优化控制,才能实现开采质量水平最优化。鉴于早期矿区开采存在的质量隐患,要构建新型开采管理作业机制,为区域交通规划与改造提供保障。因此,开采单位要编制切实可行的水害防治方案,从多个方面展开水害防治改革,发挥监理单位在开采水害防治中的作用。

4.3堵水措施

采用我国GIS和GPS等多系统联合定位检测,同时进一步保障和提高了整个系统检测的安全性、稳定性和可靠性。同时,设计装架检测系统要考虑技术条件,分别设定针对性控制系统作为平台,确保指挥工作的有序进行。为了更好地实现检测人员操控目标,可结合GPS技术构建系统运作平台,对采矿区域地质作业综合调度。井口附近或塌陷区内外的地表水体可能溃入井下,必须采取修筑沟渠、排泄积水等措施。

4.4截水措施

鉴于采矿作业工程病害风险的多发性特点,开采前期要做好采矿作业开采工作,为采矿作业工程改造开采提供科学指导。采矿作业开采水害防治体制建设,不仅关系着矿区项目建设与发展,对整个行业规划改造也具有指导性作用。根据矿井涌水量、突水量及透水量大小,在矿井下修建水仓,截断及缓冲矿井涌水、透水对工作场所的危害。

4.5排水措施

为了更好地开展项目开采任务,必须全面落实水害防治原则,按照行业标准进行优化控制,实现矿区开采与质量规划的一体化发展。对于传统矿区开采存在的问题,要发挥建设单位、开采单位、监理单位等三方面机构作用,构建统一性的开采水害防治平台。井下排水设施保证完好,水仓、水沟及时进行清理。根据设计规范,要求水仓能容纳8小时的正常涌水量,本矿的正常涌水量为40m3/小时,要求水仓容量必须满足生产需要。

5结论

矿区生产是为了更好地开发资源,保持采矿生产作业符合工程建设标准,提高水文地质区域作业水平。由于地质环境特殊性,生态采矿面临着诸多风险隐患,尤其是水文地质效应产生结构性病害,往往诱发地质灾害风险,需要实施综合规划与改造措施,才能增强矿区结构的稳定性。因此,结合实际生产与开发标准,做好水文地质改造建设,才可避免地质效应及风险隐患。

参考文献

[1] 岩溶裂隙水探查方法优化与工程治理研究[J]. 刘人太,李术才,张庆松,张霄,葛颜慧,韩伟伟.  岩土力学. 2011(04)

[2] 潘榖,刘勇,曾献奎,吴吉春.徐州东部废弃矿井地下水流场演化模拟研究[J].水文地质工程地质.2017(02)

[3] 浅层地下水地球化学特征及环境质量评价[J]. 代杰瑞,王存龙,庞绪贵,曾宪东,陈磊,郑伟军.物探与化探. 2012(02)

作者:敖前勇1;卢波1;韩小虎1;张健2;张凤碧2 单位:1.贵州省地矿局一一三地质大队,;2.六盘水市国土资源局钟山分局

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