冬瓜山銅礦床水患治理淺析

任富強

(銅陵有色金屬集團控股有限公司， 安徽銅陵市 244001)

冬瓜山銅礦床水患治理淺析

任富強

(銅陵有色金屬集團控股有限公司， 安徽銅陵市 244001)

簡介了冬瓜山銅礦床開拓過程中發(fā)生的突水事故及處理方案。從水文地質(zhì)條件上分析了突水事故的原因，并對該礦床的防治工作提出了一些建議。

深井開拓;礦井突水;治理方案;冬瓜山銅礦

1 簡述

銅陵冬瓜山礦區(qū)內(nèi)的褶皺構(gòu)造主要為青山背斜，主要斷裂有包村后山斷裂帶、曹山斷裂帶、冬瓜山斷裂帶、青山腳～東獅子山角礫巖帶、大團山西坡破碎帶、白芒山～羊山尖斷裂帶、龍?zhí)梁扑閹?、銅塘沖破碎帶、陰澇～大沖破碎帶等。

冬瓜山礦床含水層主要有龍頭山組、分水嶺組、南陵湖組、棲霞組，前3個含水層分布于礦床的兩側(cè)，為礦區(qū)主要含水層，巖溶發(fā)育，以小溶洞和溶蝕裂隙為主，巖溶發(fā)育下限為－200 m，強巖溶帶位于+10 m標(biāo)高上，破碎帶、裂隙發(fā)育帶和接觸帶附近巖溶發(fā)育。棲霞組含水層為礦床深層含水層，在青山背斜軸部隆起。本礦床內(nèi)該層頂界面最高分布標(biāo)高－380 m，向兩翼延伸至標(biāo)高－1000 m以下，為礦床主礦體直接頂板。巖層延伸平緩，傾角小于30°，在勘探中未見溶蝕現(xiàn)象，構(gòu)造發(fā)育，多被方解石充填，沿脈發(fā)育晶洞、晶簇，勘探鉆進中共有17孔(占總孔數(shù)的21%)19次出現(xiàn)暫時漏(涌)水現(xiàn)象，主要集中于上、下硅質(zhì)附近和棲霞組底部。

2 礦床開拓過程中發(fā)生的突水事故

(1)冬瓜山主井突水淹井。當(dāng)主井井筒下掘到－899 m標(biāo)高時，發(fā)生了突水淹井(瞬時涌水量達1285 m3/h，水壓8 MPa，水溫40℃)，工程被迫停掘。

(2)冬瓜山出風(fēng)井－850 m回風(fēng)道突水淹井。冬瓜山出風(fēng)井下掘到底后，反向施工回風(fēng)道，當(dāng)施工到距井中20 m位置時，淺孔探水至孔深約60～80 cm處，突發(fā)涌水，最大涌水量達500 m3/h，水壓7．9 MPa，水溫 39．6℃，工程被迫停掘。

(3)冬瓜山－790 m回風(fēng)道59～60線突水。在－790 m回風(fēng)道探水施工時出現(xiàn)涌水，涌水量約110～120 m3/h，水壓較高，水溫32℃。

3 突水原因分析與治理

冬瓜山主井淹井屬工作面放炮后揭露較大的導(dǎo)水構(gòu)造裂隙所致。通過拋渣、注漿、構(gòu)筑封水層恢復(fù)井筒的技術(shù)方案，得到有效治理。

冬瓜山出風(fēng)井回風(fēng)道突水屬揭露斷裂破碎帶所致。通過探、治結(jié)合和帷幕注漿，得到有效治理。

3．1 冬瓜山主井深部及其附近水文地質(zhì)條件

從－899 m以下的井筒下掘期間所揭露的巖性特征分析，主井深部及其附近區(qū)域的水文地質(zhì)特征是:陡傾角裂隙或斷層為主要的導(dǎo)水構(gòu)造，層間裂隙是深部地下水的主要賦存空間。另外，棲霞組、船山組、五通組地層之間的換層部位由于假整合面的存在也是導(dǎo)水與賦水的有利空間。由于構(gòu)造裂隙發(fā)育的不均一性和閉合程度的差異性，造成地下水分布嚴(yán)重不均勻。地下水的性質(zhì)屬構(gòu)造裂隙水。

3．2 冬瓜山出風(fēng)井深部及其附近水文地質(zhì)條件

協(xié)調(diào)性是指融合標(biāo)準(zhǔn)既要與現(xiàn)行的《基礎(chǔ)地理信息分類與代碼》及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致，又要與《軍用基礎(chǔ)地理信息要素分類與編碼》及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。為了保證與《基礎(chǔ)地理信息分類與代碼》標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性，融合標(biāo)準(zhǔn)可采用直接引用該標(biāo)準(zhǔn)的方法，以保證無論民用標(biāo)準(zhǔn)進行任何修訂都能與其協(xié)調(diào)一致。為了保證與《軍用基礎(chǔ)地理信息要素分類與編碼》標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性，融合標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)納入覆蓋《軍用基礎(chǔ)地理信息要素分類與編碼》標(biāo)準(zhǔn)的所有要素。

從所掌握的地質(zhì)資料分析，－850 m回風(fēng)道全部處于棲霞組地層中，其巖性為灰?guī)r或大理巖化灰?guī)r。－790 m回風(fēng)道絕大部分處于棲霞組地層中，少量(出風(fēng)井端40 m左右)處于孤峰組地層中，其巖性分別為灰?guī)r或大理巖灰?guī)r、硅質(zhì)頁巖或硅質(zhì)巖。由于地層埋藏深度大，正常情況下灰?guī)r的溶蝕性很差，水文地質(zhì)條件比較簡單，一旦斷裂破碎帶延伸到該層位，就可與淺部含水層溝通，使得直接受淺部含水層的經(jīng)流補給，兩中段兩次突水均是揭露斷裂破碎帶所至，由此使水文地質(zhì)條件變得復(fù)雜。

3．3 冬瓜山主井采取拋渣注漿封底治理技術(shù)

在千米豎井深部，遇高壓(8 MPa)大水(瞬時涌水量1285 m3/h)而淹井，為建井史上所罕見。經(jīng)指揮部研究決定，開展專項治水科研，由長沙礦山研究院牽頭，321地質(zhì)隊、中都礦建公司協(xié)作，成功地實施了深(井)水下(+100～－899 m)拋渣、注漿構(gòu)筑封水層恢復(fù)井筒的技術(shù)方案。經(jīng)多方合作，連續(xù)23 h注入376 m3水泥漿，井筒排水到底后，工作面實測涌水量與淹井前的27 m3/h相接近。拋渣、注漿治理方案工藝簡單、過程難度大、效果可靠。

3．4 冬瓜山－850 m回風(fēng)道突水段帷幕注漿治理

－850 m回風(fēng)道突水量大、壓力高(靜水壓力為7．9 MPa)，為使突水災(zāi)害得到有效的治理，應(yīng)盡快恢復(fù)開拓工程。中南勘察基礎(chǔ)工程總公司、中都礦建公司等單位承接了該工程突水災(zāi)害的治理工作，提出了相應(yīng)的治理方案:從進風(fēng)井一端向出風(fēng)井一端邊探水邊治理逐段推進，最后(50 m)進行突水點導(dǎo)水?dāng)嗔?破碎帶)的帷幕施工。其中－790 m回風(fēng)道共設(shè)計4個探水段，1段帷幕注漿段;－850 m回風(fēng)道共設(shè)計3個探水段，1段帷幕注漿段。帷幕注漿施工結(jié)束后，設(shè)檢查孔1個，對帷幕質(zhì)量進行檢驗，最后施工1個放水孔，實施放水，效果明顯。該治水方案工藝簡單、過程復(fù)雜、堵水效率高。

4 北部礦床防治水工作重要性

冬瓜山礦床北部，特別是63線以北，含水構(gòu)造較發(fā)育且富水性較強。含水構(gòu)造可能切穿礦體上方砂頁巖弱含水層。該處為礦床內(nèi)相對富水的部位，礦坑涌水量中相當(dāng)一部分將來自這里。

冬瓜山主井、出風(fēng)井－850 m回風(fēng)道突水淹井事例說明:深部地下水水頭高，含水構(gòu)造一旦被揭露，由于水壓高、流量大、短時間內(nèi)不易疏干，現(xiàn)場處理難度相對加大。

已施工工程雖然揭露了強導(dǎo)水?dāng)嗔哑扑閹?，但在尚未施工的工程中仍有可能存在大的含水?gòu)造，由于勘探控制程度的限制，目前仍無法對其出水的位置作出準(zhǔn)確推斷。

5 建議

(1)對參與施工的技術(shù)人員和現(xiàn)場作業(yè)人員進行有效的安全教育、安全技術(shù)交底和專業(yè)操作技能培訓(xùn)。

(2)由于60線以北水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性，應(yīng)探、防結(jié)合，以探為本、防為保證。

(3)施工(防治水)過程的每一個環(huán)節(jié)應(yīng)有專人負(fù)責(zé)、嚴(yán)格執(zhí)行探水施工順序，并作好現(xiàn)場記錄，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時匯報并組織處理。

(4)探水、掘進過程中，慎防工作面突水，認(rèn)真落實防、突水措施，制定并實施突水時的應(yīng)急預(yù)案，確保施工人員和礦井安全。

(5)通訊系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)、供需系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、安全線路、安全出口要保持暢通無阻。

［1］ 張湘生．深井高壓大水淹井的拋石注漿封底治理技術(shù)［J］．建井技術(shù)，1994，20(2):1 －4．

［2］ 《采礦手冊》編委會．采礦手冊(第四卷)［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，1990．

［3］ 褚洪濤．我國金屬礦山大水礦床的地下水開采采礦方法［A］．第七屆全國采礦學(xué)術(shù)會議論文集［C］．采礦技術(shù)，2006，6(3):49－52．

［4］ 任富強．冬瓜山銅礦床巖爆淺析［J］．采礦技術(shù)，2010，10(4):41 －42，78．

2010－06－11)

任富強(1952－)，男，安徽安慶人，高級工程師，主要從事礦山測量、采礦技術(shù)與管理工作，Email:fqren@tlys．cn。