礦床疏干與排供結合

董 晛

(山西省煤炭地質水文勘查研究院，山西太原 030006)

礦床水文地質調查的核心任務，就是預測礦井涌水量，探討開采前后礦床水文地質條件的變化規律，為礦床疏干設計、預測突水和保護礦區環境提供資料，在實際工作中，礦床的綜合評價、設計和施工是同時進行的。礦床疏干主要是為了采礦安全、提高工效和降低成本，采用經濟和技術上合理的各種工程措施，對涌入井巷或威脅安全的各種水源進行排除或控制等科學管理的工作。但是，礦床疏干過程中，會破壞地下供水水源，使地下水文地質環境惡化。因此，礦床疏干在保證礦井安全生產首要任務的同時，還要在經濟和技術上進行綜合考慮，在保護地下水文地質環境的同時，不斷加強地下礦井水的綜合利用，減少水資源的流失［1］。因此，實現排供結合意義重大。特別是山西省，山區較多，缺水嚴重，礦床疏干，加劇了礦區周邊的缺水問題，實行排供結合，在滿足礦井建設生產的同時，又能夠合理利用地下水資源，保護地下水文地質環境地質。在實際礦井生產建設中，礦床疏干與排供結合相輔相成，密不可分。

1 礦床疏干的主要方法

礦床疏干是一項具有引發矛盾性質的工作。采礦過程中，為了防止礦井突水，總是希望最徹底或盡量多地排除可能進入井巷和威脅采礦的各種水源，結果必將破壞當地天然水資源平衡，減少供水量和惡化環境。從供水和保護環境出發，盡可能地提供更多的地下水資源，防止天然地質環境惡化。因此，合理地進行礦床疏干是兼顧采礦、供水和保護地質環境、合理利用礦井水的統籌性工作。常見的礦床疏干治水的方法有防水法、疏水法和防滲法。

1.1 防水法

防水法就是指防治降水、地表水與潛水流入礦區的方法，主要目的是減少礦井涌水量。防治匯集與排除礦區范圍內降水形成的地表徑流，最常用的措施是填堵井下進水通道，匯集礦區內原分布的水體并排;有時也通過修筑邊緣排水溝等地表防、排水工程，攔截外圍流入的降水漫流、地表水和淺部潛水，并引出礦區之外。礦區地表水體的處理通常采用隔離水體，如修筑水體防滲層、敷設排水管道等;不允許水體存在時，可采用移河措施。

1.2 疏水法

疏水法主要是針對充水水源進行疏干或降壓，確保采礦安全的方法。包括預先疏干、并行疏干和探放水。1)預先疏干。主要適用于水文地質條件復雜的大水礦床。有兩情況:a.有些井巷在開挖過程中，需要通過強含水層或者高壓水威脅的地段，這種情況可在地表打深孔預先疏干強含水層區域或降低高壓水頭，當井巷挖通，并封閉該含水層后，停止疏干，允許原含水層恢復充水或原水壓;b.當開采礦床的直接頂底板含水或直接頂底板雖有一定厚度的隔水層，但間接充水層水壓過高，有突水的危險，可通過地表預先疏干或降壓的方法，達到在安全條件下采礦的目的，且不允許被疏干的地下水位或降低的水壓恢復。隨著開采范圍的擴大，仍可用原地表疏干方式，不斷外擴預先疏干范圍，或停止原地表預先疏干，改在井巷內布置各種疏干措施，繼續進行預先疏干［2］。2)并行疏干。并行疏干就是在采礦的同時進行的疏干工作，專業性較強，發生在采礦工作之前。可分為:a.通過預先疏干完成任務后，可在井巷或露天礦場內設置各種排水設施，在采礦的同時，進行疏干;b.有些礦井水文地質條件相對簡單，不需要預先疏干，只要在采礦的過程中進行并行疏干即可，同時為了確保采礦安全，疏干時須對預測的強水源或有突水的危險地段，進行超前探水與放水。自始至終只進行并行疏干。

1.3 防滲法

防滲法主要用于恢復已淹井巷涌水量過大或有突水威脅，又有適合條件的大水礦區。對這類礦區用疏水法會破壞地表水資源、引起地面塌陷和增大排水費用等。防滲法的實質就是，通過在地下注漿使其形成不透水體，以此切斷井巷進水通道，從而隔絕涌水水源，大量減少礦井涌水量。其工程投資多、工程量大、周期長，但在水文地質條件合適情況下，往往會起到顯著的阻水作用，取得良好的經濟效益［2］。

2 礦床疏干與排供結合

有些大水礦床的主要充水含水層，也是礦區周邊區域主要供水水源。大水礦床的疏干，首要任務就是保證礦井安全生產，同時通過排供結合，合理利用水資源，實現雙贏。

2.1 利用礦坑水的排供結合模式

礦井在早期勘探與設計中時通常是不會考慮排供結合的問題。由于井水受到不同程度的污染和排水量不夠穩定等缺點，使目前大水礦床井水的利用率非常低，山西大部分煤礦礦井水利用率僅為30%左右［3］?？梢詫⒌V坑水用于水質要求不高的農業灌溉和與礦產資源開發利用有關的洗礦、發電、煉焦等行業;若要用于居民生活等，則需要進行凈化處理。

2.2 預先疏干的排供結合模式

在所有礦床疏干方法中，最理想的方法是地表深井排水的預先疏干，其優點是:a.通過深井排水，可大大減少礦井涌水量［4］;b.深井可滿足礦區周邊職工和居民用水，排出的深井水還可用于其他用途，從而實現真正的排供結合。此外，根據礦山開采規模的發展，漸進式的優化深井排水量，使疏干流場處于緩變狀態，可減弱疏干對環境的負面影響，如地面巖溶塌陷的規模，同時也可減少水中泥沙含量，保護水質。

2.3 利用含水層雙層結構的排供結合模式

在一些礦井水文地質調查中，頂板充水圍巖是上強下弱的雙層含水結構，中間有相對隔水層，中間隔水層相對穩定。采用隔水層上部強含水段供水，下部弱含水段疏干的排供模式，能夠出現上下分離的兩個降落漏斗。

2.4 暗河引流的排供結合模式

有些礦床屬于暗河管道充水礦床，礦區周邊河流分布多，當礦床處于暗河管道下游時，可將坑道上游的暗河水進行引流，用于農田水利，居民生活用水等，同時開掘引流減少了礦坑的涌水量。

2.5 截流帷幕的排供結合模式

由于帷幕注漿的投資大，有一定的技術難度，考慮供水需求程度的同時，還要考慮礦山的經濟效益，特別是水文地質條件的可行性。按隔水帷幕的作用與規模可分為帷幕封口截流和帷幕圈閉截流。如焦作演馬莊煤礦，1964年一次突水淹井，突水來自直接充水層石炭系La薄層灰巖，距底板下20 m，但供水層是通過斷層聯系的下伏厚層中奧陶灰巖強含水層，與煤盆地邊緣L8上覆的第四系含水層，兩者均為主要供水水源。在查明上述水文地質條件的基礎上，利用帷幕注漿隔離L8灰巖與其上下供水層的水力聯系，恢復被淹井保護供水水源，礦井恢復后的涌水量減少［5］。

3 結語

礦床疏干與排供結合是一項可持續發展的系統工程，特別是水資源短缺的地區，在保證采礦安全的同時，實行礦床疏干與排供結合，既能起到降低礦井涌水量的作用，又能提高礦井水的利用率。但是，在現實中，絕大部分煤礦只顧眼前利益，為了追求利益最大化，只注重礦床疏干，忽視了排供結合的重要性。因此，要實現礦井疏干與排供結合，還需要政策上的大力支持，加大宣傳力度，減少地下水資源的浪費。

［1］張立君.談水文地質礦產疏干與排供結合［J］.黑龍江科技信息，2012(8)：29.

［2］張躍生，周長松.雙柳煤礦礦井開采充水條件分析及防治對策［J］.地下水，2012(91)：45-46.

［3］李亞軍，齊鳳霞.霍林河南露天礦地下水疏干方式的探討［J］.中國煤田地質，2006(2)：26.

［4］王秀軍.涌水量較小礦床疏干方式的探討［J］.內蒙古石油化工，2005(1)：36-37.

［5］張義之.新浦磷礦礦床疏干設計與實踐［J］.化工礦物與加工，1992(3)：69.