廣安市華鎣山礦區水文地質特點防治水技術研究

■楊波

（四川省煤炭設計研究院 四川 成都610093）

廣安市華鎣山礦區水文地質特點防治水技術研究

■楊波

（四川省煤炭設計研究院 四川 成都610093）

礦井的不斷開采使采空區面積越來越大、裂隙越來越豐富，地質水文條件更加復雜，由此造成礦井開采中安全事故發生率較高，嚴重影響到礦井的正常開采以及工作人員的生命安全，及時的掌握地質水文特點，并針對性的采取措施做好水害防治已經成為礦井開采的當務之急。本文主要探討的是廣安市華鎣山礦區煤礦水文地質特點與防治水技術要點，全文在具體分析中首先分析了工程概況，其次分析了礦井水文地質的特點，最后分析了礦井防治水技術以及應用效果。

華鎣山煤礦水文地質防治水

礦井開采工作主要是在地下進行，而地下的地質水文條件較為復雜，尤其是近年來，礦井的大量開采，使得礦井開采深度進一步增加，在實際開采中很容易遭遇礦井水害，進而危及工作人員的人身安全，掌握礦井的地質水文特點，能夠針對性的采取防治水技術，避免礦井水害的發生，本文主要就礦井水文地質特點與防治水技術要點分析如下：

1 工程概況

本文以廣安市華鎣山礦區煤礦為例進行分析，該礦區地處揚子地塊四川盆地東陡構造帶西緣，在歷史上，該地區曾經遭受過板塊之間的碰撞、拼接等。廣安市華鎣山礦區受到橫向溝谷的切割影響，徑流排泄條件很好，這些造成了礦區巖溶地區特征明顯，有大量地下暗河的存在，經過初步分析，該地區的最大涌水量和正常涌水量相差數十倍，這些使得該礦區存在著嚴重的礦水災害風險[1]。

2 礦井水文地質特點分析

2.1 地形地貌概述

圖1 含隔水層綜合柱狀示意圖

廣安市華鎣山礦區的地層與山脈走向基本一致，屬于南北走向，但是在間隔5Km—10Km有東西向溝谷的存在，對南北向的山脈產生了切割，東西方向的溝谷發育較好，分水嶺集中在溝谷山頂，因而總體而言，礦區被南北向以及東西向分割成了較多的塊狀區域，其中河谷區域主要是排泄區，形成了一定的水文網絡[2]。

2.2 氣候條件

廣安市華鎣山礦區屬于亞熱帶溫濕氣候，雨季主要集中在5— 10月，年降雨量可達1156.9mm—1538.4mm，全年約有一半屬于陰雨天氣，全年氣溫最高可達37.5℃，最低氣溫達到零下1.7℃，年平均相對濕度可達86.0%。

2.3 礦區含水層分析

地下的含水層較為復雜，含水層出露地形高度以及溝谷切割的深度使得不同位置的地下含水層水位標高存在差異，在含水層的水位方面，山脊水位較高，河谷岸邊以及山坡位置的水位標高較低，含水層位置主要集中在長興組以及茅口組灰巖，隔水層主要集中在龍潭組，圖1所示即為含隔水層綜合柱狀示意圖，其中長興組灰巖石的平均厚度可到193.33m[3]。

2.4 礦區充水途徑以及主要特征

礦區充水途徑主要有：（1）巖溶通道，礦區的灰巖發育完整，而且存在大量的裸露地表，屬于礦井充水的一個重要途徑，不同巖溶通道之間沒有水力聯系，因而對應的充水特征也存在差異，部分通道在降雨后短時間內可出現涌水，但是在停止降雨后，即可疏干，部分通道則極易出現突水事故，危害較大；（2）構造通道，斷層、軸部、裂縫構造以及褶皺兩翼均屬于構造通道，根據地質水文條件資料，構造通道中的斷層帶是礦井的主要充水途徑，具有導水性以及富水性，褶皺的轉折部位存在著應力集中，因而在彎折部位容易出現層間分離，形成礦區的充水通道；（3）封閉不良的鉆孔，礦區勘察過程中存在著大量的鉆孔，如果鉆孔本身的封閉不良，則極易通過鉆孔形成含水層之間的水力通道，造成水源鄉礦井的導入，進而引發礦區水害[4]；（4）采空區，礦井開采時間較長，在開采完成后會形成較多的采空區，采空區能夠使得不同含水層形成匯聚，而且存在著較大的突水可能性，極易與其他的含水層形成充水通道，對礦井區產生影響；（5）采動裂縫通道，礦區開采作業過程中，會產生一定的震動，造成巖層頂板或者是底部的震動，巖石原有的應力狀態遭到破壞，嚴重的可產生變形破壞，并形成一定的裂縫通道，裂縫通道可作為充水通道之一。上述通道均可作為礦道中的充水通道，進而影響到礦井的安全[5]。

3 礦井防治水技術要點分析

在明確礦井水害的主要通道后，經進一步分析，礦井水害的來源主要有大氣降水、巖溶水、采空區水以及地表水等。掌握礦井水源以及礦井水害通道可進一步為礦井防治水進行分析：

3.1 強化礦區的監測預報

圖2 水害危險源監測預報體系建設示意圖

對礦區的相關危險源進行實時監測，首先就是對礦區降雨的監測，建立礦區實時降雨監測系統，從而快速掌握降雨時間以及降雨量；其次就是對礦區重要參數的監測，比如：水流量、水溫變化、水體水壓等，這些重要參數的監測能夠進一步為礦區水害防治提供參考，保證數據的可靠性、準確性和實時性；最后就是重視相關資料的研究，礦區的地質水文條件、地質具體構造、巷道施工資料等，這些資料的深入研究能夠為礦區水害的防治提供理論指導。實時有效的礦區監測預報是進行水害防治的基礎，也是保證安全操作的前提，圖2所示即為水害危險源監測預報體系建設示意圖[6]。

3.2 水害防治與勘探技術的有機結合

在明確地質水文條件的基礎上，可根據工程特點，采用先進的勘探技術對水害通道進行勘探分析，比如：地質雷達法、瞬變電磁法以及直流電法。這些勘探技術能夠將礦區中的斷層、巖溶富水區以及構造帶等極易形成水通道的位置進行勘察，從而發現異常，根據勘察的異常情況制定出對應的防治措施，提高礦井水害防治的針對性。將潛在的水通道通過對應的處理措施進行防控。

3.3 水害防控效果的評價分析

在掌握地質水文條件的基礎上，通過采取措施進行水害防控，而對水害防控效果的檢測評價能夠進一步明確防控效果，避免防控不到位造成的防控失敗，由于該礦區的巖溶結構以及裂縫結構存在較大差異，單一的疏水效果效果并不一定能夠達到預期效果，根據實際情況在水害防治過程中可采用疏水鉆孔、井下設置出水點以及輸水巷道等方法，從而及時將礦井中的水分疏送出去，對于突水點，可采用注漿封堵的方法進行綜合治理，此外，還可通過注漿方法對巖溶破碎帶、陷落柱等進行防治。在防治措施采用后，可通過物探方法對實際的防治效果進行檢驗，根據檢測結果進一步作出判斷分析。

3.4 建立在基礎防護上的綜合防護

在防水過程中不僅要重視基礎性的防護基礎，更應該根據實際情況采用綜合性的防護技術，比如：在掘進工作面過程中設置可靠的報警電話，容易出現突水位置設置高位避難硐室等。綜合性的防護能夠更好地發揮基礎防護作用。

4 結束語

礦井水害防治是保證礦井安全生產的基礎，本文在分析地質水文特點的基礎上，通過采取全面的、多角度的水害防治技術，明顯的降低了礦井生產中水害的事故率，保證了礦井的安全生產。

[1]張紅偉.礦井水文地質特點與防治水技術探討 [J].中小企業管理與科技 (下旬刊), 2014(06).

[2]李志明.大采深高承壓礦井水文地質條件及防治水技術 [J].煤炭科學技術,2010 (09).

[3]牛建華.水文地質條件復雜礦井防治水技術研究 [J].陜西煤炭,2013(06).

[4]閆章立,王國果,魯大華.水文地質條件極復雜礦井底板灰巖承壓水防治技術分析 [J].中州煤炭,2014(11).

[5]雷才國,曹善華,郭平.華鎣山礦區龍灘煤礦水害因素分析評價 [J].現代礦業,2011 (03).

[6]張文忠,朱明誠.華鎣山煤田溶蝕裂隙治理技術研究 [J].遼寧工程技術大學學報 (自然科學版),2015(09).

圖3 巴仁扎拉格成礦元素品位變化曲線（ZKY3-03）

4 礦床成因初探

4.1 成礦物質來源

富含稀有稀土放射性元素的堿性花崗巖漿為成礦提供了充足的物質來源，巖漿演化的晚期，巖漿富含氣液和稀有稀土放射性元素，在巖體頂部形成蝕變和稀有稀土放射性元素礦床。

4.2 控礦構造條件

寶爾錦扎拉格東西向與北北東向的深大斷裂帶交匯部位是堿性花崗巖漿運移的通道，而寶爾錦短軸背斜是其良好的定位空間。

4.3 含礦流體的性質

含礦巖體含有大量的晶洞和螢石、易解石細脈，說明熔體溶液含有大量的揮發份，對礦體中石英礦物中的包體作了均勻法測溫，其結果為286～420℃。其中見有三相包體中的固體似NaCl正方形晶體，可見成礦溶液具有堿性和偏堿性殘漿性質。在成礦早期，金屬元素多與F、Cl、H2O、O2等絡英離子形式遷移，晚期氣成熱液階段，稀有稀土放射性元素大多呈化合物遷移。成巖成礦介質的酸堿度直接影響稀有稀土放射性元素的沉淀，在東礦體的上部，SiO2酸性揮發份增多，上部偏微酸性，下部具微堿性。因此，礦體下部鈰族稀土含量與釔族稀土含量的比值大于礦體上部兩組元素含量的比值。

4.4 成礦作用

巴仁扎拉格礦床的成因當屬巖漿晚期分異交代型原生鈮礦床。據含礦巖體的蝕變及礦化特征分析，花崗巖漿的演化過程直接控制稀有稀土放射性元素的成礦作用，巖漿結晶期即開始成礦。巖漿結晶晚期K2O+Na2O>Al2O3，屬堿性過飽和，鈾和大量揮發份聚集在巖體上部，伴隨壓力的降低，含礦溶液向微酸性演化，在自變質交代作用階段成礦。該成礦作用階段是礦床的主要成礦階段。巖漿后期熱水溶液階段，主要表現為圍巖中或早期結晶的母巖體中形成了細脈狀、網脈狀微細螢石脈、方解石脈及石英脈，同時生成少量的黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦。

4.5 礦床成因類型

初步認為該礦床的成因屬巖漿晚期分異交代型原生鈮礦床。

參考文獻

[1]內蒙古巴仁扎拉格礦區鈾礦普查 [R].核工業二八O研究所，2013年.

[2]馮守忠援2000援內蒙古巴爾哲堿性花崗巖稀有稀土礦床地質特征及成因探討援火山地質與礦產，21(2)：137-142

F407.1[文獻碼]

1000-405X（2016）-12-42-2

楊波（1981～），男，本科，高級工程師，研究方向為煤礦設計及地堪。