復雜水文地質條件對礦山開采順序的影響研究

劉雙艷

（廣西壯族自治區第四地質隊，廣西 南寧 530031）

礦山的開采工作通常伴隨著較多的安全問題，其中開采過程中出現的涌水事故是其中較為常見的問題。這些問題的出現一般和礦山的地質環境因素有較大的關系，因此，礦山的水文地質資料對礦山開采的重要性不言而喻。詳細的礦山水文地質資料可以幫助設計人員進行合理的開采方案設計，有效的減少礦山開采過程中出現的各類問題[1]。

1 了解礦山當地地質狀況

在做礦山開采時，首先要理解礦山當地地質條件，以及所發生的重大事件，以便對后續礦山開采提供幫助。

（1）地形地貌。礦區屬溶蝕構造峰叢谷地峰叢洼地地貌，地形切割較深，海拔一般為400m～600m，最高為529m，谷地標高291m～327m，最低礦區北側282m，相對高差一般100m～240m。低山丘陵間坡谷發育，坡谷一般寬20m～150m，坡度一般10°～30°，局部為80°～90°陡崖，植被覆蓋率達70%。

（2）地層巖性。由地表調查及鉆孔工程揭露，礦區地層較為簡單，上部（蓋層）為上泥盆統融縣組1段～6段地層，巖層傾角7°～15°，巖性主要為灰巖，次為白云巖；局部有中泥盆統東崗嶺組砂礫巖；下部（基底）為寒武系清溪組下段（∈q1）的砂、頁巖，巖層傾角70°～80°，局部倒轉或直立。

2 礦區水文地質條件情況

礦區內的含水巖組劃分為松散巖類孔隙潛水含水巖組、裂隙溶洞水含水巖組和基巖構造裂隙含水巖組。松散巖類孔隙水含水巖組主要分布于詳查區中部以南，由第四系殘坡積層、沖積層組成，水量貪乏～中等，主要為大氣降水補給和河流側向補給。巖溶發育富水的灰巖孔單位涌水量25.45L/s.m，礦井突水點的流量達數百L/s；富水性弱，垂向上以270m標高以下為主，平面上以高山地形為主，表現為帶狀展布谷地兩側高山溶洞發育微弱?；鶐r構造裂隙含水巖組：地表淺部地層主要分布于礦區北側，礦區中部以南主要為基地含水層，為碎屑巖～變質巖裂隙水，主要賦存于寒武系下統清溪組的砂巖、頁巖、硅質巖構造裂隙中，富水性弱。

3 對當地礦山出現的突發事故研究

（1）事故的原因與處理方法。礦山在進行開采工作時在掘進80m后出現第四系含水層，由于出水量較大，施工人員采取各種施工搶救措施無效后，宣布停止開采，在5年后，由另一施工單位接管，采取新型開采技術解決出水問題后，重新開始建設。在進行第二礦洞掘進過程中，礦山發生突水事故，造成淹井事故發生，在淹井事故發生后，施工單位相關專家對出水點附近地質進行重新勘測，認為突水事故的水源為封閉的死水，之后使用潛水泵進行強排工作，但水位下降并不明顯，經專家再次論證后認為，突水事故水源并非死水，而是存在外界補充，之后采取地表注漿封堵的方法，順利恢復礦山正常開采工作。在進行副井掘進時，在掘進深度大約20m處遇到矽卡巖層，由于巖石破碎，施工單位覺得停止掘進工作，并進行開采設計的變更，在掘進深度達100m時，再次出現滲水情況，施工單位決定啟動緊急預案，進行巷道封堵，并對礦洞內進行排水工作，但是排水效果并不理想，礦道內部涌水量較大，施工單位應急措施處理力度不足，再次發生淹井事故。

（2）事故得到的結論。前面兩起事故的出現均因為礦山當地的水文地質資料不準確，導致施工單位對礦山下的地下水認識不足，且施工人員對掘進過程中出現的出水現象沒有進行足夠的重視，幸而兩次事故未造成人員傷亡，但仍導致施工單位產生了較大的經濟損失。

后兩起事故的原因總結為施工單位對礦山當地水量認知不深刻，同時對于破碎帶導水工作認識不足，處理方式不當。在發生二次淹井事故后，施工單位結合第一次事故處理方法，在分析出水原因后進行注漿治水，堵水效果良好。

4 礦山合理開采順序技術路線

結合本文研究案例分析，針對案例地區礦山的開采地質條件，相關技術人員進行細致的研究分析，對當地礦山的安全開采技術方案以及開采措施進行了系統性的攻關。

（1）淺孔留礦-空場嗣后充填采礦法。根據當地礦山的復雜水文地質條件以及巖層穩定性情況，相關研究人員確定采礦方法為組合式采礦法——淺孔留礦-空場嗣后充填采礦法。這種方法具有房柱法的采準布置，充填法的空區處理以及留礦法的落礦技術和出礦技術，如下圖所示。

圖1 淺孔留礦-空場嗣后充填采礦方法

以此次研究礦山為例，對于復雜水文地質條件下的礦山開采順序，以保證礦山開采過程中的安全性，將礦山的富水層，含水層，地質構造以及熔巖帶等情況進行詳細記錄，繪制礦山地區詳細的水文地質圖，并綜合考察當地水文運動規律，為礦山開采施工時進行治水工作提供準確的數據保障。

（2）先探后掘，不探不掘，系統治理。在礦山開采過程中應堅持遵循“先探后掘，不探不掘，系統治理”的施工選擇，保證掘進點和出水點保持大于20m的安全距離，降低涌水事故造成的人身安全問題，并且在進行打炮孔施工時，應在掘進面的各個方位進行超前孔的施工，超前孔長度應為5m以上，以此進行輔助探水工作。施工人員應注意施工面或者其他作業區域的滲水預兆情況，如果發現有滲水危機，必須立刻停止施工作業，分析出現滲水的原因，并針對原因進行安全治理工作，如果滲水情況較為嚴重，應發出警報，并將危險區域的全部工作人員撤離，之后分析滲水原因，采取科學的防治措施。

5 總結

綜上所述，在現階段我國復雜水文地區的礦山開采工作仍存在大量不足，總結來看主要為對礦上當地的水文地質情況沒有全面而系統的認知，并且施工單位的管理制度仍不健全，針對我國復雜水文地質條件下的礦山開采工作，相關工作人員應加強對礦山當地水文地質條件的勘測，并提高相應的開采技術，合理設計開采順序，提高我國復雜水文地區的礦山開采質量和安全。