礦山建設(shè)中水文地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)

吳吉虎

【摘 要】隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)能源的需求量不斷加大，礦產(chǎn)資源開采量的增加，礦山建設(shè)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。在礦山建設(shè)中最重要的就是安全生產(chǎn)的問題，一旦有地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，直接威脅作業(yè)中的礦工的生命安全，還會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。隨著礦山安全事故的層出不窮，安全生產(chǎn)成為礦山建設(shè)的重點(diǎn)問題，對(duì)水文地質(zhì)災(zāi)害的防治越來越重視。

【關(guān)鍵詞】礦山建設(shè)；水文地質(zhì)；災(zāi)害防治

引言

為了滿足經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展對(duì)能源的需求，我國的資源開采量不斷增加，礦山建設(shè)的數(shù)量和規(guī)模不斷加大，特別是煤礦的需求量的加大，使得礦產(chǎn)開采運(yùn)行速度加快。

伴隨著開采量的增加，安全生產(chǎn)的問題也成為全社會(huì)共同關(guān)注的問題。水文地質(zhì)勘探是礦區(qū)建設(shè)和開采運(yùn)行的基礎(chǔ)工作，做好水文地質(zhì)勘探工作對(duì)發(fā)現(xiàn)水文地質(zhì)方面的問題，及時(shí)采取措施防范和規(guī)避十分有利，是預(yù)防礦區(qū)發(fā)生水文地質(zhì)災(zāi)害的基本保障。

一、礦區(qū)水文地質(zhì)勘探的必要性分析

我國地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，水文地質(zhì)受多方面因素的影響，為了礦井建設(shè)的安全施工和安全投入運(yùn)行，必須對(duì)礦區(qū)進(jìn)行水文地質(zhì)的勘探，了解礦區(qū)的基本水文地址特征，從而有針對(duì)性的制定水文地質(zhì)的防范方案，設(shè)計(jì)與水文地質(zhì)特征相適應(yīng)的礦井建設(shè)。

水文地質(zhì)勘探的準(zhǔn)確性和全面性是礦井建設(shè)和運(yùn)行的技術(shù)政策、分類指導(dǎo)的有效依據(jù)。對(duì)礦區(qū)進(jìn)行水文地質(zhì)看唐是礦井對(duì)地下水進(jìn)行有效防治的基礎(chǔ)，具有舉足輕重的關(guān)鍵地位，可以說水文地質(zhì)勘探工作的質(zhì)量直接關(guān)系著礦井防治水工作的質(zhì)量。

只有對(duì)地下水文地質(zhì)的情況及其變化規(guī)律進(jìn)行掌握，才能及時(shí)的采取有效的措施，真正的做到防患于未然，使工作具有目的性。礦區(qū)水文地質(zhì)勘探技術(shù)是建立在地質(zhì)學(xué)科、地球物理勘探學(xué)科、巖土工程學(xué)科等多種學(xué)科的基礎(chǔ)之上的，隨著其不斷的融合和發(fā)展，最終形成獨(dú)立的學(xué)科并在實(shí)踐中不斷地發(fā)展完善。

二、礦山建設(shè)中水文地質(zhì)災(zāi)害的常見類型

傳統(tǒng)的水文地質(zhì)勘探中通過抽水試驗(yàn)、電測(cè)井等技術(shù)對(duì)灰?guī)r含水性的變化進(jìn)行勘探，但是并沒有取得理想的效果。這是由于勘探方法有限，得到資料和數(shù)據(jù)不全面造成的。

鉆孔水位只是表示的混合水位，沖洗液的量也是混合的消耗量，得到的是綜合的結(jié)果，比較籠統(tǒng)，缺乏詳細(xì)的資料，無法對(duì)巖層鉆孔內(nèi)含水量及其變化規(guī)律準(zhǔn)確的反映出來。通過鉆孔進(jìn)行抽水試驗(yàn)，不僅耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，而且鉆孔抽水?dāng)?shù)量有限，很多礦區(qū)都是混合抽水，試驗(yàn)資料有限，無法為含水層和隔水層的劃分方面提供充分的、可靠的依據(jù)。

1、因地下水位變化引起的地質(zhì)災(zāi)害

礦山建設(shè)完工進(jìn)行開采時(shí)，礦井很有可能會(huì)接觸到地下的蓄水溶洞或者地下暗河，這樣巷道內(nèi)就很可能涌進(jìn)地下水，甚至?xí)心嗌秤窟M(jìn)巷道中來。

如果礦井有透水?dāng)鄬踊蛘吡芽p存在，地表徑流的水流夾雜沉積物和泥沙涌進(jìn)巷道，造成巷道的堵塞，甚至?xí)?duì)巷道中作業(yè)的礦工人員造成安全威脅，將礦井中進(jìn)行開采作業(yè)的機(jī)器設(shè)備損壞或者掩埋，更嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致礦山發(fā)掘系統(tǒng)癱瘓。因?yàn)檫@種災(zāi)害無法事先預(yù)測(cè)，突發(fā)性極強(qiáng)，而且破壞力大，會(huì)造成非常嚴(yán)重的后果。

2、礦體內(nèi)含有的易燃物質(zhì)引起的地質(zhì)災(zāi)害

礦體內(nèi)可能會(huì)含有易燃的氣體，如甲烷等。礦井深度不斷增加的過程中，受地?zé)岬挠绊懢畠?nèi)的溫度不斷上升，硫的含量也逐漸增加。

礦工在此種條件下進(jìn)行開采作業(yè)，除了對(duì)自身的健康度具有一定的影響，如果井內(nèi)通風(fēng)條件不好，易燃?xì)怏w不斷地增加積累，如果井內(nèi)溫度過高就極容易引起爆炸的發(fā)生，后果不堪設(shè)想。

尤其是在煤礦的礦井中，瓦斯爆炸的事故屢見不鮮，帶來的后果也極為嚴(yán)重。但是此種地質(zhì)災(zāi)害是具有預(yù)見性的，只要做好日常管理的維護(hù)工作，采取恰當(dāng)?shù)念A(yù)防措施，就可以在很大程度上降低此種災(zāi)害的發(fā)生率。

3、巖土層變形引起的地質(zhì)災(zāi)害

礦山在投入使用一段時(shí)間后，采空的礦體必須對(duì)其進(jìn)行支撐，以防止其發(fā)生塌陷。特別是在淺度埋藏的礦區(qū)，采空的礦體極易發(fā)生塌陷，必須對(duì)開采完畢的礦體及時(shí)的進(jìn)行支撐和回填。

近年來，淺表煤礦發(fā)生地面塌陷時(shí)有發(fā)生，不僅影響地面建筑的安全性，影響礦區(qū)居民的正常生活，而且會(huì)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。在對(duì)礦區(qū)進(jìn)行開發(fā)時(shí)，通常會(huì)引爆礦脈周圍的巖石，因此事先都會(huì)對(duì)礦區(qū)地質(zhì)情況進(jìn)行勘測(cè)選擇起爆點(diǎn)。

但是如果勘測(cè)的數(shù)據(jù)發(fā)生誤差，就會(huì)影響起爆點(diǎn)的準(zhǔn)確性，巖石在引爆的過程中如果成噴射狀的爆破，會(huì)對(duì)井下進(jìn)行開采作業(yè)的工人帶來安全威脅。

三、礦山建設(shè)中水文地質(zhì)災(zāi)害防治的基本原則

無論是在進(jìn)行礦山建設(shè)的過程中，還是礦井投入生產(chǎn)運(yùn)行的過程中，受到地下水的影響是常見的狀況，具有一定的普遍性。地下水的揭露對(duì)礦井生產(chǎn)具有不利的影響，輕者影響開采進(jìn)度，破壞礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境，重者會(huì)造成礦井發(fā)生水文地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)礦工的生命財(cái)產(chǎn)帶來威脅的同時(shí)還會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上的巨大損失。

礦井透水的災(zāi)害屢見不鮮，使得水文地質(zhì)災(zāi)害的防治越發(fā)重要。因此，礦山建設(shè)必須遵循科學(xué)發(fā)展、規(guī)范建設(shè)、關(guān)愛生命、安全生產(chǎn)的基本原則，對(duì)地下水的類型、分布、變化規(guī)律和特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的勘探和檢測(cè)，全面了解礦區(qū)地下水的基本情況，合理設(shè)計(jì)，嚴(yán)格施工，全方位的采取各種防治方法。

四、礦山建設(shè)中水文地質(zhì)災(zāi)害的防治技術(shù)

1、綜合物探技術(shù)。

綜合物探技術(shù)結(jié)合了地震預(yù)測(cè)技術(shù)和電法勘探技術(shù)，主要對(duì)礦區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和礦井水的問題進(jìn)行勘探。綜合物探技術(shù)操作起來方便快捷，成本投入低。

在使用物探技術(shù)對(duì)礦區(qū)進(jìn)行水文地質(zhì)勘探時(shí)，可以將礦區(qū)的高分辨率三維地震數(shù)據(jù)體的作用充分發(fā)揮，在根據(jù)獲取的鉆孔資料對(duì)采礦的目的層的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行細(xì)致的分析，從而建立起系統(tǒng)的、完整的地層構(gòu)造的立體圖像。

同時(shí)配合電法勘探技術(shù)對(duì)礦區(qū)地下水的儲(chǔ)存情況、分布情況、巖溶裂隙的程度進(jìn)行深入的研究和分析，達(dá)到對(duì)地下構(gòu)造的隔水層厚度和導(dǎo)水性了解的目的。

2、水文地質(zhì)災(zāi)害防治的具體要求

要達(dá)到理想的防治效果，就必須秉持科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。

首先，豎井工程的建設(shè)要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)工藝要求進(jìn)行施工，施工前做好地質(zhì)勘察工作，全面了解井筒的地質(zhì)條件，對(duì)地下水的基本情況進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)井筒涌水發(fā)生的可能性及涌水量的大小。

其次對(duì)于主體井巷的建設(shè)在施工前應(yīng)該根據(jù)水文地址勘察的結(jié)果編制水文平面圖和剖面圖，制定詳細(xì)的地質(zhì)說明書。施工期間做好水文地質(zhì)的研究和跟蹤工作，根據(jù)水文地質(zhì)條件的變化及時(shí)對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行修改。

再次，在對(duì)已知的含水層或?qū)畼?gòu)造揭露之前利用探水孔對(duì)其位置和厚度進(jìn)行預(yù)先的探知，根據(jù)探知結(jié)果結(jié)合具體的實(shí)際條件和工程要求制定合理的措施進(jìn)行預(yù)防。

在鉆孔開孔5米的范圍之內(nèi)巖體的強(qiáng)度與完整性滿足探水孔孔口管的預(yù)埋及預(yù)埋后可能需要注漿時(shí)安全承載需要。如果巖體具有良好的完整性，而且涌水量不大、分散的含水層，可使用普通的鑿巖及直接對(duì)巖體進(jìn)行淺孔探水。

3、礦山水文地質(zhì)災(zāi)害的防治技術(shù)。

（1）采用排氣壓入密水泥漿方式水平或仰視探水注漿孔埋設(shè)孔口管工藝。

在豎井建設(shè)進(jìn)行鉆深孔進(jìn)行探水或注漿埋設(shè)孔口關(guān)的工藝多采用先將水泥灌入到孔內(nèi)，然后再向孔內(nèi)送入孔口管進(jìn)去的方法。這種工藝的弊端在于管體和孔壁之間存在一定的間隙，很難做到真正的無縫，要最大程度減小間隙，就需要采取反復(fù)壓漿的方法，操作起來非常繁瑣，又難以保證施工安全。現(xiàn)今采用排氣壓入濃密水泥漿方式，可以從根本上解決這一問題，且抗?jié)B性良好。

（2）鉆孔加裝特殊的防突防噴裝置。

鉆孔的防突防噴裝置是高壓頂水鉆進(jìn)安全控制最核心的器材。多年的實(shí)踐證明如果單純利用鉆機(jī)的液壓卡盤進(jìn)行防突控制，效果并不理想，無法滿足安全防突的需要。如果在鉆孔過程中鉆具突出鉆孔，就會(huì)引起安全事故的發(fā)生。

現(xiàn)今新開發(fā)的異徑防突器，在鉆桿上進(jìn)行加裝，可以在一千米的高度的水頭壓力下安全的進(jìn)行深孔探水。防噴的控制措施是在高壓閥門前端安裝自伸縮式孔口封閉器、高壓閥門與孔口管之間安裝四通管、高壓閥及減壓器。經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，此種防突訪噴裝置使用效果良好，極大的提高了鉆孔的安全性。

結(jié)束語

綜上所述，在礦山的建設(shè)過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些地質(zhì)問題。這些現(xiàn)象會(huì)給礦山的建設(shè)帶來很大的危害。

為了保證礦山的安全生產(chǎn)，必須要對(duì)地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行分析研究，以便保證礦產(chǎn)建設(shè)生產(chǎn)過程中的安全。

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