廣安市華鎣山礦區(qū)水文地質(zhì)特點(diǎn)防治水技術(shù)研究

■楊波

（四川省煤炭設(shè)計(jì)研究院 四川 成都610093）

廣安市華鎣山礦區(qū)水文地質(zhì)特點(diǎn)防治水技術(shù)研究

■楊波

（四川省煤炭設(shè)計(jì)研究院 四川 成都610093）

礦井的不斷開(kāi)采使采空區(qū)面積越來(lái)越大、裂隙越來(lái)越豐富，地質(zhì)水文條件更加復(fù)雜，由此造成礦井開(kāi)采中安全事故發(fā)生率較高，嚴(yán)重影響到礦井的正常開(kāi)采以及工作人員的生命安全，及時(shí)的掌握地質(zhì)水文特點(diǎn)，并針對(duì)性的采取措施做好水害防治已經(jīng)成為礦井開(kāi)采的當(dāng)務(wù)之急。本文主要探討的是廣安市華鎣山礦區(qū)煤礦水文地質(zhì)特點(diǎn)與防治水技術(shù)要點(diǎn)，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(zhì)的特點(diǎn)，最后分析了礦井防治水技術(shù)以及應(yīng)用效果。

華鎣山煤礦水文地質(zhì)防治水

礦井開(kāi)采工作主要是在地下進(jìn)行，而地下的地質(zhì)水文條件較為復(fù)雜，尤其是近年來(lái)，礦井的大量開(kāi)采，使得礦井開(kāi)采深度進(jìn)一步增加，在實(shí)際開(kāi)采中很容易遭遇礦井水害，進(jìn)而危及工作人員的人身安全，掌握礦井的地質(zhì)水文特點(diǎn)，能夠針對(duì)性的采取防治水技術(shù)，避免礦井水害的發(fā)生，本文主要就礦井水文地質(zhì)特點(diǎn)與防治水技術(shù)要點(diǎn)分析如下：

1 工程概況

本文以廣安市華鎣山礦區(qū)煤礦為例進(jìn)行分析，該礦區(qū)地處揚(yáng)子地塊四川盆地東陡構(gòu)造帶西緣，在歷史上，該地區(qū)曾經(jīng)遭受過(guò)板塊之間的碰撞、拼接等。廣安市華鎣山礦區(qū)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(qū)巖溶地區(qū)特征明顯，有大量地下暗河的存在，經(jīng)過(guò)初步分析，該地區(qū)的最大涌水量和正常涌水量相差數(shù)十倍，這些使得該礦區(qū)存在著嚴(yán)重的礦水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)[1]。

2 礦井水文地質(zhì)特點(diǎn)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(qū)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(duì)南北向的山脈產(chǎn)生了切割，東西方向的溝谷發(fā)育較好，分水嶺集中在溝谷山頂，因而總體而言，礦區(qū)被南北向以及東西向分割成了較多的塊狀區(qū)域，其中河谷區(qū)域主要是排泄區(qū)，形成了一定的水文網(wǎng)絡(luò)[2]。

2.2 氣候條件

廣安市華鎣山礦區(qū)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(dá)1156.9mm—1538.4mm，全年約有一半屬于陰雨天氣，全年氣溫最高可達(dá)37.5℃，最低氣溫達(dá)到零下1.7℃，年平均相對(duì)濕度可達(dá)86.0%。

2.3 礦區(qū)含水層分析

地下的含水層較為復(fù)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(biāo)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(biāo)高較低，含水層位置主要集中在長(zhǎng)興組以及茅口組灰?guī)r，隔水層主要集中在龍?zhí)督M，圖1所示即為含隔水層綜合柱狀示意圖，其中長(zhǎng)興組灰?guī)r石的平均厚度可到193.33m[3]。

2.4 礦區(qū)充水途徑以及主要特征

礦區(qū)充水途徑主要有：（1）巖溶通道，礦區(qū)的灰?guī)r發(fā)育完整，而且存在大量的裸露地表，屬于礦井充水的一個(gè)重要途徑，不同巖溶通道之間沒(méi)有水力聯(lián)系，因而對(duì)應(yīng)的充水特征也存在差異，部分通道在降雨后短時(shí)間內(nèi)可出現(xiàn)涌水，但是在停止降雨后，即可疏干，部分通道則極易出現(xiàn)突水事故，危害較大；（2）構(gòu)造通道，斷層、軸部、裂縫構(gòu)造以及褶皺兩翼均屬于構(gòu)造通道，根據(jù)地質(zhì)水文條件資料，構(gòu)造通道中的斷層帶是礦井的主要充水途徑，具有導(dǎo)水性以及富水性，褶皺的轉(zhuǎn)折部位存在著應(yīng)力集中，因而在彎折部位容易出現(xiàn)層間分離，形成礦區(qū)的充水通道；（3）封閉不良的鉆孔，礦區(qū)勘察過(guò)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(guò)鉆孔形成含水層之間的水力通道，造成水源鄉(xiāng)礦井的導(dǎo)入，進(jìn)而引發(fā)礦區(qū)水害[4]；（4）采空區(qū)，礦井開(kāi)采時(shí)間較長(zhǎng)，在開(kāi)采完成后會(huì)形成較多的采空區(qū)，采空區(qū)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(duì)礦井區(qū)產(chǎn)生影響；（5）采動(dòng)裂縫通道，礦區(qū)開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一定的震動(dòng)，造成巖層頂板或者是底部的震動(dòng)，巖石原有的應(yīng)力狀態(tài)遭到破壞，嚴(yán)重的可產(chǎn)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(jìn)而影響到礦井的安全[5]。

3 礦井防治水技術(shù)要點(diǎn)分析

在明確礦井水害的主要通道后，經(jīng)進(jìn)一步分析，礦井水害的來(lái)源主要有大氣降水、巖溶水、采空區(qū)水以及地表水等。掌握礦井水源以及礦井水害通道可進(jìn)一步為礦井防治水進(jìn)行分析：

3.1 強(qiáng)化礦區(qū)的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)

圖2 水害危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)體系建設(shè)示意圖

對(duì)礦區(qū)的相關(guān)危險(xiǎn)源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，首先就是對(duì)礦區(qū)降雨的監(jiān)測(cè)，建立礦區(qū)實(shí)時(shí)降雨監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，從而快速掌握降雨時(shí)間以及降雨量；其次就是對(duì)礦區(qū)重要參數(shù)的監(jiān)測(cè)，比如：水流量、水溫變化、水體水壓等，這些重要參數(shù)的監(jiān)測(cè)能夠進(jìn)一步為礦區(qū)水害防治提供參考，保證數(shù)據(jù)的可靠性、準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性；最后就是重視相關(guān)資料的研究，礦區(qū)的地質(zhì)水文條件、地質(zhì)具體構(gòu)造、巷道施工資料等，這些資料的深入研究能夠?yàn)榈V區(qū)水害的防治提供理論指導(dǎo)。實(shí)時(shí)有效的礦區(qū)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)是進(jìn)行水害防治的基礎(chǔ)，也是保證安全操作的前提，圖2所示即為水害危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)體系建設(shè)示意圖[6]。

3.2 水害防治與勘探技術(shù)的有機(jī)結(jié)合

在明確地質(zhì)水文條件的基礎(chǔ)上，可根據(jù)工程特點(diǎn)，采用先進(jìn)的勘探技術(shù)對(duì)水害通道進(jìn)行勘探分析，比如：地質(zhì)雷達(dá)法、瞬變電磁法以及直流電法。這些勘探技術(shù)能夠?qū)⒌V區(qū)中的斷層、巖溶富水區(qū)以及構(gòu)造帶等極易形成水通道的位置進(jìn)行勘察，從而發(fā)現(xiàn)異常，根據(jù)勘察的異常情況制定出對(duì)應(yīng)的防治措施，提高礦井水害防治的針對(duì)性。將潛在的水通道通過(guò)對(duì)應(yīng)的處理措施進(jìn)行防控。

3.3 水害防控效果的評(píng)價(jià)分析

在掌握地質(zhì)水文條件的基礎(chǔ)上，通過(guò)采取措施進(jìn)行水害防控，而對(duì)水害防控效果的檢測(cè)評(píng)價(jià)能夠進(jìn)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(qū)的巖溶結(jié)構(gòu)以及裂縫結(jié)構(gòu)存在較大差異，單一的疏水效果效果并不一定能夠達(dá)到預(yù)期效果，根據(jù)實(shí)際情況在水害防治過(guò)程中可采用疏水鉆孔、井下設(shè)置出水點(diǎn)以及輸水巷道等方法，從而及時(shí)將礦井中的水分疏送出去，對(duì)于突水點(diǎn)，可采用注漿封堵的方法進(jìn)行綜合治理，此外，還可通過(guò)注漿方法對(duì)巖溶破碎帶、陷落柱等進(jìn)行防治。在防治措施采用后，可通過(guò)物探方法對(duì)實(shí)際的防治效果進(jìn)行檢驗(yàn)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)一步作出判斷分析。

3.4 建立在基礎(chǔ)防護(hù)上的綜合防護(hù)

在防水過(guò)程中不僅要重視基礎(chǔ)性的防護(hù)基礎(chǔ)，更應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況采用綜合性的防護(hù)技術(shù)，比如：在掘進(jìn)工作面過(guò)程中設(shè)置可靠的報(bào)警電話，容易出現(xiàn)突水位置設(shè)置高位避難硐室等。綜合性的防護(hù)能夠更好地發(fā)揮基礎(chǔ)防護(hù)作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

礦井水害防治是保證礦井安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)，本文在分析地質(zhì)水文特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)采取全面的、多角度的水害防治技術(shù)，明顯的降低了礦井生產(chǎn)中水害的事故率，保證了礦井的安全生產(chǎn)。

[1]張紅偉.礦井水文地質(zhì)特點(diǎn)與防治水技術(shù)探討 [J].中小企業(yè)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(zhì)條件及防治水技術(shù) [J].煤炭科學(xué)技術(shù),2010 (09).

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

[4]閆章立,王國(guó)果,魯大華.水文地質(zhì)條件極復(fù)雜礦井底板灰?guī)r承壓水防治技術(shù)分析 [J].中州煤炭,2014(11).

[5]雷才國(guó),曹善華,郭平.華鎣山礦區(qū)龍灘煤礦水害因素分析評(píng)價(jià) [J].現(xiàn)代礦業(yè),2011 (03).

[6]張文忠,朱明誠(chéng).華鎣山煤田溶蝕裂隙治理技術(shù)研究 [J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)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(zhì)來(lái)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(zhì)來(lái)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(gòu)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(yùn)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(zhì)

含礦巖體含有大量的晶洞和螢石、易解石細(xì)脈，說(shuō)明熔體溶液含有大量的揮發(fā)份，對(duì)礦體中石英礦物中的包體作了均勻法測(cè)溫，其結(jié)果為286～420℃。其中見(jiàn)有三相包體中的固體似NaCl正方形晶體，可見(jiàn)成礦溶液具有堿性和偏堿性殘漿性質(zhì)。在成礦早期，金屬元素多與F、Cl、H2O、O2等絡(luò)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(zhì)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(fā)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?jī)山M元素含量的比值。

4.4 成礦作用

巴仁扎拉格礦床的成因當(dāng)屬巖漿晚期分異交代型原生鈮礦床。據(jù)含礦巖體的蝕變及礦化特征分析，花崗巖漿的演化過(guò)程直接控制稀有稀土放射性元素的成礦作用，巖漿結(jié)晶期即開(kāi)始成礦。巖漿結(jié)晶晚期K2O+Na2O>Al2O3，屬堿性過(guò)飽和，鈾和大量揮發(fā)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(zhì)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(xiàn)為圍巖中或早期結(jié)晶的母巖體中形成了細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀微細(xì)螢石脈、方解石脈及石英脈，同時(shí)生成少量的黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦。

4.5 礦床成因類(lèi)型

初步認(rèn)為該礦床的成因?qū)賻r漿晚期分異交代型原生鈮礦床。

參考文獻(xiàn)

[1]內(nèi)蒙古巴仁扎拉格礦區(qū)鈾礦普查 [R].核工業(yè)二八O研究所，2013年.

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

F407.1[文獻(xiàn)碼]

1000-405X（2016）-12-42-2

楊波（1981～），男，本科，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)槊旱V設(shè)計(jì)及地堪。