1、安微省某矿区水文地质条件分析毛则飞(安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院 安徽 蚌埠 2 3 3 0 0 0)作者简介毛则飞(1 9 8 6年),汉,男,浙江常山本科,工程师,专业方向:水工环。摘 要 本文以安徽省某矿区为例,分析了该矿区的水文地质条件,充分了解矿区水文地质条件对矿山安全的重要影响,论述了矿区水文地质条件对于采矿安全的重要性,其中矿坑突水对采矿作业有较大影响。以期为相关技术工作和生产作业提供参考。关键词 安微省某矿区;水文地质条件;分析 引言从矿井的基础特征,重、特大涌水量情况来看,近6年以来安徽省矿区每年在重、特大突(透)、涌水事故中总排水量高达7 5.1 81 08m3。根据
2、调查研究显示,排水量最大的矿区一般情况下产生的涌水量在1 0 0 0 m3/h左右。而在我国南方地区,由于受到季节性降雨的影响,矿区每年最大涌水量可达到一般情况下涌水量的3倍,部分水文地质环境较差的矿区涌水量能够达到5 0 0 0 m3/h,少数矿区最大涌水量甚至能够达到惊人的5 6 0 0 m3/h。受夏季强降雨影响,在连续降雨情况下的矿区最大涌水量与一般情况下的涌水量有较大的差异。主要原因是过于富集的大气降水不断补充地表水,汇入地下水生态循环系统,进而导致处于整个水文地质环境当中的矿区含水量不断增加。保证地质结构的相对稳定性与建立相对稳定的含水层是保障矿区安全的基础。如若在建设施工过程当中
3、对原有矿区的地质结构造成破坏,则会促使深层矿坑当中积聚大量的地下水,进而导致矿坑当中出现突水问题。同时结合该矿区的实际情况来看,在矿床区域中往往会产生熔岩冲水情况,在地下水长时间的侵蚀作用下会逐渐消磨地下矿床,长期的水流冲刷会导致矿床中的泥沙淤积量逐渐增多,从而导致矿床的耐损程度下降并加快地下水的渗透造成矿井淹没事故,同时会对原有的矿井地质结构造成相应程度的破坏,因此定期排水成为了一项重要的安全保障措施。面对在采矿工作中存在的各种特殊因素影响,为实现更加稳定的采矿发展,需要进一步研究不同地质环境下的矿区特征,并做好相应的安全处理,从而才能够有效避免出现严重的矿区安全事故。1.矿区概况为了能够结
4、合实际对影响采矿安全的水文地质条件进行全面分析,本文将结合在江淮一带的某矿区生产活动进行深入探讨,结合实例精准分析在矿区作业当中水文地质条件对于安全生产工作的影响。该矿区位于江淮一带的丘陵山脉地带,地处高差相对较小的地理环境当中,矿区最高点处位于北部山丘,高程为8 2.6 m,矿区最低点高程为2 6.4 m,地表水发育较为丰富,处于沟渠与池塘分布较为集中的环境中,具有天然的水体地势。淮河距离该矿区1 0 k m位置,最高洪水位置标高为2 1.8 7 m,水位最低标高为1 0.6 3 m,矿区整体处于亚热带季风气候当中,四季分明,环境温度较为适中,雨量集中,冬季降雨较少,年平均降雨量达到9 5
5、3.2 2 mm2。根据气象部门的气象资料显示,该矿区当中的年降雨蒸发量平均达到2 0 1 6.3 5 mm,如图1所示,为该矿区环境当中的年降雨以及蒸发量的柱状图。该区域的气候条件决定了在该矿区生产过程中会有大量的地表径流水量以及地下水渗透量,造成较为严峻的水文地质条件,因此需要积极分析在这样的地质条件下对采矿安全产生的影响。图1如图2所示为该矿区的交通位置图。基于实际情况分析,该矿区所处位置交通便利,与交通干道以及铁路干道等相邻,在矿区内充斥着四通八达的道路,并紧邻各个不同的矿井,同时与安徽市内的各公路之间形成了紧密连接的效果。该矿区位于长江中下游低山水文地质单元,地下水主要分布于月山河谷
6、-石门湖盆地内。按照含水介质工作区内地下水划分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水以及岩溶水。220DOI:10.16631/15-1331/p.2022.06.013图2 矿区交通位置图1.1松散岩类孔隙水含水层含由第四系全新统坡积、冲积亚砂土夹砂及砂砾层透镜体组成,砂砾石含水层厚11 5 m,马山口局部地段可达1 8 m。局部含粘土层,呈双层结构。钻孔单位涌水量0.0 2 70.1 8 2 L/sm,渗透系数0.2 4 6 3.2 1 5 m/d,矿化度小于0.5 g/L,为H C O3-C a型水。1.2基岩裂隙水1.2.1碎屑岩类裂隙水含水层由中三叠统铜头尖组粉砂岩、月山组上段含钙质粉砂岩等组
7、成,总厚大于1 7 0 0 m。裂隙较发育,但多闭合而连通性差,一般含水极弱或不含水,风化带及局部张性裂隙密集带富水性稍好。钻孔单位涌水 量 一 般 为0.0 3 60.0 4 3 L/sm,渗 透 系 数0.0 2 80.0 3 4 m/d。矿化度小于0.5 g/L,为HC O3-C a或HC O3-M g型水。1.2.2岩浆岩类裂隙水含水层由燕山期闪长岩和闪长玢岩组成。闪长岩(月山岩体)裂隙一般不发育,风化带裂隙较发育。钻孔单位涌水量为0.0 0 10.0 6 7L/sm,渗透系数0.0 0 0 30.0 4 1 m/d,坑下各中段均揭露该层,其中在中部及西部裂隙不发育,一般干燥无水,仅探
8、矿孔揭露有涌水点,单个水点(孔)水量一般均小于5 0 0 m3/d;东部风化较强,在-3 4 0 m、-4 0 0 m探矿巷道闪长岩风化带中揭露裂隙水,水清而较稳定,-3 4 0 m中段涌水量为1 0 0 0 m3/d,-4 0 0 m中段为1 5 0 0 m3/d。闪长玢岩(总铺岩体)分布于工作区东部外围,为工作区东部相对隔水边界。1.3岩溶水1.3.1碳酸盐岩裂隙岩溶水对当前矿区含水层的实际分布情况进行实地考察后作出分类。在实际中可以将其分为月山组中段以及下段两层含水层以及南陵湖组含水层。其中,对月山组中段位置附近的含水层进行深度研究,其组成部分主要是包括2 0 m厚度的角粒状大理石岩层结
9、构,破碎的地层发育岩溶裂隙,具有较为良好的连通性表现且分布相对较为均匀。一般情况下,呈现出明显的小溶孔岩溶状态,且局部存在着2 0%孔隙率的溶洞。月山组下段位置附近主要由白云至大理岩构成了含水层,且其厚度均匀,经过测量,能够达到6 0 m状态。该层裂隙一般不发育,岩溶仅局部发育,岩溶形态主要为小溶孔、溶隙,溶洞少见。富水性弱;南陵湖组(T1n)含水层:由三叠系下统南陵湖组中厚层大理岩组成,厚度大于4 2 0 m。该层岩溶裂隙在南部发育,向北随埋深的增加逐渐减弱。富水性中等强,但不均匀。钻孔单位涌水量0.0 0 51.2 3 6L/sm,渗透系数0.0 0 31.3 2 1 m/d。1.3.2碎
10、屑岩夹碳酸盐岩裂隙岩溶水含水层由中三叠统月山组上段钙质粉砂岩夹不纯大理岩组成,厚4 3 m。裂隙岩溶较发育,岩溶发育深度一般在-2 8 0 m以上,局部深达-4 0 0 m。工作区钻孔见溶洞率2 5%,矿体附近埋藏较深,未见溶洞,局部可见溶孔。富水性弱中等。钻孔单位涌水量0.1 5 40.3 1 5 L/sm,渗透系数0.0 3 40.5 2 0 m/d,矿化度小于0.5 g/L,浅部为HC O3-C a型水,深部为S O4HC O3-C aM g型水。2.水文地质条件对于采矿安全的影响安徽省某矿产富水系数平均值为2.0 4 m3/t,即1 t矿产能够产生2.0 4 m排水量,为安徽省富水系数
11、平均值较大的矿区。安徽省大多数的矿区水文地质环境最严重的问题条件就是富水值往往大于平均值2.0 4 m3/t。包括安徽省在内的数据报告,对于安徽省现阶段在各个矿区当中所产生的实际排水量进行综合对比统计计算约为7 11 08m3,其中安徽省的矿区每年的实际排水量大多数的情况下超过2亿,在安徽省的矿区用水当中能够占比8 3%,其中排水量最大的矿区数值能够高达91 08m3。此外,在全省范围内,共 有 超 过6 0处 的 矿 产 的 正 常 涌 水 量 超 过1 0 0 0 m3/h,其中超过正常涌水量1 0 0 0 m3/h的矿区数量超过8个。以地下开采形势对矿井水文地质类型划分,正常涌水量需要小
12、于4 9 0 0 m3/h,最大涌水量不能够超过5 4 9 9 m3/h,否则将会产生严重的涌水危险,影响到矿井作业安全的同时促使矿井呈现出相对较为严重的地质损害。以该矿区作为主体,为了进一步研究在矿区当中320 水文地质、环境地质、工程地质的水文地质环境对于采矿安全的影响,需将矿区划分为三段进行深入普查,开展相应的抽水试验,进一步保障在矿井当中的地下水能够建立在更为精准的勘测工作当中。将矿区分为西段矿、中段矿以及东段矿,经过各方数据的普查之后,在夏季雨水较为集中的阶段对中段矿井进行抽水实验,能够保障获取到的地下水结果能够符合地下水渗透矿井时的数据参数,因此,在实验当中的抽水情况如下表所示。在
13、4 5.97 2.7 2m时孔径1 1 0mm,孔深在7 2.7 22 6 5.6 5 m时孔径9 1 mm,裸孔。静水位埋深1 5.6 6 m,降深8.5 4 m,观测孔Z K 9 2 0间距1 9 0 m,最大降深6 c m观测孔,Z K 1 3 2 0间距1 9 4 m,最大降深4 c m。抽水延续时间5 6h水量0.4 5m/h,q=0.0 1 5 L/(sm)。Z K 3 0 4孔抽水试段 孔径:孔深5 6.3 47 1.0 1 m时孔 径1 1 0mm,孔深7 1.0 12 2 0.2 4m时孔径9 1 mm,裸孔。静水位埋深3 m。基于在这样的实验数据表明,在矿区当中分布的地下水
14、实际情况各有不同,需要矿井单位全面掌控相应的数据才能够选取最为科学合理的矿井位置开展安全采矿工作6。表1富实验采集数据日期参数7月1 6日7月2 0日8月1 1日8月2 0日抽水孔Z K 1 3 2 0Z K 9 2 8Z K 1 1 0 8Z K 3 3 0 6抽水深度7 2.2 7 m1 9 0 m2 2 0.2 4 m2 5 5 m孔径 9 1 mm 1 1 0 mm 2 0 0 mm 1 1 0 mm单孔涌水量1 2 7 4 m3/h 3 5 8 m3/h3 4 0 m3/h 1 2 9 0 m3/h3.解决水文地质影响控制采矿安全3.1施工前全面勘测具体来讲,需要在采矿前对该矿区当中
15、的实际地形资料以及相关天气气象资料进行收集整理,相关技术人员能够在实地进行走访观测,根据地表河流的水位以标准的2 5 m进行判断,降雨分布的情况夏季小于3 0 0 mm,冬季小于5 0 mm,确定矿区当中的地下水分布情况4。检测矿区内包括降雨量集中的夏季以较为干旱的冬季当中的地表水变化,进一步和掌握在矿区当中的矿井最高开采深度情况,矿井地下水较为集中的部位的实际疏导情况,总结形成较为全面且科学的勘测工作,有效避免地下水对于矿井的侵蚀以及水害情况的发生,保障后续的采矿工作能够建立良好的安全基础保障之上5。科学合理选择矿井位置,并对井下水位以及水量分布进行估计,结合先进技术设备绘制矿井结构图,并根
16、据实际施工状况不断优化施工方案,经过层层交流协商,做好排水应急预案处理。面对在采矿中可能基于涌水出现的滑坡、泥石流等自然灾害问题等做好预防与善后处理。3.2设计防治工程在构建采矿方案的过程中,需要综合矿区的水文地质条件以及可能发生的自然灾害等问题,综合性的分析开采中可能会出现的各种状况,保障矿区顺利开展采矿作业,制定有效的监控防范举措,并制定高效的防治措施。通过构建危险事故预警系统,结合数据检测设备以及监控系统,通过对矿区作业中的相关数据进行采集分析,若在实际作业过程中发现数据异常,则需要及时对矿区当前状况进行集中检查,从而寻找到可能发生危险的点位,并及时加以处理。构建排洪渠,确保在矿区中出现严重的涌水问题也能够第一时间中完成排放处理,避免引发矿井安全事故。同时注重规范性的开采,避免以伞形矿坑进行开采,并做好矿井通风处理,才能够有效降低基于水文地质对矿井作业安全产生的影响。结束语通过对安徽省煤矿水文地质情况进行研究,发现其存在着涌水量相对较大的问题,在一定程度上影响到矿区作业的生产安全。基于这样的问题,则需要通过在作业前做好详细的勘探工作,并设计防治工程,从而降低水文地质对矿区安全产生
