冬瓜山铜矿床水患治理浅析

任富强

(铜陵有色金属集团控股有限公司， 安徽铜陵市 244001)

冬瓜山铜矿床水患治理浅析

任富强

(铜陵有色金属集团控股有限公司， 安徽铜陵市 244001)

简介了冬瓜山铜矿床开拓过程中发生的突水事故及处理方案。从水文地质条件上分析了突水事故的原因，并对该矿床的防治工作提出了一些建议。

深井开拓;矿井突水;治理方案;冬瓜山铜矿

1 简述

铜陵冬瓜山矿区内的褶皱构造主要为青山背斜，主要断裂有包村后山断裂带、曹山断裂带、冬瓜山断裂带、青山脚～东狮子山角砾岩带、大团山西坡破碎带、白芒山～羊山尖断裂带、龙塘湖破碎带、铜塘冲破碎带、阴涝～大冲破碎带等。

冬瓜山矿床含水层主要有龙头山组、分水岭组、南陵湖组、栖霞组，前3个含水层分布于矿床的两侧，为矿区主要含水层，岩溶发育，以小溶洞和溶蚀裂隙为主，岩溶发育下限为－200 m，强岩溶带位于+10 m标高上，破碎带、裂隙发育带和接触带附近岩溶发育。栖霞组含水层为矿床深层含水层，在青山背斜轴部隆起。本矿床内该层顶界面最高分布标高－380 m，向两翼延伸至标高－1000 m以下，为矿床主矿体直接顶板。岩层延伸平缓，倾角小于30°，在勘探中未见溶蚀现象，构造发育，多被方解石充填，沿脉发育晶洞、晶簇，勘探钻进中共有17孔(占总孔数的21%)19次出现暂时漏(涌)水现象，主要集中于上、下硅质附近和栖霞组底部。

2 矿床开拓过程中发生的突水事故

(1)冬瓜山主井突水淹井。当主井井筒下掘到－899 m标高时，发生了突水淹井(瞬时涌水量达1285 m3/h，水压8 MPa，水温40℃)，工程被迫停掘。

(2)冬瓜山出风井－850 m回风道突水淹井。冬瓜山出风井下掘到底后，反向施工回风道，当施工到距井中20 m位置时，浅孔探水至孔深约60～80 cm处，突发涌水，最大涌水量达500 m3/h，水压7．9 MPa，水温 39．6℃，工程被迫停掘。

(3)冬瓜山－790 m回风道59～60线突水。在－790 m回风道探水施工时出现涌水，涌水量约110～120 m3/h，水压较高，水温32℃。

3 突水原因分析与治理

冬瓜山主井淹井属工作面放炮后揭露较大的导水构造裂隙所致。通过抛渣、注浆、构筑封水层恢复井筒的技术方案，得到有效治理。

冬瓜山出风井回风道突水属揭露断裂破碎带所致。通过探、治结合和帷幕注浆，得到有效治理。

3．1 冬瓜山主井深部及其附近水文地质条件

从－899 m以下的井筒下掘期间所揭露的岩性特征分析，主井深部及其附近区域的水文地质特征是:陡倾角裂隙或断层为主要的导水构造，层间裂隙是深部地下水的主要赋存空间。另外，栖霞组、船山组、五通组地层之间的换层部位由于假整合面的存在也是导水与赋水的有利空间。由于构造裂隙发育的不均一性和闭合程度的差异性，造成地下水分布严重不均匀。地下水的性质属构造裂隙水。

3．2 冬瓜山出风井深部及其附近水文地质条件

协调性是指融合标准既要与现行的《基础地理信息分类与代码》及相关标准协调一致，又要与《军用基础地理信息要素分类与编码》及相关标准协调一致。为了保证与《基础地理信息分类与代码》标准的协调性，融合标准可采用直接引用该标准的方法，以保证无论民用标准进行任何修订都能与其协调一致。为了保证与《军用基础地理信息要素分类与编码》标准的协调性，融合标准应纳入覆盖《军用基础地理信息要素分类与编码》标准的所有要素。

从所掌握的地质资料分析，－850 m回风道全部处于栖霞组地层中，其岩性为灰岩或大理岩化灰岩。－790 m回风道绝大部分处于栖霞组地层中，少量(出风井端40 m左右)处于孤峰组地层中，其岩性分别为灰岩或大理岩灰岩、硅质页岩或硅质岩。由于地层埋藏深度大，正常情况下灰岩的溶蚀性很差，水文地质条件比较简单，一旦断裂破碎带延伸到该层位，就可与浅部含水层沟通，使得直接受浅部含水层的经流补给，两中段两次突水均是揭露断裂破碎带所至，由此使水文地质条件变得复杂。

3．3 冬瓜山主井采取抛渣注浆封底治理技术

在千米竖井深部，遇高压(8 MPa)大水(瞬时涌水量1285 m3/h)而淹井，为建井史上所罕见。经指挥部研究决定，开展专项治水科研，由长沙矿山研究院牵头，321地质队、中都矿建公司协作，成功地实施了深(井)水下(+100～－899 m)抛渣、注浆构筑封水层恢复井筒的技术方案。经多方合作，连续23 h注入376 m3水泥浆，井筒排水到底后，工作面实测涌水量与淹井前的27 m3/h相接近。抛渣、注浆治理方案工艺简单、过程难度大、效果可靠。

3．4 冬瓜山－850 m回风道突水段帷幕注浆治理

－850 m回风道突水量大、压力高(静水压力为7．9 MPa)，为使突水灾害得到有效的治理，应尽快恢复开拓工程。中南勘察基础工程总公司、中都矿建公司等单位承接了该工程突水灾害的治理工作，提出了相应的治理方案:从进风井一端向出风井一端边探水边治理逐段推进，最后(50 m)进行突水点导水断裂(破碎带)的帷幕施工。其中－790 m回风道共设计4个探水段，1段帷幕注浆段;－850 m回风道共设计3个探水段，1段帷幕注浆段。帷幕注浆施工结束后，设检查孔1个，对帷幕质量进行检验，最后施工1个放水孔，实施放水，效果明显。该治水方案工艺简单、过程复杂、堵水效率高。

4 北部矿床防治水工作重要性

冬瓜山矿床北部，特别是63线以北，含水构造较发育且富水性较强。含水构造可能切穿矿体上方砂页岩弱含水层。该处为矿床内相对富水的部位，矿坑涌水量中相当一部分将来自这里。

冬瓜山主井、出风井－850 m回风道突水淹井事例说明:深部地下水水头高，含水构造一旦被揭露，由于水压高、流量大、短时间内不易疏干，现场处理难度相对加大。

已施工工程虽然揭露了强导水断裂破碎带，但在尚未施工的工程中仍有可能存在大的含水构造，由于勘探控制程度的限制，目前仍无法对其出水的位置作出准确推断。

5 建议

(1)对参与施工的技术人员和现场作业人员进行有效的安全教育、安全技术交底和专业操作技能培训。

(2)由于60线以北水文地质条件的复杂性，应探、防结合，以探为本、防为保证。

(3)施工(防治水)过程的每一个环节应有专人负责、严格执行探水施工顺序，并作好现场记录，发现异常应及时汇报并组织处理。

(4)探水、掘进过程中，慎防工作面突水，认真落实防、突水措施，制定并实施突水时的应急预案，确保施工人员和矿井安全。

(5)通讯系统、通风系统、排水系统、运输系统、供需系统、供电系统、提升系统、安全线路、安全出口要保持畅通无阻。

［1］ 张湘生．深井高压大水淹井的抛石注浆封底治理技术［J］．建井技术，1994，20(2):1 －4．

［2］ 《采矿手册》编委会．采矿手册(第四卷)［M］．北京:冶金工业出版社，1990．

［3］ 褚洪涛．我国金属矿山大水矿床的地下水开采采矿方法［A］．第七届全国采矿学术会议论文集［C］．采矿技术，2006，6(3):49－52．

［4］ 任富强．冬瓜山铜矿床岩爆浅析［J］．采矿技术，2010，10(4):41 －42，78．

2010－06－11)

任富强(1952－)，男，安徽安庆人，高级工程师，主要从事矿山测量、采矿技术与管理工作，Email:fqren@tlys．cn。