铜绿山矿井下裂隙水防治与利用工程

周科礼 熊国雄

(大冶有色金属股份有限公司铜绿山矿)

铜绿山矿井下裂隙水防治与利用工程

周科礼 熊国雄

(大冶有色金属股份有限公司铜绿山矿)

通过对采场充水因素的分析，得出地面露采南坑采空区积水和含水层的水为矿体裂隙水主要来源，针对矿井充水水源和充水通道的发育状况，采用储水巷道方案防治水害，并回收利用水资源，降低用水成本，同时提出地面治水、井下探放水和带压开采防治等措施，取得了良好的效果。

裂隙水 充水因素 储水巷道 水害防治 综合利用

铜绿山矿-305 m中段I3矿体裂隙水量较大，是井下安全生产的重大威胁。初步认为出水孔的裂隙竖向延展已经与地表露天坑贯通，裂隙水平方向延展目前尚不清楚。雨季裂隙渗水量很大，2013年曾经发生一次井下突水事故。为了防止事故再次发生，必须对裂隙水进行防治。考虑到井下生产用水时常缺乏的现状，决定治水过程中，将裂隙水综合利用，从而产生很好的经济效益。

1 采场充水因素分析

(1)采场上部为露采南坑积水形成的大水坑，常年积水，最大蓄水量为12万m3，最小蓄水量为2万m3，水坑底部距-305 m中段I3矿体采场只有100多m，是充水的主要来源。

(2)I3矿体倾角很大，地层向南东倾斜，地下水沿岩层倾向流出。矿体内断裂构造发育，有断层，裂隙也较发育。

(3)最大导水裂隙带在I3矿体采场1#、2#穿脉，走向近60°，宽5 cm左右，延绵近百米,涌水量高达3 000 m3/d，为这一区域最大的出水点，对采场的生产影响极大。

(4)三叠系下统的细粒白色大理岩为主要含水层，具较好的连续性和稳定性。由于大理岩受断层控制，裂隙较发育，地表水和含水层的水以此为通道流到I3矿体采场附近，对井下生产造成很大威胁。

2 I3矿体裂隙水防治

2.1 储水巷道方案

根据井下裂隙水的水文工程地质条件，采用储水巷道对裂隙水进行治理。施工过程中，将裂隙水用水管引出，直至基础工程施工完毕，再对储水巷道顶板与两帮支护，加固底板，最后完成防水墙施工以及管道安装工程。

根据水文地质报告，裂隙水流量约为10 m3/h，设计井下储水巷道断面为3.0 m×2.8 m,最高水位为2 m，排水管距地面高度为0.5 m，实际最大储水断面面积为4.5 m2。

假设一个中段20台凿岩机同时工作，每台凿岩机工作8 h，每台耗水效率为2 m3/h，一天至少要耗水320 m3，则储水巷道长度为

(1)

式中，L为储水巷道长度，m；Q为凿岩机工作期间涌水流量，80 m3。

计算得出储水巷道L=60 m。

实际过程中，水必然存在流失，为保证作业用水充足，设计储水巷道为70 m。储水巷道布置见图1。

图1 储水巷道布置

2.2 储水巷道施工

2.2.1 帮裂隙较大巷道

为了防止岩石裂隙渗水，采用水泥注浆，施加一定的注浆压力，保证裂隙孔被水泥完全充填，确保水不随裂隙渗漏。

2.2.2 岩石破碎巷道

针对储水巷道比较破碎的区域，采用钢筋网+锚喷联合支护方式。先将钢筋网整齐地铺在破碎岩石表面，然后采用注浆锚杆固定钢筋网，最后喷射一层混凝土，确保钢筋网被混凝土完全覆盖，实现破碎区域巷道支护。

2.2.3 巷道防渗处理

待以上复杂区域处理后，整个巷道内要进行防渗和防软化处理，在巷道顶板和两帮喷射一层厚约5 cm的C20混凝土。

2.2.4 巷道底板地压与防水处理

为防止底板起鼓，底板必须与地面生根，连接成一个整体，因此必须要有一定的强度要求；底板必须防水,采用φ25 mm×500 mm 螺纹钢，嵌入底板30 cm，一排2根，排距为3 m，再铺一层15 cm厚的混凝土和砂石，最后在砂石面上抹一层厚约5 cm的水泥抹面。

2.3 防水墙设计方案

防水墙设计见图2。

图2 防水墙设计(单位：m)

3 裂隙水利用

搭设4寸水管，管道安装至-305 m中段南沿二穿～三穿的充填管缆井。安装管道与主管道相接处采用三通管连接，分别安装阀门。见图3。

图3 4寸水管与主管道搭接

当主水管道压力比较大时，能够满足生产的基本需求，则关闭4寸进水管道阀门，防止水倒流；当主水管道没有水供给时，关闭主水管道进水阀门，供给裂隙水；当主水管道供水，但是水压不足时，调节4寸水管阀门，供水补充。

4 其他防治措施

(1)建立健全疏水、防水和排水系统。

(2)建立专业探放水小组，购置探放水设备，对露采采空区大水坑进行探放，保证安全生产。

(3)进一步查明井下断裂构造的分布，探明含水层的富水性，并取得有关水文地质参数，在此基础上做好带压开采设计。

(4)加强对采场塌陷区的观测，及时掌握有关涌水量的变化情况，对突然增大的涌水量要查明水源及水量变化情况，分析其原因，采取有效措施，防止水害事故发生。

(5)必须经常检查地表是否存在导水裂隙或其他导水通道，发现应及时回填密实。

(6)必须经常了解相邻采场的开采情况，掌握采空区范围和涌水情况，防止过度开采造成积水涌入，而引发突水事故。

(7)探测隐伏断层，并加强其导水性的研究。

(8)在采场开采时，要留足保安岩柱，严防地下水通过裂隙渗入采场。

(9)做专门的水文地质评估报告，以探讨扩大生产能力的可能性。

5 结 语

通过对采场充水因素的分析，制定了储水巷道施工方案，不仅能有效防治水害，还能对裂隙水加以利用，节约井下用水，减少开采成本，保证了矿山的安全开采和可持续发展。

2014-04-10)

周科礼(1977—)，男，高级工程师，435101 湖北省大冶市。