深埋矿井水文地质条件及防治水技术分析

卢雪清

（重庆市勘测院， 重庆 401121）

0 引言

随着表层的矿产资源日渐枯竭，提高深层矿产资源开采技术日渐重要。在进行深度开采时，防治水技术的运用十分重要，同时该技术的应用为矿采工作者的生命安全提供了重要保障。为满足深部矿产开采的安全需要，矿采施工部门应加强对深埋矿井防治水技术的研究，并加以正确应用。

1 地质条件

1.1 构成层

深埋矿井的土壤会对外界的降水进行接收，同时岩层中所蕴含的地下水会承受一定的压力从而产生渗透，会造成矿道及周围的组织土壤疏松，易产生塌方现象。矿井的水文构成层主要包括含水层和隔水层，其特性分别如下：

（1）含水层。指能透过并含有一定水量的岩层，能对土壤中的水分和大气降水进行储存。

（2）隔水层。隔水层分为矿产上方顶板层和下方底板层。顶板层主要由砂质泥岩构成，其岩层结构相对完整，与矿产间隔在十八米至五十八米。底板层主要由砂岩、泥质岩等构成，其岩层平均厚度超过二十五米，两种构成质相互交叉相叠，能对深埋矿井中的水分进行有效隔离。

1.2 导水层

导水层是在外界因素的影响下形成的。在开采作业中，由于施工的震动，导致矿产与岩层的间隙增大，形成一个储水或导水空间，对岩层的水分进行储存运输。如果矿区周围存在地下水，还可能在岩层土壤中形成导流槽，导致地下水进入作业区，产生矿井积水。

2 突水现象

在矿采过程中由于其地质原因可能会出现突水现象。而这种现象的发生分为两种情况:老式空水突水和受压式突水。前者由于积水长时间的存在，并且其水分不能得到供应，所以水质较差，还具有一定的味道，一旦在开采过程中发生突水现象，还会释放出气体，对开采作业者造成危害。而后者常出现在对含水丰富岩层的开采作业中，由于积水部位与矿产间隔距离较小和土壤压力，突水现象更明显于老式空水突水，易产生矿道积水，并发生受压水灾。

3 水害原因

3.1 压力损坏

在进行深埋矿井矿产开采过程中，由于矿下压力对施工设备造成损坏是发生矿井水害的重要原因之一。在施工作业中，矿道底部的导水带会受到巨大压力，并且周围土壤还会对其造成腐蚀，导水带抗压能力降低，长时间的使用必然会导致其破损而产生水害危害。当水害现象发生时，不具有隔水能力的矿层受到周围压力产生结构变化，将降低整个矿采层的阻水的性能。同时由于某些矿道水害威胁较低，其隔水措施的采用相对较少，难以应对这种由于压力变化而造成的水害现象，原有的阻止水岩层结构将演变成一个导水通道,造成更严重的水害事故。

3.2 钻孔错误

在进行开采作业之前一般会采取钻孔的方式对积水进行提前导通，而错误的钻孔方式势必会造成水害威胁。以钻孔方式形成的导水通道具有很强的隐蔽性，同时矿下某些积水区域难以发觉，钻孔位置会产生误差。一旦钻孔通道形成，会与周围水层产生联系，如果开采作业进入到钻空位置或触碰到钻孔导水区域，将更易发生水害事故。

3.3 矿道架设不合理

在进行深埋矿井矿道架设时未考虑到坑道周围的水文地质条件，没有采取针对性的防治水技术措施，导致在开采施工中出现问题。特别在水文情况复杂的区域，施工者只考虑到了成本问题，为了便于施工，对矿道只进行了简单的防水处理，没有设立隔水系统，当水害发生时不能进行妥善处理，以致水害现象危害到其他作业区域，造成更严重的后果。

4 技术措施

4.1 划分水害威胁度

由于矿下工作环境特殊，需要在开采作业前对深埋矿井中的土壤条件、岩层位置、导水方式以及矿道架设进行综合分析采取最佳的作业方式。并对老式空水突水位置以及受压式空水突水位置进行分析，进行受害情况预估。还需对矿井水质进行收集分析，将作业区域进行水害威胁度划分，根据其威胁度采取对应的防水措施。

4.2 设置阻水层

在进行深埋矿井防治水工作时设置阻水层可以有效防止水害威胁。在设置时需根据矿道周围的土质情况，确定合理的阻水层厚度，将水隔离在矿采工作空间外，同时结合该矿井开采情况，在水源传输位置设立阻水巷，阻断岩层内水的传输，并对积水区域进行排水，降低水害威胁和内部水压。

4.3 分区排水

根据深埋矿井防治水工作要求,运用专业设备对矿道内的存水量进行定时检测，保证施工用水和矿井排水的相对平衡。而对于矿采作业位置不同，采取的排水措施也存在差异。矿采作业用水量大的区域，应采取多种排水措施。对于危险程度不同的作业区域，要采取不同的排水方法。而在可能发生突水现象的作业区域，可通过强化底板排水方式来降低水害威胁。所以，为保障深埋矿井矿产开采工作的开展，需对不同作业区域进行整体分析，采取针对性的分区排水方式，以降低矿井中的水害威胁。

4.4 注浆堵水

在矿采作业中采取注浆堵水的方式能有效减少含水量丰富岩层的水害威胁。在开采作业前，需要地质勘探人员确定含水量丰富的区域，并在进行钻孔导水后，判断突水现象发生的位置，再根据岩层的含水量判断地下水的位置及其运输情况。以上工作完成后，采取注浆堵水的方式对突水位置以及可能出现水害威胁的区域进行封堵，降低水害威胁。在进行注浆堵水工作时，需根据岩层的实际情况与不同作业区域的差异，选择最佳的注孔位置，配定合适的材料比例。在注浆堵水工作完成后，还需对工作结果进行检验，确保完成效果达到要求。

4.5 地质勘探

在深埋矿井矿采作业前进行地质勘探能帮助施工人员了解矿下水文地质情况，降低矿井的水害威胁。在对矿井进行地质勘探作业时，由于设备的原因和查勘不够全面，会导致施工人员不能全面的了解矿下水文地质情况，难以发现具有隐蔽性的突水区域。因此需加强对专业设备的利用，查找以往该区域的地质勘探资料，全面了解矿下的岩层构成、地下水存输情况以及含水层和隔水层的构成，采取最佳的防治水措施。勘探工作中特别要注重探查易发生突水现象的区域，在其突水方式和含水情况难以查明时，需在保障施工安全的前提下，先利用探排水的方式，对积水区域进行试探性的排水，减少矿采位置的水害威胁。

4.6 疏导排放

为保障深埋矿井矿采的安全作业一方面需要对大气降水和地面积水进行疏导排水，这样可以减少地表水对矿下进行渗透。另一方面需要对矿内的积水区域进行疏导排水，减少矿产采空区域的积水量。在矿产开采工作完成后，会形成一个采空区域，由于重力原因的影响，采空区上方岩层所蕴含的水会受重力作用进入到采空区，当积水达到一定量后，又会进入到下方的矿采区域，造成极大的安全隐患。因此需及时对矿道内的积水进行疏导排放，降低采空区域内积水带来的水害威胁。

5 结束语

在深埋矿井开采作业中，预防水害威胁是保证开采工作顺利进行的前提。因此，加强防治水技术的应用，有利于解决开采作业中出现的问题。通过对以上内容总结可知，在完成地质勘探工作后，针对开采位置的积水情况和突水现象，可采取设置阻水层、分区排水、注浆堵水和疏导排水的方式降低水害威胁。防治水技术的运用在矿采工作中十分重要，希望相关技术人员对其不断研究并加以提高，让我国的矿采技术得到更好的发展。