复杂水文地质条件对矿山开采顺序的影响研究

刘双艳

（广西壮族自治区第四地质队，广西 南宁 530031）

矿山的开采工作通常伴随着较多的安全问题，其中开采过程中出现的涌水事故是其中较为常见的问题。这些问题的出现一般和矿山的地质环境因素有较大的关系，因此，矿山的水文地质资料对矿山开采的重要性不言而喻。详细的矿山水文地质资料可以帮助设计人员进行合理的开采方案设计，有效的减少矿山开采过程中出现的各类问题[1]。

1 了解矿山当地地质状况

在做矿山开采时，首先要理解矿山当地地质条件，以及所发生的重大事件，以便对后续矿山开采提供帮助。

（1）地形地貌。矿区属溶蚀构造峰丛谷地峰丛洼地地貌，地形切割较深，海拔一般为400m～600m，最高为529m，谷地标高291m～327m，最低矿区北侧282m，相对高差一般100m～240m。低山丘陵间坡谷发育，坡谷一般宽20m～150m，坡度一般10°～30°，局部为80°～90°陡崖，植被覆盖率达70%。

（2）地层岩性。由地表调查及钻孔工程揭露，矿区地层较为简单，上部（盖层）为上泥盆统融县组1段～6段地层，岩层倾角7°～15°，岩性主要为灰岩，次为白云岩；局部有中泥盆统东岗岭组砂砾岩；下部（基底）为寒武系清溪组下段（∈q1）的砂、页岩，岩层倾角70°～80°，局部倒转或直立。

2 矿区水文地质条件情况

矿区内的含水岩组划分为松散岩类孔隙潜水含水岩组、裂隙溶洞水含水岩组和基岩构造裂隙含水岩组。松散岩类孔隙水含水岩组主要分布于详查区中部以南，由第四系残坡积层、冲积层组成，水量贪乏～中等，主要为大气降水补给和河流侧向补给。岩溶发育富水的灰岩孔单位涌水量25.45L/s.m，矿井突水点的流量达数百L/s；富水性弱，垂向上以270m标高以下为主，平面上以高山地形为主，表现为带状展布谷地两侧高山溶洞发育微弱。基岩构造裂隙含水岩组：地表浅部地层主要分布于矿区北侧，矿区中部以南主要为基地含水层，为碎屑岩～变质岩裂隙水，主要赋存于寒武系下统清溪组的砂岩、页岩、硅质岩构造裂隙中，富水性弱。

3 对当地矿山出现的突发事故研究

（1）事故的原因与处理方法。矿山在进行开采工作时在掘进80m后出现第四系含水层，由于出水量较大，施工人员采取各种施工抢救措施无效后，宣布停止开采，在5年后，由另一施工单位接管，采取新型开采技术解决出水问题后，重新开始建设。在进行第二矿洞掘进过程中，矿山发生突水事故，造成淹井事故发生，在淹井事故发生后，施工单位相关专家对出水点附近地质进行重新勘测，认为突水事故的水源为封闭的死水，之后使用潜水泵进行强排工作，但水位下降并不明显，经专家再次论证后认为，突水事故水源并非死水，而是存在外界补充，之后采取地表注浆封堵的方法，顺利恢复矿山正常开采工作。在进行副井掘进时，在掘进深度大约20m处遇到矽卡岩层，由于岩石破碎，施工单位觉得停止掘进工作，并进行开采设计的变更，在掘进深度达100m时，再次出现渗水情况，施工单位决定启动紧急预案，进行巷道封堵，并对矿洞内进行排水工作，但是排水效果并不理想，矿道内部涌水量较大，施工单位应急措施处理力度不足，再次发生淹井事故。

（2）事故得到的结论。前面两起事故的出现均因为矿山当地的水文地质资料不准确，导致施工单位对矿山下的地下水认识不足，且施工人员对掘进过程中出现的出水现象没有进行足够的重视，幸而两次事故未造成人员伤亡，但仍导致施工单位产生了较大的经济损失。

后两起事故的原因总结为施工单位对矿山当地水量认知不深刻，同时对于破碎带导水工作认识不足，处理方式不当。在发生二次淹井事故后，施工单位结合第一次事故处理方法，在分析出水原因后进行注浆治水，堵水效果良好。

4 矿山合理开采顺序技术路线

结合本文研究案例分析，针对案例地区矿山的开采地质条件，相关技术人员进行细致的研究分析，对当地矿山的安全开采技术方案以及开采措施进行了系统性的攻关。

（1）浅孔留矿-空场嗣后充填采矿法。根据当地矿山的复杂水文地质条件以及岩层稳定性情况，相关研究人员确定采矿方法为组合式采矿法——浅孔留矿-空场嗣后充填采矿法。这种方法具有房柱法的采准布置，充填法的空区处理以及留矿法的落矿技术和出矿技术，如下图所示。

图1 浅孔留矿-空场嗣后充填采矿方法

以此次研究矿山为例，对于复杂水文地质条件下的矿山开采顺序，以保证矿山开采过程中的安全性，将矿山的富水层，含水层，地质构造以及熔岩带等情况进行详细记录，绘制矿山地区详细的水文地质图，并综合考察当地水文运动规律，为矿山开采施工时进行治水工作提供准确的数据保障。

（2）先探后掘，不探不掘，系统治理。在矿山开采过程中应坚持遵循“先探后掘，不探不掘，系统治理”的施工选择，保证掘进点和出水点保持大于20m的安全距离，降低涌水事故造成的人身安全问题，并且在进行打炮孔施工时，应在掘进面的各个方位进行超前孔的施工，超前孔长度应为5m以上，以此进行辅助探水工作。施工人员应注意施工面或者其他作业区域的渗水预兆情况，如果发现有渗水危机，必须立刻停止施工作业，分析出现渗水的原因，并针对原因进行安全治理工作，如果渗水情况较为严重，应发出警报，并将危险区域的全部工作人员撤离，之后分析渗水原因，采取科学的防治措施。

5 总结

综上所述，在现阶段我国复杂水文地区的矿山开采工作仍存在大量不足，总结来看主要为对矿上当地的水文地质情况没有全面而系统的认知，并且施工单位的管理制度仍不健全，针对我国复杂水文地质条件下的矿山开采工作，相关工作人员应加强对矿山当地水文地质条件的勘测，并提高相应的开采技术，合理设计开采顺序，提高我国复杂水文地区的矿山开采质量和安全。