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[摘要]社会的高速发展,加大了人们对矿山建设的需求,矿山的建设和生产都需要设计的支撑。矿山水文设计是矿区建设工作能否取得成功的关键因素之一,因此,要加强对矿山水文地质工作设计的重视,提高对矿山水文地质条件的了解,确保工程的顺利开展。
[关键词]矿山 水文地质条件 工作流程
[中图分类号] P64 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-6-100-2
矿山水文设计工作是在对矿山水文地质资料的收集、综合分析的基础上,依据相关规范要求进行矿山防治规划设计,以此确保矿山工程的安全开展。
1对已有资料的研究
1.1地质条件
地质条件的判定工作主要有:对工作区域内的地表水、地貌类型、地下水的补给、径流、排泄等条件进行分析,工作区域内的年降水量、降水时间段的分布以及含水岩组的层位、厚度,工作区域地质构造的复杂程度,岩体是否完整、是否发生了风化,工作区域的建设条件,是否会发生地质灾害,开采过程中是否会产生粉尘、有害气体、放射性元素等。
1.2当地侵蚀与矿体基准面
在矿区建设中应当依据地貌设置一个最低基准面。在对水文地质类型进行划分时可以将侵蚀基准面作为依据。如果施工区域内的矿体低于侵蚀基准面,则不利于排水工作的进行,则说明水文地质条件较为复杂,如果相反,则利于排水,水文地质条件较为简单。
1.3含水层特征
在矿区内,地下水多数都存在于含水层内,富水性是评价含水层在水含量上的重要指标,在对富水属性的测试中,主要通过抽水试验完成。在对该部分进行熟悉过程中主要需要掌握以下几点内容:1、水位埋深,含水层的岩性、年代;2、隔、含水层平面上的划分以及垂直上的展布;3、下伏含水层特征及地表水分布;4、隔水特点、空间展布、断裂带分布;5、溶洞填充及岩溶的发展情况。
2设计矿山地下水防治
并不是所有的矿山水文地质条件都复杂,对于一些水文地质条件相对简单,没有大量涌水突水的矿山,水文地质设计的主要工作就是对矿坑涌水量进行预测。只有矿山水文地质条件较为复杂时,矿区的地表水、降雨渗水等因素才会对矿山建设工作的安全性产生威胁,此时需要针对矿山区域的实际情况进行防治水设计。
地下水防治设计工作需要在了解矿山区域的地质条件基础上开展,特别是要加强对矿山边界区域的地质条件进行分析。针对矿山地下水防治主要有两个方面,分别是疏、堵。疏就是疏干地下水,将矿区内的地下水排到矿区外,通常情况下,分为全疏干和以疏干为主,堵为辅的两种方式。一般来说,全疏干主要适用于矿坑附近存在阻水构造或岩体。疏干为主、堵为辅的方式主要适用于矿区内含有大面积含水层,当地下水的进水通道部分区域存在阻水构造或阻水岩体,在该区域内构筑堵水构筑物可以大幅度的减少进入矿区域内的地下水量。
地下水疏干,主要分为地下疏干、地表疏干、联合疏干三种。采取地面疏干的主要优势为:时间和空间布置上的安排相对较为灵活,可在矿山施工前开展,进行预先疏干,对矿山工程的开展产生的影响较少。此外,地表疏干同地下疏干相比,施工的安全性更高,而且工期较短。一般来说,地表疏干适用于含水层埋藏较浅,在操作过程中常用的方式为地表抽水孔疏干方法,这里需要注意的是,抽水口极易被采矿活动所影响。因此,在施工中为了确保井口结构不会受到破坏,应当将疏干孔布置在露天井结尾30米左右的范围内或布置在采矿错动范围内。地下疏干方式主要在地下采矿中进行应用,疏干的方式也有很多种,与地表疏干相比,地下疏干的强度更大,效果也要更加显著。如果在以岩溶水为主的矿山中对地下水的防治采用疏干方式,则必须要对疏干可能会给地表造成的影响加以考虑。
一般来说岩溶地区,若第四松散层较晚发育,则塌陷、开裂等现象会随着疏干的进行而发生,如果地表水体依然存在于矿区内,则必须要采取相应的措施阻止地表水进入到矿坑内。除此之外,应该尽量避免在岩体易塌陷区域内布置重要的工程设施。
堵就是在矿区内修建堵水构筑物,从而将大部分地下水封堵在矿区范围外,注浆帷幕是比较常用的一种方式,注浆帷幕示意图如图1所示。依据方式不同可以将注浆帷幕分为全帷幕和以堵为主,疏为辅两种方式。全帷幕的使用方式是在结合矿区内阻水岩体得到实际情况,在露天边界或错动范围外构筑逐渐帷幕的一种方式。堵为主、疏为辅主要在矿区范围内,在矿坑进水方向进行帷幕设置,从而实现对大部分水阻挡,而在次要的进水方向上则采取疏干方式。实际施工中,注浆帷幕并不能堵住所有的水,因此在开采过程中,当矿山达到固定标高时,在帷幕的内和外将会形成一定的水力坡度,这样将会导致处于帷幕外的水仍然会渗入到帷幕内部,为了让注浆帷幕起的作用更加显著,应当适当的在帷幕线内设置适当的疏干孔,起到辅助疏干的作用。
注浆帷幕的构筑在工期和造价上与疏干相比,方式更多,从实际应用效果来看,注浆帷幕可以堵住65%以上的地下水,如果矿山矿体服务年限较差且埋藏较深,则可以省下一大笔费用。同时,注浆帷幕对岩溶地区因为疏干排水而引起的沉降、塌陷等也有着制约作用,从而有效的降低了因为这一系列问题而引起的水土流失,矿农矛盾等问题。此外,注浆帷幕的构筑可以大幅度的降低矿区范围内的地下水的抽取量,起到保护矿区范围内地下水资源的作用,这也符合我国在发展过程中的节能减排政策。技术的发展使注浆帷幕在堵水上的作用得到了进一步提高,国内越来越多矿山在地下水防治上开始使用此方法。
在实际工程中,为了对矿区的水位进行监测,应当在矿区内每隔一定距离设置地下水观测孔,并且要安排人员定期进行观测,依据观测结果,绘制矿区范围内的地下等水位线图、地下水补给、径流、排泄图,从而确保矿山的安全开采。
3结束语
受多方面因素影响,水文地质勘探工作的开展经常无法依照相关规范、标准执行,造成报告中的数据将会与实际情况存在差异,从而增添了矿山工程的难度。因此在矿山水文工作中需要对前人的工作加以总结并合理应用,对存在遗漏的地方要及时补充,在掌握矿山实际情况的基础上设计出合理的防治水方案。
参考文献
[1]刘柱,梁云.兴荣煤矿水文地质条件分析[J].科技传播,2010(19).
[2]杨建安.矿山水文地质设计工作思路浅析[J].有色冶金设计与研究,2010,31(4):1-3.
[3]李长生.基于做好矿山水文地质设计工作的分析[J].黑龙江水利科技,2012(10).
[4]张东营,闰明,周保国,王素娜.石壕煤矿水文地质条件分析及防治水对策[J].中州煤炭,2O11(09).
[关键词]矿山 水文地质条件 工作流程
[中图分类号] P64 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-6-100-2
矿山水文设计工作是在对矿山水文地质资料的收集、综合分析的基础上,依据相关规范要求进行矿山防治规划设计,以此确保矿山工程的安全开展。
1对已有资料的研究
1.1地质条件
地质条件的判定工作主要有:对工作区域内的地表水、地貌类型、地下水的补给、径流、排泄等条件进行分析,工作区域内的年降水量、降水时间段的分布以及含水岩组的层位、厚度,工作区域地质构造的复杂程度,岩体是否完整、是否发生了风化,工作区域的建设条件,是否会发生地质灾害,开采过程中是否会产生粉尘、有害气体、放射性元素等。
1.2当地侵蚀与矿体基准面
在矿区建设中应当依据地貌设置一个最低基准面。在对水文地质类型进行划分时可以将侵蚀基准面作为依据。如果施工区域内的矿体低于侵蚀基准面,则不利于排水工作的进行,则说明水文地质条件较为复杂,如果相反,则利于排水,水文地质条件较为简单。
1.3含水层特征
在矿区内,地下水多数都存在于含水层内,富水性是评价含水层在水含量上的重要指标,在对富水属性的测试中,主要通过抽水试验完成。在对该部分进行熟悉过程中主要需要掌握以下几点内容:1、水位埋深,含水层的岩性、年代;2、隔、含水层平面上的划分以及垂直上的展布;3、下伏含水层特征及地表水分布;4、隔水特点、空间展布、断裂带分布;5、溶洞填充及岩溶的发展情况。
2设计矿山地下水防治
并不是所有的矿山水文地质条件都复杂,对于一些水文地质条件相对简单,没有大量涌水突水的矿山,水文地质设计的主要工作就是对矿坑涌水量进行预测。只有矿山水文地质条件较为复杂时,矿区的地表水、降雨渗水等因素才会对矿山建设工作的安全性产生威胁,此时需要针对矿山区域的实际情况进行防治水设计。
地下水防治设计工作需要在了解矿山区域的地质条件基础上开展,特别是要加强对矿山边界区域的地质条件进行分析。针对矿山地下水防治主要有两个方面,分别是疏、堵。疏就是疏干地下水,将矿区内的地下水排到矿区外,通常情况下,分为全疏干和以疏干为主,堵为辅的两种方式。一般来说,全疏干主要适用于矿坑附近存在阻水构造或岩体。疏干为主、堵为辅的方式主要适用于矿区内含有大面积含水层,当地下水的进水通道部分区域存在阻水构造或阻水岩体,在该区域内构筑堵水构筑物可以大幅度的减少进入矿区域内的地下水量。
地下水疏干,主要分为地下疏干、地表疏干、联合疏干三种。采取地面疏干的主要优势为:时间和空间布置上的安排相对较为灵活,可在矿山施工前开展,进行预先疏干,对矿山工程的开展产生的影响较少。此外,地表疏干同地下疏干相比,施工的安全性更高,而且工期较短。一般来说,地表疏干适用于含水层埋藏较浅,在操作过程中常用的方式为地表抽水孔疏干方法,这里需要注意的是,抽水口极易被采矿活动所影响。因此,在施工中为了确保井口结构不会受到破坏,应当将疏干孔布置在露天井结尾30米左右的范围内或布置在采矿错动范围内。地下疏干方式主要在地下采矿中进行应用,疏干的方式也有很多种,与地表疏干相比,地下疏干的强度更大,效果也要更加显著。如果在以岩溶水为主的矿山中对地下水的防治采用疏干方式,则必须要对疏干可能会给地表造成的影响加以考虑。
一般来说岩溶地区,若第四松散层较晚发育,则塌陷、开裂等现象会随着疏干的进行而发生,如果地表水体依然存在于矿区内,则必须要采取相应的措施阻止地表水进入到矿坑内。除此之外,应该尽量避免在岩体易塌陷区域内布置重要的工程设施。
堵就是在矿区内修建堵水构筑物,从而将大部分地下水封堵在矿区范围外,注浆帷幕是比较常用的一种方式,注浆帷幕示意图如图1所示。依据方式不同可以将注浆帷幕分为全帷幕和以堵为主,疏为辅两种方式。全帷幕的使用方式是在结合矿区内阻水岩体得到实际情况,在露天边界或错动范围外构筑逐渐帷幕的一种方式。堵为主、疏为辅主要在矿区范围内,在矿坑进水方向进行帷幕设置,从而实现对大部分水阻挡,而在次要的进水方向上则采取疏干方式。实际施工中,注浆帷幕并不能堵住所有的水,因此在开采过程中,当矿山达到固定标高时,在帷幕的内和外将会形成一定的水力坡度,这样将会导致处于帷幕外的水仍然会渗入到帷幕内部,为了让注浆帷幕起的作用更加显著,应当适当的在帷幕线内设置适当的疏干孔,起到辅助疏干的作用。
注浆帷幕的构筑在工期和造价上与疏干相比,方式更多,从实际应用效果来看,注浆帷幕可以堵住65%以上的地下水,如果矿山矿体服务年限较差且埋藏较深,则可以省下一大笔费用。同时,注浆帷幕对岩溶地区因为疏干排水而引起的沉降、塌陷等也有着制约作用,从而有效的降低了因为这一系列问题而引起的水土流失,矿农矛盾等问题。此外,注浆帷幕的构筑可以大幅度的降低矿区范围内的地下水的抽取量,起到保护矿区范围内地下水资源的作用,这也符合我国在发展过程中的节能减排政策。技术的发展使注浆帷幕在堵水上的作用得到了进一步提高,国内越来越多矿山在地下水防治上开始使用此方法。
在实际工程中,为了对矿区的水位进行监测,应当在矿区内每隔一定距离设置地下水观测孔,并且要安排人员定期进行观测,依据观测结果,绘制矿区范围内的地下等水位线图、地下水补给、径流、排泄图,从而确保矿山的安全开采。
3结束语
受多方面因素影响,水文地质勘探工作的开展经常无法依照相关规范、标准执行,造成报告中的数据将会与实际情况存在差异,从而增添了矿山工程的难度。因此在矿山水文工作中需要对前人的工作加以总结并合理应用,对存在遗漏的地方要及时补充,在掌握矿山实际情况的基础上设计出合理的防治水方案。
参考文献
[1]刘柱,梁云.兴荣煤矿水文地质条件分析[J].科技传播,2010(19).
[2]杨建安.矿山水文地质设计工作思路浅析[J].有色冶金设计与研究,2010,31(4):1-3.
[3]李长生.基于做好矿山水文地质设计工作的分析[J].黑龙江水利科技,2012(10).
[4]张东营,闰明,周保国,王素娜.石壕煤矿水文地质条件分析及防治水对策[J].中州煤炭,2O11(09).