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水文地质
矿山水文地质工作的内容
矿山水文地质工作因开采方式和矿山水文地质条件的不同,其工作的内容各不相同。在水文地质条件一般的矿山,其工作内容是在原水文地质工作的基础上,设置必要的防水设施,组织排水疏干和日常监测;对于水文地质条件复杂的矿山,应进行专门性的水文地质勘探,并设计一定数量的大口径群孔抽水试验或结合开拓方案与生产、设计部门共同进行放水、堵水试验。
1. 露天开采矿山水文地质工作 露天矿山的主要特点是采掘范围大、露天岩层多、工作面宽阔、进出运输方便,但开采深度一般均较地下矿山小。由于露天矿坑直接暴露面积大,大量降水可直接降入或汇入矿坑内。此外,如若地下水涌入矿坑,对矿山采掘的主要影响则表现为突然溃水淹没矿坑,影响爆破和矿岩运输效率和露天边坡的稳定性。应分别根据其特征和开采要求,有针对性的开展工作。
对地下涌水(或暴雨)可能淹没矿坑的露天矿,必须建立完善的放排水系统。如在深凹的露天采矿场,一定频率的暴雨径流量,往往大大超过地下涌水量,成为淹没矿坑的主要因素之一,故对这类矿山,首先应计算矿坑涌水量和暴雨径流量,以便确定防排水系统的排水能力。暴雨径流量取决于暴雨频率的选择和允许淹没深度与天数。对进入矿坑的降水和地下水,要尽可能分段拦截、分段排出,以减少排水扬程和耗能。这类矿山水文地质工作的主要任务是进一步查明主要充水岩层与矿体的疏干排水条件,建立可靠的排水疏干系统和观测检验系统,进行疏干塌陷及其它环境工程地质问题的预测与防治的研究,条件允许时,可采取措施封堵主要充水岩层、矿体与地表水体的水力联系。
2. 地下开采矿山的水文地质工作 地下矿山的采掘范围小,揭露岩层主要为矿体及其围岩,工作面狭窄,出入通道既小又少,且受提升能力的影响。因此地下水对采掘生产的危害,往往比露天矿山严重。地下水然溃入,造成的淹没事故,在一些矿山中时有发生。伴随着溃水或坑下涌水,常有大量泥沙涌入和冒顶、片帮、低鼓、断面收缩等不良工程地质现象。由于采矿造成采矿场顶板岩层的沉陷波及地面还会产生陷落和疏干塌陷,还会沟通上部含水层、地表水体,引起地表水。地下水和大气降水的下渗与溃入。此外,酸性水还会对井巷中的金属部件和设备,产生强烈的腐蚀性。
坑道突然溃水,常发生在开采深度大。地下水压高,主要含水层的强透水性裂隙或岩溶、裂隙发育的矿山。突水时,地下水以极大的压力和速度冲入巷道,易造成灾害事故。产生突水淹井的原因,主要是对矿山水文地质条件未查清,用水量预测不准,防范措施不利等原因造成的。为了防患于未然,首先,尽可能准确的预测矿坑涌水量,并据此确定合理的水仓容量和水泵的数量与规格;超前探水(放水),必要时还要进行坑道超前疏干和地表群孔预先疏干等措施与工作。此外,为了检验矿山用水量和设计疏干手段的可靠性。有效性,可在基建时利用已建成的工程进行坑道放水(疏干)试验。
对因坑道涌水造成泥沙溃入、坑道变形的地段,可采用超前疏干,预先降低地下水位。预先疏干的方式除前述者外,对渗透性较差、用水量不大的松散含水层,可用打入式过滤器、真空过滤器放水,配合巷道疏干,以提高坑道的稳定性。
采矿和疏干引起的地面变形(沉降、开裂、塌陷)对地下水的影响,主要是形成了沟通地面和地下巷道的各种形式的通道,它们将导致大气降水的汇集与下渗;地表水的下灌及上部含水层地下水的下泄,从而使巷道涌水量增加,甚至造成灾害,这部分水量,在勘探阶段是无法预测的,只有在矿山设计与施工中,根据所确定的采矿方法。设计影响开采范围和降水量,计算降水渗入量。同时,要在生产实践中,不断积累矿山开采影响范围、降雨量和巷道涌水量的增加值之间的动态关系,修正降雨渗入量,通常的治理办法是回填塌洞、河流改道和在采矿崩落区外设排水沟,以减少渗入量。 地下水对管道及排水设备的腐蚀,是和有色金属硫化物矿床含酸性地下水密切相关的。对此类涌水量不大,酸性水危害严重的矿山,应定期采取水样分析,掌握水质变化规律与发展趋势,与环保部门配合,搞好污水处理,废水中的有益元素,应进行回收。
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