礦山水災預防技術
一、地麵防排水
地麵防排水是指為防止大氣降水和地表水補給礦區含水層或直接摻入井下麵采取的各種防排水技術措施。
它是減少礦井湧水量,保證礦山安全生產的第一道防線。主要有挖溝排(截)洪、礦區地麵防滲、防水堤壩和整治河道等。
1.挖溝排(截)洪
位於山麓和山前平原區的礦區,若有大氣降水順坡彙流湧入露天采場、礦床疏幹塌陷區、坑采崩落區、工業廣場等低凹處,造成局部地區淹沒,或沿充水岩層露頭區、構造破碎帶甚至井口滲(灌)入井下時,則必須在礦區上方、垂直來水方向修築溝渠,攔截山洪。排(截)洪溝通常沿地形等高線布置,並按一定的坡度將水排出礦區範圍之外。
2.礦區地麵防滲
礦區含水層露頭區、疏幹塌陷區、采礦引起的開裂或陷落區、老窯以及未封密鑽孔等位於地麵彙流積水區內,並且產生嚴重滲漏,將對礦井安全構成威脅。礦區內池塘滲漏嚴重,對礦井安全或露采場邊坡穩定不利,應采取地麵防滲措施。
防滲措施主要有:
(1)對於產生滲漏但未發生塌陷的地段,可用粘土或亞粘土鋪蓋夯實,其厚度0·5~1m,以不再滲漏為度。
(2)對於較大的塌陷坑和裂縫等充水通道,通常是下部用塊石充填,上部用粘土夯實,並且使其高出地麵約0.3m,以防自然密實後重新下沉積水。
(3)對於底部露出基岩的開口塌洞(溶洞、寬大裂縫),則應先在洞底鋪設支架(如用廢鋼軌、廢鋼管等),然後用混凝土或鋼筋混凝土將洞口封死,再在其上回填土石。當回填至地麵附近時,改用0.8m粘土分層夯實,並使其高出地麵約0·3m。
(4)對礦區某些範圍較大的低窪區,不易填堵時,則可考慮在適當部位設置移動泵站,排除積水,以防內澇。對礦區內較大的地表水體,應盡量設法截源引流,防滲堵漏,以減少地表水下滲量。
3.修築防水堤壩
當礦區井口低於當地曆史最高洪水位或礦區主要充水岩層埋藏在近河流地段,並且河床下為隔水層時,應築堤截流。
4.整治河道
礦區或其附近有河流通過,並且滲漏嚴重,威脅礦井生產時,應采取措施整治河道。河道防滲處理措施有:防滲鋪蓋;防滲渡槽;河道截直;河流改道。
二、井下防水
礦山采掘活動總會直接或間接破壞含水層,引起地下水湧入礦坑,從此種意義上講,礦坑充水難以避免。但是,防止礦坑突水,盡量減少礦坑湧水量,以保證礦井正常生產不僅可能也是必須做到的。井下防水就是為此目的而采取的技術措施。根據礦床水文地質條件和采掘工作要求不同,井下防水措施也不同。如超前探放水;留設防水礦柱;建築防水設施以及注漿堵水等。
1.超前探放水
它是指在水文地質條件複雜地段施工井巷時,先於掘進,在坑內鑽探以查明工作麵前方水情,為消除隱患、保障安全而采取的井下防水措施。
“有疑必探,先探後掘’’是礦山采掘施工中必須堅持的管理原則。通常遇到下列情況時都必須進行超前探水:
(1)掘進工作麵臨近老窯、老采空區、暗河、流砂層、淹沒井等部位時;
(2)巷道接近富水斷層時;
(3)巷道接近或需要穿過強含水層(帶)時;
(4)巷道接近孤立或懸掛的地下水體預測區時;
(5)掘進工作麵上出現發霧、冒“汗”、滴水、淋水、噴水、水響等明顯出水征兆時;
(6)巷道接近尚未固結的尾砂充填采空區、未封或封閉不良的導水鑽孔時。
2.留設防水礦(岩)柱
在礦體與含水層(帶)接觸地段,為防止井巷或采空空間突水危害,留設一定寬度(或高度)的礦(岩)體不采,以堵截水源流入礦井,這部分礦岩體稱作防水礦(岩)柱(以下簡稱礦柱)。通常在下列情況下應考慮留設防水礦柱:
(1)礦體埋藏於地表水體、鬆散孔隙含水層之下,采用其他防治水措施不經濟時,應留設防水礦柱,以保障礦體采動裂隙不波及地表水體或上覆含水層。
(2)礦體上覆強含水層時,應留設防水礦柱,以免因采礦破壞引起突水。
(3)因斷層作用,使礦體直接與強含水層接觸時,應留設防水礦柱,防止地下水潰人井巷。
(4)礦體與導水斷層接觸時,應留設防水礦柱,阻止地下水沿斷層湧人井巷。
(5)井巷遇有底板高水頭承壓含水層、且有底板突破危險時,應留設防水礦柱,防止井巷突水。
(6)采掘工作麵鄰近積水老窯、淹沒井時,應留設防水礦柱,以阻隔水源突入井巷。