周科禮 熊國雄

(大冶有色金屬股份有限公司銅綠山礦)

銅綠山礦井下裂隙水防治與利用工程

周科禮 熊國雄

(大冶有色金屬股份有限公司銅綠山礦)

通過對采場充水因素的分析，得出地面露采南坑采空區(qū)積水和含水層的水為礦體裂隙水主要來源，針對礦井充水水源和充水通道的發(fā)育狀況，采用儲水巷道方案防治水害，并回收利用水資源，降低用水成本，同時提出地面治水、井下探放水和帶壓開采防治等措施，取得了良好的效果。

裂隙水 充水因素 儲水巷道 水害防治 綜合利用

銅綠山礦-305 m中段I3礦體裂隙水量較大，是井下安全生產(chǎn)的重大威脅。初步認(rèn)為出水孔的裂隙豎向延展已經(jīng)與地表露天坑貫通，裂隙水平方向延展目前尚不清楚。雨季裂隙滲水量很大，2013年曾經(jīng)發(fā)生一次井下突水事故。為了防止事故再次發(fā)生，必須對裂隙水進(jìn)行防治?？紤]到井下生產(chǎn)用水時常缺乏的現(xiàn)狀，決定治水過程中，將裂隙水綜合利用，從而產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 采場充水因素分析

(1)采場上部為露采南坑積水形成的大水坑，常年積水，最大蓄水量為12萬m3，最小蓄水量為2萬m3，水坑底部距-305 m中段I3礦體采場只有100多m，是充水的主要來源。

(2)I3礦體傾角很大，地層向南東傾斜，地下水沿巖層傾向流出。礦體內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，有斷層，裂隙也較發(fā)育。

(3)最大導(dǎo)水裂隙帶在I3礦體采場1#、2#穿脈，走向近60°，寬5 cm左右，延綿近百米,涌水量高達(dá)3 000 m3/d，為這一區(qū)域最大的出水點(diǎn)，對采場的生產(chǎn)影響極大。

(4)三疊系下統(tǒng)的細(xì)粒白色大理巖為主要含水層，具較好的連續(xù)性和穩(wěn)定性。由于大理巖受斷層控制，裂隙較發(fā)育，地表水和含水層的水以此為通道流到I3礦體采場附近，對井下生產(chǎn)造成很大威脅。

2 I3礦體裂隙水防治

2.1 儲水巷道方案

根據(jù)井下裂隙水的水文工程地質(zhì)條件，采用儲水巷道對裂隙水進(jìn)行治理。施工過程中，將裂隙水用水管引出，直至基礎(chǔ)工程施工完畢，再對儲水巷道頂板與兩幫支護(hù)，加固底板，最后完成防水墻施工以及管道安裝工程。

根據(jù)水文地質(zhì)報告，裂隙水流量約為10 m3/h，設(shè)計井下儲水巷道斷面為3.0 m×2.8 m,最高水位為2 m，排水管距地面高度為0.5 m，實(shí)際最大儲水?dāng)嗝婷娣e為4.5 m2。

假設(shè)一個中段20臺鑿巖機(jī)同時工作，每臺鑿巖機(jī)工作8 h，每臺耗水效率為2 m3/h，一天至少要耗水320 m3，則儲水巷道長度為

(1)

式中，L為儲水巷道長度，m；Q為鑿巖機(jī)工作期間涌水流量，80 m3。

計算得出儲水巷道L=60 m。

實(shí)際過程中，水必然存在流失，為保證作業(yè)用水充足，設(shè)計儲水巷道為70 m。儲水巷道布置見圖1。

圖1 儲水巷道布置

2.2 儲水巷道施工

2.2.1 幫裂隙較大巷道

為了防止巖石裂隙滲水，采用水泥注漿，施加一定的注漿壓力，保證裂隙孔被水泥完全充填，確保水不隨裂隙滲漏。

2.2.2 巖石破碎巷道

針對儲水巷道比較破碎的區(qū)域，采用鋼筋網(wǎng)+錨噴聯(lián)合支護(hù)方式。先將鋼筋網(wǎng)整齊地鋪在破碎巖石表面，然后采用注漿錨桿固定鋼筋網(wǎng)，最后噴射一層混凝土，確保鋼筋網(wǎng)被混凝土完全覆蓋，實(shí)現(xiàn)破碎區(qū)域巷道支護(hù)。

2.2.3 巷道防滲處理

待以上復(fù)雜區(qū)域處理后，整個巷道內(nèi)要進(jìn)行防滲和防軟化處理，在巷道頂板和兩幫噴射一層厚約5 cm的C20混凝土。

2.2.4 巷道底板地壓與防水處理

為防止底板起鼓，底板必須與地面生根，連接成一個整體，因此必須要有一定的強(qiáng)度要求；底板必須防水,采用φ25 mm×500 mm 螺紋鋼，嵌入底板30 cm，一排2根，排距為3 m，再鋪一層15 cm厚的混凝土和砂石，最后在砂石面上抹一層厚約5 cm的水泥抹面。

2.3 防水墻設(shè)計方案

防水墻設(shè)計見圖2。

圖2 防水墻設(shè)計(單位：m)

3 裂隙水利用

搭設(shè)4寸水管，管道安裝至-305 m中段南沿二穿～三穿的充填管纜井。安裝管道與主管道相接處采用三通管連接，分別安裝閥門。見圖3。

圖3 4寸水管與主管道搭接

當(dāng)主水管道壓力比較大時，能夠滿足生產(chǎn)的基本需求，則關(guān)閉4寸進(jìn)水管道閥門，防止水倒流；當(dāng)主水管道沒有水供給時，關(guān)閉主水管道進(jìn)水閥門，供給裂隙水；當(dāng)主水管道供水，但是水壓不足時，調(diào)節(jié)4寸水管閥門，供水補(bǔ)充。

4 其他防治措施

(1)建立健全疏水、防水和排水系統(tǒng)。

(2)建立專業(yè)探放水小組，購置探放水設(shè)備，對露采采空區(qū)大水坑進(jìn)行探放，保證安全生產(chǎn)。

(3)進(jìn)一步查明井下斷裂構(gòu)造的分布，探明含水層的富水性，并取得有關(guān)水文地質(zhì)參數(shù)，在此基礎(chǔ)上做好帶壓開采設(shè)計。

(4)加強(qiáng)對采場塌陷區(qū)的觀測，及時掌握有關(guān)涌水量的變化情況，對突然增大的涌水量要查明水源及水量變化情況，分析其原因，采取有效措施，防止水害事故發(fā)生。

(5)必須經(jīng)常檢查地表是否存在導(dǎo)水裂隙或其他導(dǎo)水通道，發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時回填密實(shí)。

(6)必須經(jīng)常了解相鄰采場的開采情況，掌握采空區(qū)范圍和涌水情況，防止過度開采造成積水涌入，而引發(fā)突水事故。

(7)探測隱伏斷層，并加強(qiáng)其導(dǎo)水性的研究。

(8)在采場開采時，要留足保安巖柱，嚴(yán)防地下水通過裂隙滲入采場。

(9)做專門的水文地質(zhì)評估報告，以探討擴(kuò)大生產(chǎn)能力的可能性。

5 結(jié) 語

通過對采場充水因素的分析，制定了儲水巷道施工方案，不僅能有效防治水害，還能對裂隙水加以利用，節(jié)約井下用水，減少開采成本，保證了礦山的安全開采和可持續(xù)發(fā)展。

2014-04-10)

周科禮(1977—)，男，高級工程師，435101 湖北省大冶市。