冬瓜山銅礦床水患治理淺析

任富強

(銅陵有色金屬集團控股有限公司， 安徽銅陵市 244001)

冬瓜山銅礦床水患治理淺析

任富強

(銅陵有色金屬集團控股有限公司， 安徽銅陵市 244001)

簡介了冬瓜山銅礦床開拓過程中發生的突水事故及處理方案。從水文地質條件上分析了突水事故的原因，并對該礦床的防治工作提出了一些建議。

深井開拓;礦井突水;治理方案;冬瓜山銅礦

1 簡述

銅陵冬瓜山礦區內的褶皺構造主要為青山背斜，主要斷裂有包村后山斷裂帶、曹山斷裂帶、冬瓜山斷裂帶、青山腳～東獅子山角礫巖帶、大團山西坡破碎帶、白芒山～羊山尖斷裂帶、龍塘湖破碎帶、銅塘沖破碎帶、陰澇～大沖破碎帶等。

冬瓜山礦床含水層主要有龍頭山組、分水嶺組、南陵湖組、棲霞組，前3個含水層分布于礦床的兩側，為礦區主要含水層，巖溶發育，以小溶洞和溶蝕裂隙為主，巖溶發育下限為－200 m，強巖溶帶位于+10 m標高上，破碎帶、裂隙發育帶和接觸帶附近巖溶發育。棲霞組含水層為礦床深層含水層，在青山背斜軸部隆起。本礦床內該層頂界面最高分布標高－380 m，向兩翼延伸至標高－1000 m以下，為礦床主礦體直接頂板。巖層延伸平緩，傾角小于30°，在勘探中未見溶蝕現象，構造發育，多被方解石充填，沿脈發育晶洞、晶簇，勘探鉆進中共有17孔(占總孔數的21%)19次出現暫時漏(涌)水現象，主要集中于上、下硅質附近和棲霞組底部。

2 礦床開拓過程中發生的突水事故

(1)冬瓜山主井突水淹井。當主井井筒下掘到－899 m標高時，發生了突水淹井(瞬時涌水量達1285 m3/h，水壓8 MPa，水溫40℃)，工程被迫停掘。

(2)冬瓜山出風井－850 m回風道突水淹井。冬瓜山出風井下掘到底后，反向施工回風道，當施工到距井中20 m位置時，淺孔探水至孔深約60～80 cm處，突發涌水，最大涌水量達500 m3/h，水壓7．9 MPa，水溫 39．6℃，工程被迫停掘。

(3)冬瓜山－790 m回風道59～60線突水。在－790 m回風道探水施工時出現涌水，涌水量約110～120 m3/h，水壓較高，水溫32℃。

3 突水原因分析與治理

冬瓜山主井淹井屬工作面放炮后揭露較大的導水構造裂隙所致。通過拋渣、注漿、構筑封水層恢復井筒的技術方案，得到有效治理。

冬瓜山出風井回風道突水屬揭露斷裂破碎帶所致。通過探、治結合和帷幕注漿，得到有效治理。

3．1 冬瓜山主井深部及其附近水文地質條件

從－899 m以下的井筒下掘期間所揭露的巖性特征分析，主井深部及其附近區域的水文地質特征是:陡傾角裂隙或斷層為主要的導水構造，層間裂隙是深部地下水的主要賦存空間。另外，棲霞組、船山組、五通組地層之間的換層部位由于假整合面的存在也是導水與賦水的有利空間。由于構造裂隙發育的不均一性和閉合程度的差異性，造成地下水分布嚴重不均勻。地下水的性質屬構造裂隙水。

3．2 冬瓜山出風井深部及其附近水文地質條件

協調性是指融合標準既要與現行的《基礎地理信息分類與代碼》及相關標準協調一致，又要與《軍用基礎地理信息要素分類與編碼》及相關標準協調一致。為了保證與《基礎地理信息分類與代碼》標準的協調性，融合標準可采用直接引用該標準的方法，以保證無論民用標準進行任何修訂都能與其協調一致。為了保證與《軍用基礎地理信息要素分類與編碼》標準的協調性，融合標準應納入覆蓋《軍用基礎地理信息要素分類與編碼》標準的所有要素。

從所掌握的地質資料分析，－850 m回風道全部處于棲霞組地層中，其巖性為灰巖或大理巖化灰巖。－790 m回風道絕大部分處于棲霞組地層中，少量(出風井端40 m左右)處于孤峰組地層中，其巖性分別為灰巖或大理巖灰巖、硅質頁巖或硅質巖。由于地層埋藏深度大，正常情況下灰巖的溶蝕性很差，水文地質條件比較簡單，一旦斷裂破碎帶延伸到該層位，就可與淺部含水層溝通，使得直接受淺部含水層的經流補給，兩中段兩次突水均是揭露斷裂破碎帶所至，由此使水文地質條件變得復雜。

3．3 冬瓜山主井采取拋渣注漿封底治理技術

在千米豎井深部，遇高壓(8 MPa)大水(瞬時涌水量1285 m3/h)而淹井，為建井史上所罕見。經指揮部研究決定，開展專項治水科研，由長沙礦山研究院牽頭，321地質隊、中都礦建公司協作，成功地實施了深(井)水下(+100～－899 m)拋渣、注漿構筑封水層恢復井筒的技術方案。經多方合作，連續23 h注入376 m3水泥漿，井筒排水到底后，工作面實測涌水量與淹井前的27 m3/h相接近。拋渣、注漿治理方案工藝簡單、過程難度大、效果可靠。

3．4 冬瓜山－850 m回風道突水段帷幕注漿治理

－850 m回風道突水量大、壓力高(靜水壓力為7．9 MPa)，為使突水災害得到有效的治理，應盡快恢復開拓工程。中南勘察基礎工程總公司、中都礦建公司等單位承接了該工程突水災害的治理工作，提出了相應的治理方案:從進風井一端向出風井一端邊探水邊治理逐段推進，最后(50 m)進行突水點導水斷裂(破碎帶)的帷幕施工。其中－790 m回風道共設計4個探水段，1段帷幕注漿段;－850 m回風道共設計3個探水段，1段帷幕注漿段。帷幕注漿施工結束后，設檢查孔1個，對帷幕質量進行檢驗，最后施工1個放水孔，實施放水，效果明顯。該治水方案工藝簡單、過程復雜、堵水效率高。

4 北部礦床防治水工作重要性

冬瓜山礦床北部，特別是63線以北，含水構造較發育且富水性較強。含水構造可能切穿礦體上方砂頁巖弱含水層。該處為礦床內相對富水的部位，礦坑涌水量中相當一部分將來自這里。

冬瓜山主井、出風井－850 m回風道突水淹井事例說明:深部地下水水頭高，含水構造一旦被揭露，由于水壓高、流量大、短時間內不易疏干，現場處理難度相對加大。

已施工工程雖然揭露了強導水斷裂破碎帶，但在尚未施工的工程中仍有可能存在大的含水構造，由于勘探控制程度的限制，目前仍無法對其出水的位置作出準確推斷。

5 建議

(1)對參與施工的技術人員和現場作業人員進行有效的安全教育、安全技術交底和專業操作技能培訓。

(2)由于60線以北水文地質條件的復雜性，應探、防結合，以探為本、防為保證。

(3)施工(防治水)過程的每一個環節應有專人負責、嚴格執行探水施工順序，并作好現場記錄，發現異常應及時匯報并組織處理。

(4)探水、掘進過程中，慎防工作面突水，認真落實防、突水措施，制定并實施突水時的應急預案，確保施工人員和礦井安全。

(5)通訊系統、通風系統、排水系統、運輸系統、供需系統、供電系統、提升系統、安全線路、安全出口要保持暢通無阻。

［1］ 張湘生．深井高壓大水淹井的拋石注漿封底治理技術［J］．建井技術，1994，20(2):1 －4．

［2］ 《采礦手冊》編委會．采礦手冊(第四卷)［M］．北京:冶金工業出版社，1990．

［3］ 褚洪濤．我國金屬礦山大水礦床的地下水開采采礦方法［A］．第七屆全國采礦學術會議論文集［C］．采礦技術，2006，6(3):49－52．

［4］ 任富強．冬瓜山銅礦床巖爆淺析［J］．采礦技術，2010，10(4):41 －42，78．

2010－06－11)

任富強(1952－)，男，安徽安慶人，高級工程師，主要從事礦山測量、采礦技術與管理工作，Email:fqren@tlys．cn。