地下水防治.pdf

第十四章 地下水防治 ................................................................................................................... 1 14.1 地下水害及其特征 .......................................................................................................... 2 14.1.1 地下水害的类型 ................................................................................................... 2 14.1.2 地下水害的发生原因 ........................................................................................... 2 14.1.3 地下水害的特征与危害 ....................................................................................... 3 14.1.4 水害的来源与通道 ............................................................................................... 4 14.1.5 地下水害的应急处理措施 ................................................................................... 4 14.2 深井矿山水文地质工作重点与要求 .............................................................................. 5 14.2.1 建井地质工作的主要目的与任务 ....................................................................... 5 14.2.3 竖井工程勘察技术要求 ....................................................................................... 7 14.2.4 竖井施工阶段地质工作的重点与要求 ............................................................... 8 14.2 5 生产阶段水文地质工作重点与要求 ................................................................... 9 14.3 深井水文地质灾害防治技术 ........................................................................................ 10 14.3.1 建井设计与施工技术要求 .................................................................................. 10 14.3.2 地下水防治方法与适用条件 ............................................................................. 11 14.3.3 地下水防治技术 ................................................................................................. 16 14.4 水害治理实例 ................................................................................................................ 19 14.4.1 实例一冬瓜山主井突水淹井灾害治理 ....................................................... 19 14.4.2 实例二冬瓜山出风井突水淹井灾害治理 ................................................... 24 14.4.3 实例三冬瓜山回风道涌水治理 ................................................................... 37 参考文献 ................................................................................................................................. 40 第十四章第十四章第十四章第十四章 地下水防治地下水防治地下水防治地下水防治 冬瓜山矿床埋深很大，是迄今为止国内开发的最深的特大型地下开采矿山。 虽然，冬瓜山铜矿浅部的东、西狮子山矿床、老鸭岭矿床及大团山矿床已经开采 结束或进入开采晚期，地下水也经过了近 40 年的疏干，但地下水位仍在天然状 态附近，没有明显降低。对此在深部的冬瓜山矿床开拓时期乃至生产阶段，工作 面将承受 910MPa 的高压大流量涌水威胁的巨大压力，一旦出现高压大流量突 水，必将对矿山建设与生产带来巨大的威胁，同时对地表建构筑和居民安全也 构成重大隐患，甚至造成灾难。因此，从安全生产、保护生命财产安全出发，在 认识地下水害的类型、水害来源与径流条件、危害程度及后果的前提下，明确矿 山水文地质工作重点，慎重安排地下水防治工程，确定科学合理的防治方法，对 深井矿山来说，显得更为重要。 正如上面所讲，冬瓜山铜矿是目前国内埋藏深度最大的冶金矿山，在其建设 开发过程中，存在着大量的难题需要解决，地下水的防治就是其中之一。由于没 有类似的成果乃至经验可 供借鉴，因此在冬瓜山铜矿建设中，面对高水压大流 量突水， 在综合防治的总体原则下， 着手研究解决不同阶段、 不同水文地质条件、 不同工程属性的综合防治关键技术与方法，成了工程建设时期的重点工作之一。 14.1 地下水害及其特征地下水害及其特征地下水害及其特征地下水害及其特征 14.1.1 地下水害的类型地下水害的类型地下水害的类型地下水害的类型 就深井矿山而言， 地下水的危害除了一般矿山经常遇到的地表水通过垂直井 巷或地表径流通道灌入建设中的矿井、井下巷道或工业场地；老空区积水和淤泥 涌入矿井；含水层中的地下水在揭露其径流通道时大量涌入矿井的共性特点外； 更重要的是强径流深切断裂破碎带自地表向下切割众多含水层， 当破碎带揭露时 在高水压作用下产生大流量射流危及甚至淹没矿井， 冬瓜山铜矿的地下水害就属 于这一类型。 14.1.2 地下水害的发生原因地下水害的发生原因地下水害的发生原因地下水害的发生原因 地下水害发生的原因存在主观与客观两个方面，其类别与诱发因素如下表。 表 14-1。 表 14-1 水 害 发 生 原 因 水害类别 诱 发 原 因 防排水设施 能力不足 1 矿床水文地质勘探程度不够或主体井巷尤其是竖井的工程勘察程度 低、或勘察手段与技术的局限性原因，导致防排水设施不能满足意外的 涌水，从而造成水害。尤其是竖井开拓时，很难或根本无法及时增添相 应的排水能力，即使不是很大的突发涌水也可能造成淹井事故。 2 设计或施工组织设计不当，致使防排水设施满足不了出现较大涌水的 需要，造成水患，甚至淹井事故。 3 防排水设施包括相应的供电系统达不到预期的效能，造成水患，尤其 是竖井开拓临时排水设施，因其工作条件恶劣，加上临时供电系统的可 靠性无法有效保障，在涌水量增大时，无法开动排水设备，造成淹井事 故。 4 开拓工程的施工顺序安排不当，在防排水设施未完成完善前，进入受 威胁地段施工，造成突水，无法排放。 水害防治措 施不当或措 施执行不到 位 5 没有按照冶金地下矿山安全技术规程等标准要求编制水害预防与 处理措施。 6 虽按规定编制了预防与处理措施，但措施不当。 7 执行预防与处理措施不到位。 特大突水 8 竖井施工时尤其是爆破击穿未发现的强径流导水构造，发生高压大流 量突水，现有的排水设备根本无法正常排水，导致井筒淹没。 就冬瓜山铜矿而言，突水地质灾害均在地质勘探程度低的区域内，揭穿了未 发现的强径流断裂破碎带所致。 14.1.3 地下水害的特征与危害地下水害的特征与危害地下水害的特征与危害地下水害的特征与危害 深井矿山的最显著的特点，顾名思义就是矿体距离地表的深度大。很显然， 一旦在深部出现水害，处理的难度是很大的。在地质勘探工作本身的控制程度、 勘探手段与技术上，不可能像相对浅埋矿床那样，取得更为可靠的勘探成果。更 何况能够投入开发的深埋矿床，开拓系统的工程量大，且开拓系统距离矿体的距 离远，而开拓工程范围内的地质控制程度本身又是低控制区。这样，自然增大了 开拓区域的工程风险，甚至造成严重的矿井地质灾害。 就冬瓜山铜矿而言，地下水的发生具有如下规律 1 所有的突发涌水，均发生在远离矿体的开拓系统范围内的竖井深部或深 部栖霞组灰岩地层中。 2 突水的水压高。由于冬瓜山矿区的深层地下水的静水位的标高距离地表 的深度小，而突水点的深度距离地表的深度大。主井突水淹井及出风井底附近的 突水淹井，距离地表的深度均接近 1000m，静水压力都达到 9MPa。如此高的突 水压力，截止目前为止国内外没有遇到。 3 突水流量大。主井井深 994m 突水淹井的初期突水量达到 1285m3/h，在 极短的时间内井筒迅速淹没。 出风井底附近的主井突水淹井及出风井底附近的突 水淹井的涌水量达到 700m3/h，此后在工作面深孔预注浆钻孔揭穿含水层时的单 孔涌水量达到 1000m3/h。 4 突水征兆不明。冬瓜山主井施工前的工程勘察孔水文试验，没有现实此 处存在强导水构造，突水点以上的 10m 范围内井筒掘进时多次浅孔探水及爆破 揭露表明，虽然有沿裂隙滴水、渗水现象，但水量累计不超过 10m3/h，水温达 到 40℃并一直稳定，与浅层地下水的水温存在明显差别，地下水无任何压力挤 出特征。出风井底回风道突水淹井是在凿岩时炮孔击穿导水构造所致，此前一直 没有任何突水征兆。 5突水的危害性极大，造成的损失大。如主井 1994 年 9 月突水，深度太深， 水量太大，无法排放，井筒迅速被淹，造成大量的凿井设备设施的损失。涌水治 理占用时间长达 6 年之多，治理投入达 2000 余万元。出风井底回风道 2002 年 10 月突水淹井，同样造成井筒淹没，涌水治理占用时间接近一年半，投入接近 1000 万元。两次突水，造成工程建设工期滞后。 14.1.4 水害的来源与通道水害的来源与通道水害的来源与通道水害的来源与通道 正如前面所述， 深井矿山地下水害的主要来源是断裂破碎带自上而下切割含 水层，增强了含水之间尤其是深层含水层与浅层含水层之间的水力联系，强化了 径流条件。当井巷揭穿断层破碎带时，造成地下水突然涌入矿井。因此，强导水 断层破碎带是唯一的径流通道。 14.1.5 地下水害的应急处理措施地下水害的应急处理措施地下水害的应急处理措施地下水害的应急处理措施 矿井建设与生产时期，突发地下水灾害时，不可能及时做到有效处理。但在 矿山主体工程施工前，就应该就可能遇到的水文地质灾害进行充分的估计，并根 据各种情况， 预先确定灾害程度的级别， 针对不同的灾害等级提前编制应急预案， 准备好必要的抢先物资，以尽量减少灾害损失，为灾害的治理赢得主动。为此应 做到如下几点。 1灾害发生前，明确规定水害发生时的安全撤离线路，并悬挂醒目标识牌 标识撤离方向，如撤离路线为坡度大的斜坡道，要设置扶手或绳索。独头突水危 险性大的巷道施工前，还应该安装通讯系统，并确保畅通。关人员熟悉避灾路线 及突水急救知识。 2整个避灾路线要确保做到与突水时的泄水路线严格错开，并经常维护， 确保畅通无阻。 但是却因条件不许可进行错开时， 在可能突水成灾的施工巷道内， 应在预计突水量的提前下，随巷道施工开挖水沟。竖井施工期间，应严格按照施 工规范和安全规程的规定，形成安全通道。 3井巷掘进过程中，发现有透水征兆或事实突水，应立即停止作业，迅速 报告调度部门。调度部门除了将情况立即报告外，必须立即通知有关人员赴现场 观察、通知泵房，加大排水力度。 4地质专业技术人员应及时开展如下工作 a 观测涌水量大小及其变化，并采集水样进行水样进行分析。 b 调查涌水地点的围岩及巷道破坏、变形情况，勘察突水点附近的构造行 迹特征，实测断层或节理的产状要素。 c 开展长期观测孔的水位监测工作， 必要时进行地表水体及地面变形调查。 d 根据收集到的资料，结合以往资料，分析判断突水水源，预测灾害的发 展趋势。当难以快速作出科学判断时，应考虑最坏后果，作出防止淹井的必要措 施。 5应迅速成立抢险救灾领导机构，加强领导、统一指挥，并根据需要设立 若干专业工作小组。 6情况危及时，应及时作出撤出所有可能被灾害威胁的人员。 7安排机电技术和维修人员，检查变配电系统及排水供电系统和排水设 备， 并组织人员清除水流路线上障碍、 清理水仓和水沟， 如水中含有大量的泥沙， 应在水仓入口处设置简易虑水装置，降低进入水仓的泥沙量。如果供电系统的供 电容量紧张，必须停止与抢险、排水无关的一切供电，确保抢险需要。当涌水量 大于或可能大于排水能力时，应迅速安装临时排水设备及供电设备，尽可能增加 排水能力。 8当突水后，有可利用的巷道空间时，应设置临时拦水坝，作为蓄水场所， 减缓排水压力。 14.2 深井矿山水文地质工作重点与要求深井矿山水文地质工作重点与要求深井矿山水文地质工作重点与要求深井矿山水文地质工作重点与要求 矿山水文地质工作是矿山地质工作的重要组成部分， 贯穿于矿山开发的全过 程。 14.2.1 建井地质工作的主要目的与任务建井地质工作的主要目的与任务建井地质工作的主要目的与任务建井地质工作的主要目的与任务 矿井建设阶段尤其是矿井工程施工阶段的地质工作，称为建井地质。它是矿 床地质勘探工作的延续，是保障建井工程顺利施工的重要基础工作。其目的是为 井筒及运输巷道等井巷开拓工程提供地质资料， 预测施工阶段可能遇到的地质灾 害的类型及危害程度并提出解决办法，提供井巷防水、探水及治水方案所涉及的 水文地质资料，及时解决施工中遇到的地质、水文地质及工程地质等问题，保证 井巷施工的顺利进行。必要时，建立水文地质长期观测系统，研究地下水的综合 利用。编写建井地质资料、绘制必要的地质图件，奠定生产地质工作基础。按照 工作阶段划分，分为施工前、施工中和竣工三个阶段。结合冬瓜山铜矿基建开 拓阶段的地质工作实践成果，对各阶段的工作任务目的与要求归纳如下。 14.2.1.1 施工前的建井地质工作任务、目的与要求 1 收集、熟悉所建矿井的已有地质资料、矿井设计及有关技术资料，掌握 矿床地质特征； 参与建井施工组织设计， 分析预测建井过程可能遇到的地质问题， 确定建井时期地质工作重点。 2 根据收集的资料，编制建井地质说明书及相关的预测地质图件，为井巷 工程施工提供可靠的地质资料。 3 井筒开工前，着重工程地质、水文地质条件及有关参数资料的收集与分 析，为确定施工方法、编制施工组织设计提供可靠的地质依据。 4 核实矿床勘查所施工的钻孔位置、封孔情况以及钻孔所揭穿岩层、构造 形迹与将要施工的井巷之间的关系。 14.2.1.2 施工中的建井地质工作任务、目的与要求 1 井巷施工揭露的一切地质现象，要按照有关规定，进行观测、编录、整 理，必要时还应拍摄声像资料，做到及时、准确、全面、重点突出、图文并茂， 对取得的各种数据、标本等原始资料，绘制成图、整理成台帐并妥善保管，作为 建井地质工作总结的基础。 2 根据施工过程不断揭露的地质现象，及时修编工程施工前编制的地质资 料，以便对前方施工地段作出更准确的地质预测，提出井巷支护形式和施工方法 的建设性意见。 3 做好施工时期水文地质工作。掌握含水层的位置、厚度、岩性特征、构 造特征，预测矿井涌水量及其变化规律。地下水水位、涌水量及地温、水温的观 测工作。 4 配合建井专业技术人员，做好含水层段注浆堵水施工，并承担注浆堵 水期间地质技术工作。 5 做好工程施工期间的岩体物理力学性质试验岩样的采集工作。 6 做好工程施工期间可疑地层或断裂破碎带的超前探水设计，并督促、指 导和检查探水工程的实施。 7 做好施工阶段矿井地温观测工作，系统积累地温资料。 8 必要时，建立水文地质长期观测系统，积累观测数据。 14.2.1.3 竣工阶段建井地质工作任务、目的与要求 工程竣工时，施工单位应及时编制竣工地质资料。内容包括建井地质工作总 结及相应的图表。 1建井地质工作总结，包括概论、施工工程所在矿床的地质特征、工程地 质及水文地质特征、 工程施工所遇到的主要工程地质及水文地质问题的处理措施 与结果、建井过程地质工作的评价、存在的主要问题，生产阶段工程地质水文地 质工作的注意事项与建议等。 2图表及有关原始资料，包括原始地质编录图件、原始地质记录本、岩 样分析成果表、水样化验成果表、水文地质观测台帐、地温与岩温观测记录、施 工过程探放水与防排水设计及所积累的原始资料、过程工作总结。 14.2.3 竖井工程勘察技术要求竖井工程勘察技术要求竖井工程勘察技术要求竖井工程勘察技术要求 竖井是地下矿山特别是深埋矿床开发的咽喉， 它们的位置都布置在矿床开采 移动境界线以外的安全处，而且多数竖井尤其是主提升井的深度，绝大部分均超 过矿床的埋藏深部。鉴于这些特点，竖井所在位置在矿床勘查阶段的地质控制与 研究程度很自然地低于矿床的主要部位，同时矿床勘查是研究问题的宏观性，加 上地质条件的变化性， 不可能对某一具体位置上空间的详细地质特征作出全面系 统的研究。因此，为满足井筒设计与施工组织设计要求，必须安排竖井工程钻 勘察，查明井筒穿过的地质特征，保障井筒设计的科学可靠性和所制定的施工方 案科学合理性。现根据国家标准矿山井巷工程施工及验收规范的有关规定， 结合冬瓜山主井、冬瓜山出风井的工程勘察结果及施工中发现勘察存在的问题， 对深井工程勘察的主要技术要求归纳如下。 14.2.3.1 钻孔位置、钻孔结构及深度要求 1 钻孔开孔的平面位置原则上不得布置在井筒范围内，但不得超过井筒中 心 25m。钻孔深度应大于井筒设计深度不低于 10m，如井底段处在复杂岩层内， 应穿过复杂岩层不低于 10m。 2 钻孔的终孔直径不得低于 91mm，在松散层及破碎带段的钻孔直径应以 抽水过滤器直径不小于 127mm 进行安排，开孔直径应根据钻孔设计总深度的钻 孔钻进工艺要求确定。 3 勘察孔的数量最少为 1 个，在地质条件复杂时，应增加钻孔，其数量与 位置应根据第 1 个钻孔揭露情况，结合井筒附近地质勘查成果确定。 14.2.3.2 钻孔岩芯及采取率要求 勘察孔必须全孔取芯，且在土层和基岩中的采取率不小于 75,在砂层、破 碎带软弱夹层及溶洞中不小于 60。所采集的岩芯应连续编号，装箱保存，同时 应对岩芯拍摄照片。 14.2.3.3 钻孔弯曲控制要求 每钻进 20m 需进行 1 次测斜，测出钻孔顶角和方位角，偏斜率小于 1.5。 超过限值时，应采取纠偏措施。 14.2.3.4 岩样采集要求 钻孔揭露的岩层，应根据岩性特点分层采集岩石物理力学试样，且每层应至 少采集试样 1 组，条件复杂、岩石成分变化大、层厚超过 5m 时，增加取样数量。 14.2.3.5 水文观测与试验要求 钻孔期间需进行简易水文地质观测。主要观测内容有钻孔冲洗液消耗量变 化、钻孔水位升降变化、水文电测井观测、含水构造及含水层特征、地下水活动 痕迹、含水层的位置及补给关系、水温。 钻孔抽水试验。对发现的含水层应分层进行抽水试验或注水试验，最终进行 全孔混合抽水试验或注水试验。 每层抽水试验的降深不得少于 3 次且降深尽量相 等，稳定时间不得低于 8h。每层末次抽水时需采集水质分析样品。 14.2.3.6 其他观测 钻孔结束，需分段进行地温测定和放射性观测。地温观测应根据所在矿区的 正常地温增温率确定，但原则上应每隔 1030m 作为一个测点，放射性观测应连 续测量。 14.2.3.7 勘察成果要求 竖井工程勘察应提供下列成果 1 钻孔柱状图。要求系统详细描述岩性特征、简易水文地质描述、岩芯采 取率曲线、岩石质量指标及变化曲线、采样位置及编号等。 2 综合矿床勘探成果及勘察孔成果， 编制的沿井筒中心预测地质剖面图最 好与矿床勘探剖面线方向一致。 3 井筒水文地质条件。包括含水层的数量、位置、厚度；含水层埋藏条件、 静止水位、涌水量、渗透系数、水质、水温、含水层之间以及含水层与地表水的 水力联系等。其中，涌水量的预测，必须根据抽水试验结果采用大井法及涌水量 -降深曲线外推法等两种以上方法分层计算。如勘察过程中，因岩石结构原因， 钻孔时采取了钻进护壁而可能导致影响抽水试验及涌水量预测结果的情形， 成果 中应说明可能引起的后果。另外，由于钻进过程观察的偶然性，对于钻孔出现严 重漏水但又没有判定为含水层的部位，应作出说明。 4井筒通过的岩土层的物理力学性质、埋藏条件及断层破碎带、老空、岩 溶、裂隙特征，并附岩样物理力学试验成果表。 5井温曲线图。 6钻孔测斜资料及测斜图。 14.2.4 竖井施工阶段地质工作的重点与要求竖井施工阶段地质工作的重点与要求竖井施工阶段地质工作的重点与要求竖井施工阶段地质工作的重点与要求 竖井施工，虽然有勘察资料作指导，但是相对于整个井筒而言，钻孔揭示的 地质特征又显得很宏观，同时由于认识的局限性对某些结论的作出仍然是间接 的、推断的，特别是在深井勘察中，由于钻孔深度大，因技术与工艺上存在一些 不可避免的问题，导致所采集的岩芯不可能与原始状态一致，造成对部分孔段的 岩体特征的分析与实际存在较大偏差。同时大部分勘察孔都布置在井筒范围以 外，从客观上钻孔揭露的情况就存在不一致。因此对钻孔来说，与井筒实际揭露 的情况还是存在一定差异，甚至在某些方面、某些部位出入很大。这样的例子， 在竖井特别是深井施工中经常发生。这些问题的发生，轻者造成施工组织设计难 以执行，局部的施工工艺变更，重者会造成较大损失甚至淹井的重大地质灾害。 如冬瓜山主井，井筒浅部的塔山小凉亭组含水层在工作面预注浆前，地质 专业技术人员根据其上部井筒揭露的地质特征和工程勘察资料进行对比分析， 及 时调整了预注浆工作面，从而避免了突水的发生。井深 994m 大突水淹井事故， 就是由于钻孔深度大，抽水手段限制，加上勘察对此处钻孔漏水的忽视，作出的 判断不当所致。 冬瓜山出风井，由于对软弱层的分析判断失误，而误将龙潭煤层及炭质页岩 判断成断层泥，从而将该层确定为导水构造破碎带。施工组织设计时，根据提供 的资料，安排了工作面深孔预注浆。工作面预注浆钻孔施工时，发现上面所说的 现象，及时进行了方案调整，但前后影响工期一个月，造成损失数十万元。 从上面的例子和分析，不难看出，地质工作在竖井施工阶段的作用重大。 根据冬瓜山工程中建井地质的实际工作要求，参照其它资料，将深竖井施工 阶段地质工作的重点和要求归纳如下。 1 重视现场基础地质工作。对所揭露的一切地质现象必须及时按照原始地 质编录的要求进行编录，真实记录和反映地质体特征。 2 必须根据原始编录成果，对照工程勘察资料及矿区地质资料，开展现场 地质研究， 对勘察未发现的主要断裂构造应高度注意其构造性质研究及产状要素 的变化，并跟踪其对井筒施工的影响。 3 定期观测井筒涌水量，掌握其变化规律；遇到新增涌水点，应随时观测 其涌水量、水温、水质。 4 按照一定的高度，观测井筒的地温。 5 井筒施工进入脆性程度高，线性构造面如节理面、劈理面密集的岩体 前，应注意其发生岩爆的倾向。揭露后，如出现岩爆现象，应观测岩爆发生的规 律，并提出解决办法。 14.2 5 生产阶段水文地质工作重点与要求生产阶段水文地质工作重点与要求生产阶段水文地质工作重点与要求生产阶段水文地质工作重点与要求 深井矿山开采安全管理的重要威胁之一是地下水突发进入矿井以及由此而 可能诱发的地表沉降、塌陷，从而引起环境地质灾害。就冬瓜山铜矿而言，一期 建设与开采中，虽然基本摸清了深部地下水的赋存规律，回风道中揭露的铜塘冲 强导水破碎带也经过了注浆封堵，但出风井以南 145m 处等部位仍有地下水径流 构造通道。虽然 60 线以北的地表是狮子山老城区的居民区、商业区和相关企事 业单位，以及交通线路，建构筑物相对密集，而其下却分布着大片的可溶性岩 层。铜塘冲断裂破碎带及龙塘湖破碎带又恰在该区域内。因此，无论从防止地表 沉降还是从进一步研究现有的径流构造通道本身的地下水变化规律以及这些径 流构造与铜塘冲等破碎带等强径流通道之间的关系， 开展系统的水文地质工作是 矿山地质工作不可忽视的重要组成部分，并应明确如下重点。 1 定期观测深部仍然开放的出风井以南 145m 处等径流构造通道的涌水量 及水温水质的变化规律。 2 定期观测 ZK540 长期观测孔的水位及水质变化规律， 并与深部开采前数 据进行系统对比。 3 尽早建立 60 线以北区域的地表沉降监测网。 4 定期开展 60 线以北区域地表塌陷的调查。 5 定期收集 60 线以北区域内地表供水井的水位变化，并与深部开采前的 数据进行系统分析对比。 6 建议恢复 ZK750 孔作为矿区长期水文观测孔， 对深部与浅部地下水的联 系进行观测研究。 14.3 深井水文地质灾害防治技术深井水文地质灾害防治技术深井水文地质灾害防治技术深井水文地质灾害防治技术 地下水是绝大多数矿山水害的根源， 其防治是矿山开发过程中的一项重要内 容。重视地下水的目的在于保证矿井建设与生产其安全，防止灾害性事故的发 生；在科学合理前提下，尽量降低矿井涌水量，降低施工和生产成本；改善作业 条件；保证工程质量。 鉴于上述目的要求，针对矿山水文地质特征，慎重采取地下水的预防与治理 措施，对矿山建设和生产来说，必须从勘查、设计、施工乃至生产全过程予以足 够重视，其意义是十分巨大的，特别是深井矿山，显得更为突出。 14.3.1 建井设计与施工技术要求建井设计与施工技术要求建井设计与施工技术要求建井设计与施工技术要求 矿山建设的设计质量直接与矿井施工相关。矿山设计前，应充分研究矿床的 水文地质条件，当水文地质勘查工作程度不能满足项目设计时，设计单位必须水 文地质补充勘查技术要求，进行补充勘查。竖井工程必须按照矿山井巷工程施 工及验收规范 的要求， 由设计单位编制勘察任务书， 查明所建工程的地质条件。 对于深井井筒， 应将水文地质条件尤其是矿井深部的水文地质条件作为勘察内容 的重点，避免长期以来在矿井设计上重点侧重工程地质忽视水文地质的倾向。 众所周之，矿山工程施工的难点与重点突出集中在竖井建设阶段。竖井施工 的最大障碍就是地下水的影响，这一点在深竖井施工中最为突出。它不仅是影响 施工进度的重要因素，也在很大程度上构成安全隐患，同时，即使不大的涌水如 不处理或处理不当，将直接影响工程质量。因此，在竖井尤其是深竖井施工组织 安排时，必须将施工过程的地下水防治放在突出位置上考虑。其总体要求是 1 以矿井工程勘察资料为依据，充分研究矿井水文地质条件，掌握矿井各 含水层的特征，确定对施工的影响程度。再此基础上，根据各含水层特点，编制 详细的专项防治设计。 2 施工期间的临时排水系统，必须在掌握的矿井水文地质特征基础上，结 合地下水防治措施，进行设计。 3 坚决按照有疑必探，先探后掘的探水超前原则组织施工。对勘察漏判或 误判的含水层，更应在综合分析基础上引起重视，并提出明确的预防措施。 4 施工进度安排上， 应在主体开拓平巷施工前， 完成永久排水系统的施工。 14.3.2 地下水防治方法与适用条件地下水防治方法与适用条件地下水防治方法与适用条件地下水防治方法与适用条件 矿山建设与生产过程中，作业时遇到地下水影响是常见的。地下水揭露后， 轻者影响生产进度，增加生产成本，造成矿区环境地质破坏；严重时造成灾害、 带来生命财产的重大损失。 近几年， 矿井透水引起灾害甚至灾难的报告时有出现。 因此，从科学发展，关爱生命出发，针对不同的地下水类型和特征、工程与生产 条件，采取不同的防治方法，应该作为今后矿山地下水防治的重要内容，以改变 长期以来普遍存在的以疏干为主的模式，实现矿山绿色发展、科学经营、环境稳 定的目标。 地下水对矿山建设和生产的影响程度主要由含水层的充水条件、 富水程度和 埋藏深度等因素决定的。其中，充水条件是决定性因素，富水程度及埋藏深度决 定了充水量的大小。 从空间位置看， 即使富水性很强， 但远离采、 掘井巷工程时， 没有向作业面充水的径流通道，是不可能对采、掘作业有任何影响或破坏的。而 井巷工程能够直接揭露、接近甚至是在采、掘工程作业范围以内的含水层或导水 构造，轻者对作业带来一定程度的影响，重者才会形成水文地质灾害。因此，我 们认为地下水对矿山建设和生产的影响，以及采取什么样的方法去防治，必须综 合分析，科学决策。 冬瓜山铜矿井巷开拓过程中，虽然设计时根据当时掌握的水文地质资料，对 地下水的防治作出了统筹安排，但由于认识的局限性，仍然经历了多次地下水的 困扰，在处理过程中积累了成功的经验。现以冬瓜山铜矿为例，介绍几种深井矿 山地下水的防治方法与适用条件。 14.3.2.1 地下水的预防 矿山地下水的预防，首先应着眼于水文地质基础研究，在此基础上，确定建 设与生产时期的水文地质工作重点，划分水文地质重点和复杂区域，分析预测主 要井巷的水文地质特征和主要含水导水构造的位置及其对工程的影响呼吁危害 程度，工程布置时应尽量避开水文地质条件复杂区域。当矿山主体工程因场地或 工艺限制， 无法避开复杂区域时， 应在水文地质基础研究或主体工程勘察基础上， 确定预防措施，并严格组织落实到位。具体的预防方法有 1 对主体井巷，施工前应编制水文地质预测平面、剖面图。井巷施工期间， 应加强水文地质跟踪调查、研究，及时修改预测结果。 2 对已知含水层或导水构造，在揭露前通过布置超前探水孔，探知含水层 或导水构造在井巷中的具体位置和厚度，并根据钻孔揭露的涌水量，提出治理的 具体措施。探水孔的超前距离在坚硬岩体中，不得小于 10m。如果在预计的含水 层或导水构造 10m 甚至大于 10m 范围内，岩体的强度与完整性不能满足预留岩 帽时，应根据实际确定超前距离。总体原则是，必须保证钻孔开孔 5m 范围内岩 体的强度与完整性满足探水孔孔口管的预埋及预埋后可能需要注浆时安全承载 需需要。对于涌水量较小、岩体完整性相对较好又相对分散的含水层，可直接利 用普通凿岩机进行浅孔探水。 3 通过综合分析，对工程可能遇到的含水层或导水构造，在条件具备时应 先采用地球物理方法进行预测，并在此基础上决定是否需要钻探进行确认。如 -850m 及-790m 回风道在出风井底施工时出现突水后，为指导工作面预注浆的钻 孔施工，判断导水构造的位置及性状，钻孔施工前，采用声波和电磁波法进行了 成功预测。 4 严格施工组织管理。这是地下水预防成败的关键。预防工作实施，必须 严格执行设计的工艺与技术要求进行，并严格落实责任。 14.3.2.2 地下水的治理 地下水的治理，从根本上讲，分为排放、疏堵结合、封堵三种方法。从冬瓜 山铜矿的实际水文地质条件出发，综合考虑深井特点及开拓工程属性要求，对矿 山建设的全过程以及生产时期需要，确立的地下水治理指导思想和原则是 加强研究，科学布置，合理施工，谨慎防范。立足井下，以堵为主，疏堵结 合，避免强排。 加强研究就是重点对深层构造特别是断裂破碎带的性质、分布规律、发育深 度、富水性和导水特征、对矿坑充水的影响程度、与浅部含水层的水力联系等。 科学布置结石结合矿床地质构造水文地质条件，科学布置矿山井巷工程， 重要井巷工程应尽量避开水文地质条件不利地段。施工和开采过程中，应严格执 行各项规程规范，力避爆破冒顶引起顶板岩层移动波及到浅层。 谨慎防范，关键是做到有疑必探，先探后掘。具体的说遇到下面任何一种情 况都必须停止掘进，先行探水放水 1 采掘工作面发现出水征兆； 2 接近 C23/D3w、P1q/C23、P1g/P1q 时； 3 接近已知和推测破碎带、 裂隙密集带、 岩体与围岩接触带及未封钻孔时； 4 发现未明断层而对断层另一盘水文地质条件不清时等。 根据上述指导思想和原则，对地下水的防治作出如下具体要求 1 主体工程中的竖井工程高度重视竖井施工中的地下水防治，施工过程 严格按照国家标准矿山井巷工程施工及验收规范中的有关规定，进行工作面 预注浆或壁后注浆堵水，确保施工作业达到“干井”条件，井筒竣工时全井涌水量 不超过 6m3/h。 2 排水系统冬瓜山辅助井施工落底后，应尽快施工矿山永久排水系统， 在回风道等水文地质条件复杂区域工程施工前，形成正常的排水能力。 3 平巷工程鉴于大量的勘探工程已经证实矿床深部地层富水性较弱，矿 体直接顶底板相对隔水，深部地下水补给相对不足的特点出发，施工阶段局部出 现涌水在对施工没有明显影响、 排水能力相对充足的情况下， 采取局部疏干处理， 如对工程施工具有较明显的影响或排水能力紧张时，则进行局部预注浆堵水。采 区工程为利于将来的采掘安全，采用疏堵结合方式。 4 根据工程计划安排，南部进风井和溜井以及主泵站建成前的平巷掘进时 的探水应与注浆工作结合进行。-875m 主泵站建成后，平巷掘进的探水与放水降 压相结合，避免出现大的突然涌水。基建期要做好矿坑涌水的水量、水温、水位 水压的动态监测工作。坑内破碎站、配电硐室、溜井等工程若揭露较大出水点， 要采取注浆堵水防水措施，以消除地下水对这些工程的正常功能的影响。一些长 溜井如果其位置较低或没有通路实行疏干的， 施工中遇到较大水点时也要进行注 浆堵水，以保证施工的正常进行。离开采区较远的竖井井底附属开拓工程遇到较 高水温或水量较大的水点时，进行注浆堵水有利于降温或降低排水成本。它们离 开采区较远，注浆不会影响开采区的整体疏干效果。 5 深部地下水的温度相对较高，最高水温达 40℃,涌水将是坑内热源之一。 热水的热量主要来自深部围岩的正常地温，虽然随着涌水时间的延长，浅部低温 水补给的比例不断增加， 水温将会有所降低， 但热水在施工时对环境的影响较大。 因此，在通风不畅、排水能力与条件较差的开拓巷道内，为降低工作面的温度， 也应安排对出水点注浆封堵，改善作业条件。 正如前面所述，矿床北部特别是 63 线以北，含水构造较发育且富水性较强， 且含水构造极大可能切穿矿体上方砂页岩隔水层， 强化了浅部含水层与深部导