马槽滩矿区大巷突水原因范文

《化工矿产地质杂志》2014年第二期

1水文地质条件

矿区属于整体以溶隙裂隙充水为主、顶底板直接进水、局部（十中段充水破碎带区域）以断裂含水为主的水文地质条件中等的矿床【2～3】。矿区位于马槽滩倒转背斜的正翼，含水层与隔水层呈缓倾相间产出。其中对矿床充水直接有关的含水层为震旦系（Z2dn）泥盆系（D3s2）裂隙溶隙含水层，分别为矿床底板，顶板，由白云岩组成，岩溶、裂隙均不甚发育，只是矿床底板起伏大，顶部古岩溶发育，溶洞大小不等，多无水，均为弱含水层，钻孔单位涌水量0.016～0.104L/s•m。隔水层主要为含磷层，该层厚薄不一，本层上下水位差异大，为良好隔水层，一旦揭穿含磷层时，就失去了隔水作用。矿区深部正层矿位于当地侵蚀基准面以上，地下水主要接受大气降雨补给，以及雨季地表水沿沟谷等的渗漏补给，而二叠系含水层还接受远区的补给，地表以仰天窝、唐家山为分水岭，特有的地形、地貌，特别是大暴雨不利于大气降雨向下渗透。由于隔水层呈缓倾相间产出和隔水作用，地下水由北向南受阻分别向大致东西两个方向径流，以泉的形式和向坑口排泄。

2矿井涌水实例

2007年9月7日坑探工程掘进至10线以东约30m处时，DTa大巷正碛头突然出现大规模涌水，导致DTa大巷及十中段主运输平硐近4000m巷道全部淹没，道床以上最浅约10cm,最深超过40cm,十中段生产作业全面停产。期间最小涌水量为493m3/h,最高涌水量为5735m3/h，短期内无法恢复施工。突水原因初步确定为掘进工作面揭露导水断裂F22的破碎带引起。其后更改施工方案：封堵DTa正碛头，将DTa大巷向南平移100m，继续向东延伸。矿山随即按此方案实施，封堵时采用5根管径为295mm闸阀排水，钢筋混凝土墙厚4m，待混凝土凝固期满后，关闭全部闸阀，然后清理巷道、恢复冲毁轨道。2008年1月中旬恢复井巷施工。当10线南支施工40m处，碛头右帮、底板共有三处再次出现涌水，并有扩大的迹象。项目再次停工。之后由于5.12大地震，项目被迫终止。

3突水原因分析

矿山采掘施工过程中造成突水的因素是多方面的，一般是多种因素综合作用的结果，根据现场实际观测及以往地质、水文地质资料行综合分析，认为矿区主要充水因素为断裂、构造裂隙充水，主要岩溶含水层及大气降水也对矿床充水有一定影响。突水主要是掘进F22含水断层破碎带引起的【4】。突水原因分析如下：

3.1主要含水层矿山观测资料显示，矿区深部东沿脉矿坑涌水量为13.89L/s，而西部矿坑涌水量却仅为8.56L/s，相差40%，可以看出其充水程度很不均匀，各向异性大，矿床顶底板均为弱含水层，Zdn单位长度涌水量为0.0347L/s，标高970m以上，揭露（Zdn+D3s）向上钻孔均无涌水，矿坑总涌水量仅为1939.0m3/d，因此，通常情况下，沿裂隙、溶隙向矿坑滴淋水为其向矿坑充水的主要形式，其涌水量小，对矿床开采仅为有影响，但构不成威胁。

3.2大气降水矿区地形特征是山高谷深，坡陡水急，区内主要为震旦系、泥盆系碳酸盐类岩石为主体形成的陡坡峭壁，自然坡度在50°以上。矿区特有的地形、地貌，大气降水对矿床充水不是很有利，主要是沿裂隙向下渗透。从图2可知，从旱季到雨季，矿坑涌水量变化不大，其与大气降雨不甚密切，且滞后时间10～20d，只是当暴雨来时，地表水沿沟谷等裂隙（缝）向矿坑呈脉状充水，矿坑涌水量才有所增加，如1992年6月12日降雨为118.1mm，矿坑涌水量由暴雨前的18.2L/s增大到暴雨时的20.8L/s，水体变浑浊，暴雨过后又减少到14.2L/s，增大相对幅度为15%。但随着矿山40余年的开采，采空区面积增加，地表变形破坏加剧，裂缝、塌陷不断扩大，大气降雨沿地表塌陷（主要为沟谷地段）等向矿坑大量充水，因此十中段涌水量、浊清度均在较大程度上受到地表降雨影响，该破碎带与地表已贯通，且该区域汇水面积较大。

3.3F22断裂破碎带由于区域性F1、F2大断裂的相互挤压错动的影响，在矿床范围内产生众多不同规模的断裂，其复杂和发育程度已被前期和本期勘探所查证，有F132、F107、F254、F255、F22等，以及众多派生分枝和分枝复合的小断裂，造成东沿脉大巷涌水的F22断裂破碎带简述如下：F22：为一走向近南北，倾向东，倾角36～57°的正断层，断层延伸长度大于9km，破碎带宽82～146m，切割正反两层矿，断面紧闭有波状起伏，局部破碎严重。F22是金河磷矿马槽滩矿区和兰家坪矿区的分界断裂，其破碎带裂隙和溶洞群可能已与地表三道沟汇水区联通。三道沟为分隔金河磷矿马槽滩与兰家坪两矿区的峡谷，沟口高程930m,沟顶高程约2500m，沟长超过4500m，汇水面积超过20km2。涌水点地表高程为1600～1700m，距三道沟距离约500m，位于三道沟中下部。沟内除雨季暴雨形成洪流外，全年无地表径流。因此从涌水曲线图上（图3）可以看出，在晴好天气，涌水为500～800m3/h的稳定状态，一旦出现降雨，涌水量就陡增，大气降水立即成为井下涌水。综上分析，F22断裂及破碎带与地表汇水区三道沟联通，其涌水对开采有重大影响，必要时井巷开拓应避免穿越。

4防治突水措施

根据以上分析，结合矿区实际，认为防治马槽滩矿区突水可以从以下几个方面入手。（1）严格执行规范、规程。金河磷矿为老矿山，已开采多年，经过多次勘探对矿山水文地质条件已有深刻认识，详查未开展专门水文地质调查。矿山多年开采，水文地质条件已发生变化，诱导了本次突水事故的发生。因此，必须坚持“有疑必探，先探后掘，疏堵结合，分类防治”的防治水原则。（2）建立专门水文地质记录台账。矿山应建立健全各类水文地质记录表及相关图件，逐步建立地下水位，涌水量，涌水点，突水点，钻孔水文地质编录记录等数据库，逐头逐面进行水害预报，提高预报水平。（3）加强矿床疏干排水措施，用大功率的排水泵进行生产排水，使矿山能够正常生产且能够具备应对较大突水灾害的防治能力。（4）防治断裂突水。掘进F22断裂破碎带导致突水后，尽管封堵了正碛头，将大巷向南平移了100m，但再次发生涌水，并有扩大的迹象。说明简单注浆封堵措施已经不能解决问题，断层破碎带规模大，富水性强，导水性好。俗话说，堵不如疏，矿山突水事故应堵疏结合，所以此时应进一步查明断层富水性质及三道沟流域地表汇水特征，采取疏水降压和注浆改造相结合的方法解决问题。

5结语

（1）矿区主要充水因素为断裂、构造裂隙充水，主要岩溶含水层及大气降水也对矿床充水有一定影响。F22断裂及破碎带与地表汇水区三道沟联通，突水主要是掘进F22含水断层破碎带引起。（2）金河磷矿需进一步加强矿区水文地质预测预报，在采掘探矿过程中遇到断层时“有疑必探，先探后掘，疏堵结合，分类防治”，可防治突水事故。

作者：刘军省单位：中化地质矿山总局地质研究院