矿山充水水源与导水通道识别及水害防治研究
摘要
关键词
矿山水害;充水水源;导水通道;识别技术;水害防治
正文
一、引言
矿山开采是我国能源与矿产资源获取的核心方式,对国民经济发展具有重要支撑作用。但开采过程中水害事故频发,不仅导致作业中断、设备损坏,还可能引发人员伤亡,制约矿山可持续发展。矿山水害的本质是充水水源通过导水通道进入开采空间,因此精准识别充水水源与导水通道,是水害防治的核心环节。
随着矿山开采向深部延伸,地质条件日趋复杂,地下水系统遭到破坏,充水水源类型更加多元,导水通道呈现隐蔽化、复杂化特征,传统识别方法已难以满足精准需求,导致部分水害防治缺乏针对性。当前我国矿山水害防治虽有进展,但仍存在识别技术适配不足、防治措施针对性不强、防控体系不完善等问题,水害事故仍时有发生。
因此,系统研究充水水源与导水通道的识别技术及防治对策,构建科学防控体系,对提升矿山水害防控能力、保障安全生产、减少损失具有重要理论与实践意义,也是推动矿山开采行业规范化发展的必然要求。
二、矿山充水水源与导水通道核心类型及特征
充水水源是水害形成的物质基础,导水通道是水害发生的关键路径,两者的类型与特征直接决定水害的发生概率与防控难度,结合矿山地质与开采实际,其核心类型及特征如下。
矿山充水水源主要分为四类:其一,地表水充水水源,包括河流、湖泊、大气降水等,水量大、补给稳定,受季节影响显著,靠近地表水体的矿山易受其威胁;其二,地下水充水水源,是最主要的充水来源,包括孔隙水、裂隙水、岩溶水,孔隙水渗透性弱,裂隙水水量受裂隙发育影响,岩溶水水量大、水压高,易引发突水;其三,老空水充水水源,即老采空区、废弃巷道储存的地下水,水质复杂、水压不稳定,导通后易引发瞬时突水;其四,断层水充水水源,赋存于断层破碎带,水量受断层规模影响,水压高、流速快,是深部开采的主要水害隐患。
矿山导水通道核心分为三类:其一,自然导水通道,由地质作用形成,包括断层破碎带、裂隙、岩溶管道,断层破碎带导水性强,裂隙隐蔽性强,岩溶管道易引发大规模突水;其二,人工导水通道,由开采活动形成,包括采矿巷道、钻孔、采空区,钻孔封堵不严、采空区导水裂隙易成为水害路径;其三,复合导水通道,由自然与人工通道连通形成,导水性更强、危害更大,是深部矿山水害防控重点。
充水水源与导水通道相互关联,不同水源需通过对应通道才能形成水害,明确两者特征是精准识别与防治的前提。
三、矿山充水水源与导水通道识别技术
充水水源与导水通道的识别需结合多种技术手段,遵循“全面勘察、精准定位、综合研判”原则,根据矿山实际选用适配技术,确保识别精准度。
充水水源识别技术主要有三类:其一,水文地质勘察技术,通过区域水文调查、钻孔抽水试验、地下水动态监测,梳理地下水系统规律,结合地层岩性判别水源类型,是识别基础;其二,水化学识别技术,通过检测地下水化学成分、离子浓度等指标,利用不同水源的水化学差异实现精准判别;其三,物探识别技术,利用介质物理性质差异,通过地震、电法、电磁勘探等,探测地下水分布,辅助判别水源类型,适用于隐蔽区域。
导水通道识别技术核心有三类:其一,地质勘察识别技术,通过地层岩性分析、断层勘察、采矿记录梳理,识别导水通道分布,适用于浅层、通道较明显区域;其二,物探识别技术,通过电法、电磁、雷达探测等,精准定位隐蔽性导水通道,是深部矿山识别的核心技术;其三,动态监测识别技术,通过监测地下水水位、水压、流量变化,分析异常波动,推断导水通道存在与连通情况,实现动态预警。
实际识别中需结合多种技术综合研判,规避单一技术局限性,为水害防治提供可靠支撑。
四、矿山水害防治对策
矿山水害防治坚持“预防为主、防治结合、综合治理”原则,结合水源与通道特征,构建“预防-监测-治理”全流程体系,实现精准防控。
其一,源头预防对策,管控水源与封堵通道。地表水采用截水沟、挡水坝拦截;地下水通过注浆封堵阻断补给通道;老空水提前勘察,采取疏干排水降低水位;规范巷道施工与钻孔封堵,及时处理采空区导水裂隙。
其二,动态监测与预警对策,构建全方位监测体系。建立地下水动态监测网络,设置预警阈值,实时监测水位、水压等指标;利用物探技术常态化监测导水通道变化;搭建预警平台,整合数据实现实时分析与共享,提升预警及时性。
其三,综合治理对策,消除水害隐患。突水事故采用疏干排水、注浆堵水控制灾情;裂隙、断层采用注浆封堵、锚杆支护阻断通道;深部高水压水害采用降压排水、帷幕注浆综合防控;规范开采行为,避免破坏地下水系统。
其四,技术与管理保障对策。加大技术研发投入,推广先进识别与治理技术;完善管理制度,明确防控责任,建立应急预案,开展培训与应急演练,提升防控与应急能力;加强地质勘察,掌握水文地质条件。
五、结论
本文研究表明,充水水源与导水通道的精准识别是矿山水害防治的核心前提,水害发生与水源补给能力、通道连通性密切相关,不同类型水源与通道具有独特特征,对防控提出不同要求。当前矿山深部开采面临地质条件复杂、水源多元化、通道隐蔽化等挑战,增加了识别与防控难度。
梳理充水水源与导水通道的核心类型及特征,运用水文地质勘察、水化学分析、物探等识别技术,可实现精准识别;结合源头预防、动态监测、综合治理、技术管理保障等对策,能构建科学防控体系,有效防控水害。
未来研究可聚焦深部矿山复杂地质条件下识别技术优化,研发智能化监测设备,提升识别精度与效率;加强防治技术融合,探索更经济高效的防控方案,推动水害防治向精准化、智能化发展,为矿山安全生产提供有力支撑。
参考文献
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