矿山防治水技术现状及发展趋势

矿山防治水技术现状及发展趋势

1.中冶沈勘秦皇岛工程设计研究总院有限公司066004;2.重庆市地勘局南江水文地质工程地质队401121

摘要:由于矿产资源在我国经济发展和建设过程中占有十分重要的地位,如何防治水害保障矿山的安全就显得格外重要。目前矿山的防治水技术都可以较好的保证矿山安全,但矿产开发的可持续性发展理念给防治水技术提出了更高的要求。新时期下,要完成从“治水”变成“用水”的思想转变,将防治与利用相结合,实现防治水技术与环境改善、保护的一体化,建立数字化的防治水综合管理系统,保障我国矿产资源开发又好又快发展。本文对矿山常见的防治水新技术分析,论述矿山防治水技术的发展趋势。

关键词:矿山;防治水技术;现状;发展

科技日益发展的同时也带动了矿山防治水新技术水平提高,防治水技术已经由先前的单纯排水发展至如今的人工降水疏干,由传统的堵漏发展至如今的注浆以及防渗墙等技术,使以前很多因水害无法进行顺利开发的矿床得以顺利安全地开采,有效根治了严重的矿山水害。通常而言,进行矿山的防治水工作的开展之前,首先必须对矿区的水文及地质情况进行深入地考察和掌握,这样才可以确保所采取防治水技术的科学性和安全可靠性。为了实现地下水的有效排除,应当对防水技术进行科学的选用,以避免产生地质等相关问题,同时还应注重对周边环境进行保护。

一、概述

随着科学技术的发展,矿山防治水技术水平也得到了不断提高,从简单的单纯排水发展到复杂的预先人工降低地下水位的疏干;从简单的堵漏发展到现代的注浆和构筑防渗墙技术,已使许多过去因水害而不能开发的矿床得以安全开采,严重的水害矿山得以根治。一般来说,矿山防治水工作首先应深入掌握矿区水文地质条件,只有在此基础上,才能采取技术上可靠、经济上合理的防治水综合措施。对于各种可能涌入矿坑的地表水,应采取地面防水措施;为减少矿坑内的涌水水量及防止突水淹井,应采取井下防水及探水措施;对于多数矿床,一般采用疏干为主的防治水方案,并尽量在浅部将地下水拦截;在水文地质条件适宜、经济技术条件合理时,应优先采取帷幕注浆方案;在恢复被淹矿井、处理井下涌水点、封堵局部进水通道时,可以采用局部注浆堵水措施;为经济有效地排除地下水,应设计适宜的排水系统;为防止环境地质问题的发生,应加强环境保护措施。

二、矿山常见的防治水新技术分析

1、帷幕注浆新技术。由于我国的岩溶矿床无论是分布广度,还是问题多样性方面均相当复杂,因而仅仅单纯进行疏干排水的方法不仅需要支付昂贵的排水费,还很有可能导致地面发生剧烈的塌陷,进而导致水资源遭到严重的破坏。为了有效解决此类问题,可从如下方面进行:1)采用经济廉价的注浆材料,如可采用粉煤灰、豁土、赤泥以及尾砂等廉价材料作为注浆的大规模使用材料,这样在实现帷幕投资的大幅降低的同时,也取得了突出的堵水效果。2)采用孔间CT透视或物探技术不仅可以对注浆效果进行检测,对帷幕截流效果进行有效的评价,还可对导水构造进行观察,以实现注浆孔的科学有效地布置。

2、控制疏干新技术。控制疏干防治新技术的原理主要如下:通过对矿坑内水位降落形状进行控制,在确保采矿顺利安全开展的条件下,尽可能做到地下水的不排、少排或者晚排,以实现突水淹井的预防,排水费用的降低,以及地面塌陷的预防等目的。此法适用于那些地质条件相对较为复杂的,或空间含水带结构存在差异等情况,其可通过降压疏干、注浆堵水、超前探水以及数值模拟等相关技术而实现。控制疏干技术根据矿区剖面含水层多元结构是否存在,局部区域内含水带间是否呈现独立性,以及矿体同含水带间隔水层是否存在等情况的不同分为单层、区段以及降压疏干法三种类型。其中单纯疏干法应当遵循“带压采矿,适当留矿,并辅以堵截”的原则,有效实现了涌水量大幅降低的同时,还实现了采矿的安全性;区段疏干法主要遵循的是“疏堵相结合”的原则,有效实现了突水淹井的预防,并实现了排水量的大幅减少,同时有效控制了地面的塌陷和沉降;降压疏干法主要遵循的是“预防为主,带压适疏,并辅以堵截”的原则,也取得了良好的防水效果。

3、岩溶塌陷治理新技术。岩溶塌陷一直都是矿山疏干排水过程中十分普遍的地质灾害情况,由于其会对矿山的开采工作带来十分严重的危害,甚至危害矿山的生存,因此,对于经济条件较为充足的矿山而言可尽量采用帷幕注浆进行截流,或是对井下的浑水点采取注浆封堵的办法,以实现对塌陷范围的有效控制,但是,若无法开展帷幕堵水或是注浆封闭,则不得不对地面塌陷区进行直接防治,因此,此技术一直以来都是矿山防治领域的一个重大难题,通常很难彻底根治塌陷复发等情况的发生。对于岩溶塌陷治理过程而言,应注意如下方面的问题:1)注意对塌陷进行综合性的预防,可通过对地下水位的下降速度进行控制,对地表水径流方向进行动态调整,以及河床防渗等措施来实现。2)注意对塌洞口进行封闭,对于那些暴露洞口,或是简单处理即可暴露洞口的塌陷而言,可直接采取封闭洞口等相关措施,来预防塌陷的复发。

三、矿山防治水技术的发展趋势

新时期下,我国矿山防治水不仅要提高主动性,保证矿产资源生产的安全、防止水害发生,一旦水害发生,可以及时地进行治理,把损失降到最小,还应该保护和改善矿区环境,展开相关综合性较强的地质工作。矿山防治水发展趋势主要有以下几个方面:

1、正确对待地下水,将防治与利用。结合地下水既可以成为危害矿山安全的“害”,也可以成为造福人们生活的“利”。新时期下,如何更好地利用地下水必将成为需要着重考虑的问题。节水、防污应该与矿井水资源统一安排,其中的一个重要措施就是清浊分流、合理利用。目前,“排供结合”是大家比较熟悉的一个方式,但绝不是最好和最有效的方式,相关技术和方式还有待研究。在水资源本身就十分缺乏的一些地区,如何“扬地下水之利,避地下水之害”是目前最迫切需要解决的问题。

2、实行防治水技术和矿山环境条件。改善保护的一体化矿床开采通常会引发一些环保问题,如地面塌陷、地下水资源枯竭、水污染等。而由于矿区人口的密集,矿山的自然环境也受到了不同程度的污染。未来,矿山防治水技术不仅要防治矿井水害,更要考虑如何将之与地质环境改善和矿山环境改善结合起来,防止其它地质灾害和自然灾害的发生。目前的防治水技术已经可以对地下水进行有效控制并逐步在向协调生态环境和地质安全条件的综合性技术发展,使地下水可以用于矿区生态环境的建设又不引起灾害,形成一个良性循环。

3、实行矿山水害监测、管理和预警的数字化。加强矿山防治水技术的全面数字化建设是今后的主要发展方面。通过把计算机的相关软件、硬件技术应用在防治水技术的每个环节,实现矿山防治水的信息化,快速有效地进行相关数据的采集、存贮、分析、处理和做出决策。通过计算技术还能对矿区地质条件进行综合勘查,提高防治水工作的经济性和合理性,保障矿山的安全。

结语

随着社会经济的不断发展,科学技术的发展也极为迅速,矿山防治水技术的发展也极为迅速,从传统的简单排水技术发展到当今使用的先进的、复杂的水疏干技术、矿山注浆技术等,不仅能够有效的防止水渗透的现象,同时还能实现堵漏、加固的作用,这样才能有效的保证矿山矿床开采的安全,从而彻底的治理水危害。

参考文献

[1]刘利茂,王亮.大水金属矿山防治水综合技术方法的研究[J].矿业研究与开发,2014(2):78—81.

[2]刘道仁,孙翠华.近矿体帷幕注浆在矿山防治水的应用[J].中国矿山工程,2013(6):18—20.

[3]朱亚平,汪善好,张周权.三河尖煤矿特高压奥灰水水害治理技术[J].煤炭科学技术.2013(05).

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