和龍長仁銅鎳礦井湧水因素分析及防治措施

2021-08-17 12:55:29 字數 4427 閱讀 6448

2 礦區主要岩層的透水層及含水層的劃分

根據礦區地質特徵及岩層含水特徵、以及井下礦坑湧水特點分析,σ11號岩體含水層主要有:

2.1 第四系沖積、洪積砂礫石孔隙潛水

第四系沖積、洪積砂礫石孔隙潛水,分布在長仁河河漫灘、一二級階地和其支流下游,砂礫層層厚2—10m,結構鬆散,分選性差,泉水流量0.1—10l/s,地下水型別重碳酸鈣型,ph值6.5—7,礦化度<0.

3g/l。

2.2 大理岩裂隙岩溶水

分布在礦區之外的北部和西部青龍村群中段大理岩中的裂隙、溶隙、溶孔及溶洞中,大理岩呈不連續薄層捕擄體狀態賦存在淺部地層中,泉水流量2—5l/s,該層大理岩石多分布在地表沙礫岩層以下、角閃斜長片麻岩以上。

2.3 風化裂隙水

岩石受到風化而形成密集的風化裂隙帶,其深度達40—50m。岩性有混合巖化黑雲母片麻岩、角閃斜長片麻岩等各種型別岩漿巖。

2.4 裂構造裂隙水

主要以張性和張扭性構造帶為主,由於構造帶對地層的切割作用,裂隙水在構造帶和破碎帶中呈脈狀分布,同時與各類地下水水力聯絡密切。

2.5 岩體阻水層主要有

一是礦體頂、底板的變質岩石。包括角閃片麻岩、混合巖化黑雲母斜長片麻岩和含石墨角閃斜長麻巖等風化殼之下的新鮮完整岩石,二就是∑11號超基性巖體,其岩性以輝石橄欖岩、橄欖輝巖為主。此類岩石在新鮮未風化時,裂隙不發育、不含水,是主要的隔水岩層。

3 礦區構造導水性分析

3.1 σ11號岩體巨集觀主要斷裂構造的導水性

巨集觀上σ11號岩體均位於古洞河斷裂以北,北西向弧形斷褶帶南緣,並處於兩者斜接的三角區內,而岩體賦存於長仁—青龍斷裂的次一級的nne向壓扭性構造帶中,所以古洞河斷裂及長仁—青龍斷裂為岩體的巨集觀控巖構造,該構造多賦存在河床下,是地下水的補充強源。

3.2 σ11號岩體微觀斷裂構造的導水性

σ11岩體微觀上在長仁背斜西翼,σ11岩體主要受ne向次級壓扭性斷裂嚴格控制,該該組壓扭性斷裂穿過背斜軸部,總體走向n10°—20°e。為礦區主幹斷裂,也是控礦構造。

該組壓扭性斷裂北起大夾皮溝,南至保衛洞,近東西向,在礦區範圍內共有4條,第一條在北風井北80餘公尺處,橫截並錯斷了北西向壓扭性斷裂。

該組斷裂具繼承性活動特點,多在岩體頂、底板或圍岩中出現片理化帶,擠壓破碎帶,構造角礫岩等。上述斷裂由於長期、多次活動,不但控制了礦區地貌形態特徵,而且成為地下水主要流動帶。2023年原料公司打深孔鑽時,許多鑽孔出現大量漏水現象,在取出的巖芯中常見裂面光滑的紐性裂隙,與巖芯中軸夾角60-80度,也有裂面粗糙不平的張紐性裂隙,多被碳酸鹽充填,往往沿脈裂開或充填不佳。

這些鑽孔揭露的構造帶寬度一般為0.2-0.5公尺,個別為1.

0-1.5公尺,有些含水、有些不含水。多為湧水孔,屬於自流式湧水,流量為0.

35l/s和0.41l/s,據此推測長仁礦區現在的湧水大部分是構造裂隙水。在礦區西端山頂有乙個泉眼,在豎井掘進前,流量約30l/s,施工單位以此做為生活水源,但豎井掘進到開始湧水時候,流量減少到不足10l/s;在礦區南端47號勘探線的沖溝附近有二處泉水自流,泉水流量為2.

715l/s和0.28l/s,而泉水流量稍大的原因系泉域匯水範圍較大之故。以此推斷該組近東西向的次生斷裂賦存在岩體上盤,控制並破壞了岩體的完整性,並具有很好的導水效能。

4 地下水的補給徑流、排洩條件

本區地下水補給**,一是大氣降水。二是長仁河及分支河流-大夾皮溝河水滲入補給,地下水的分布區與補給區是一致的,地下水的水力聯絡除側向徑流聯絡外,斷裂構造則是溝通地下水的通道,使上述不同型別地下水具有水力聯絡。由於地形切割強烈,地下水位埋深變化較大,地下水多以山泉或溢位帶的形式排洩於溝谷。

長仁河是主要排洩通道。地下水總流向由南西向北東,與地形方向基本一致。

5 礦井湧水通道分析

5.1 滲入式通道

礦體頂、底板一般是角閃斜長片麻岩,而大理岩一般賦存在風化岩石的下部,埋藏較淺,且溶洞發育差,裂隙不發育,從井下開拓時水文地質觀察可知,除幾處與斷裂構造相關的部位湧水量較大外,其餘部位地下水從細微的裂隙中滲入,表現為坑道頂板或邊幫潮濕和滴水。

5.2 潰入式通道

從幾年的井下水文地質資料顯示,斷裂構造和封孔質量不好的鑽孔是導致頂板湧水進入坑道的潰入式通道

5.2.1 斷裂是岩溶水進入坑道的主要通道

從主井與北風井觀測看, 大夾皮溝北北東向張紐性斷裂,這是本礦區賦存斷裂構造脈狀水的主體。該斷裂及衍生的次級斷裂對含礦岩體頂、底部擠壓,形成裂隙帶,當主井及北風井掘進至於侵蝕基準面以下時,從地下水降落漏斗形態分析,北部大夾皮溝河水透過地表衝擊沙粒層滲入到,壓差較大。一但井下掘進,阻水岩層被破壞,就噴湧而出,有多大的破壞出口,就有多大的湧水量,而大夾皮溝地表水順著長期沖刷的地下網狀裂隙及構造裂隙通道源源不斷的補給,這種現象在∮5.

5公尺豎井掘進中已經得到證實。

5.2.2 封孔質量不好的鑽孔是採場充水的危險通道

原勘探鑽孔都揭穿了礦體頂底板,溝通了上覆蓋岩溶帶及通水裂隙帶,如果封孔質量不好,可導致湧水直接進入採場,有時比斷層更具危險性,因為斷層還有充填物,而鑽孔暢通無阻,雖然和龍鎳礦還沒有進入採礦作業,但作為地質人員應該提前預防。

5.3 大氣降水及地表水對礦坑充水的影響

大氣降水不能直接進入礦體,只能通過不同介質和裂隙的途徑滲入到礦區,對此一直觀測較少,但礦區外圍有較大的河流,覆蓋型第四系沖積、洪積砂礫石孔隙潛水滲透性好,通過裂隙滲透到地下,是裂隙水繼河流直接補給的另一大補給源。

6 礦坑突然湧水的**

6.1 頂板突水的可能性

礦體呈似層狀及透鏡狀產出,總體傾向289°,傾角37~57°,平均45°,並隨岩體向南西側伏,側伏角15~25°,賦存標高480~57m,平均9.3 m-15.26m。

採礦方法採用無底柱分段崩落法為主。開拓方案設計為平硐+混合豎井開拓,地表允許塌陷,這種採礦方法形成較大的採空區和地表塌陷區,採礦爆破過程中易形成大量的人工裂隙,趕上雨季塌陷區存水,人為裂隙溝通地下通水網路,在今後採礦過程中容易造成頂板突水事故。

6.2 斷裂帶突水的可能性**

12月2日,+240中段往南翼掘進時,在31線附近鑽孔揭露了一條裂隙帶,壓力很大,有4公尺多寬,後來在邊上又打幾個洩水孔,壓力才減小,在+280永久水倉掘進過程中,也出現類似狀況,在水倉配電硐室仍有一條寬約5cm的裂隙一直湧水。通過以上事例,可以準確的定為,大夾皮溝斷裂及衍生的次級斷裂是主要的運水通道,而大夾皮溝河及地表水的滲入是井下湧水的補給源,從井下揭露情況看,斷裂帶導水很強,井下的湧水點幾乎都是遭遇兩級斷裂或支斷層所致,而該斷層賦存在礦體上盤,所以斷裂帶突水是井下掘進和今後採礦最大的威脅。

6.3 封孔質量不好的勘探鑽孔突水可能性**

在+400中段川脈掘進中,揭露了zk1/11鑽孔,孔內一直流淌積水,這說明封孔***,勘探鑽孔一般都穿透礦體頂板或透水斷層,如果封孔質量不好,就會導致礦坑突水,因此,今後採掘過程中應引起高度重視,地質人員提圖時一定表明鑽孔位置,並寫明危害**。

7 對井下突水的防治對策

根據對和龍鎳礦井下湧水因素的分析,建議在以後的掘進與回採工作中,對突然湧水應採取以下預防措施

7.1 準確合理安排安全回採工作面長度、高度,加強井下支護,時刻觀測採空區及地面塌陷區。

7.2 按照《金屬非金屬礦山安全規程》制定防治水方案,堅持「有異必探,先探後掘,先探後採」的原則,劃分危險區域,重點加強防護,特別是在川脈掘進過程中。

7.3 對於封孔質量不好的鑽孔應預先在圖上標明,當工程揭露時應及時用木塞或採取其他措施進行處理,確保不漏水。

7.4 礦井要設定良好的安全通道,確保安全通暢,並使員工熟悉安全出口,做到防患於未然。

7.5 以上四個觀點都是從防範角度來講,是礦山作業的基本常識,但是防範過後,湧水得不到治理,危害和弊端仍然很多,一是加大排水費用,回採作業排水0.35元/公尺3,掘進作業排水3.

5元/公尺3,總計排水費用為3.85元/公尺3現在兩井每小時出水約100公尺3,一天排水費用9240元左右,以後工作面多了,湧水還會增大,費用就可想而知了,二是井下淋水大,工作環境惡劣,工作效率低。

長仁礦區的湧水不可估量,疏導也不是上策,如果進行一定投資,採取可行措施,將礦體外圍的湧水根本治理,將是一勞永逸的大事。要想**需要做以下工作:

7.5.1 採取電測法、聯合剖面法等工作方法,查明主井、北風井含水構造帶與大夾皮溝河、長仁河地表水是否連通,是否構成補給關係。

7.5.2 採取高密度電法查明地表水及地下水的水力聯絡,確定地下水流速、流向、流量,滲透係數、影響半徑等引數。

以上關係和資料測量出來後,一是可以採用帷幕注漿辦法,在源頭進行徹底**,一勞永逸(此種辦法多見於水電大壩工程,礦山使用沒有這方面資料)。

二是井下掘進遇到湧水時可以採取壁後注漿辦法,它的基本原理是;先探明湧水帶的具體位置及大概形狀,選擇一定角度進行鑽孔,在鑽孔中通過密封的導管,在注漿機壓力下,將攪拌好的漿液通過壓力壓入到所有裂隙和斷層中,充填壓實,迅速凝固,堵塞水流通道。這種辦法的優點是增加岩石內摩擦角、提高岩石彈性模量、充填裂隙起到加固圍岩牢固,可以減少排水費用。所以礦山生產應投入費用,利用提倡壁後注漿辦法治理湧水,可以大大減少排水費用,改善工作環境。

參考文獻

吉林省和龍長仁礦區σ11岩體銅鎳礦床補充詳查地質報告.昊融有色金屬集團****

**吉恩鎳業和龍長仁鎳礦萬洪祥

2023年11月30日

長仁銅鎳監理規劃 修改稿

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