楊建安 洪安娜

（中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌330032）

宜豐新莊銅鉛鋅礦為改擴(kuò)建礦山，2003年開始籌建，2006年正式投入生產(chǎn)，采礦規(guī)模從最初30×104t/a擴(kuò)建為現(xiàn)60×104t/a。該礦體的直接頂?shù)装鍨楦凰灾械鹊狞S龍組～船山組近礦大理巖（內(nèi)灰?guī)r），間接頂板為富水性強(qiáng)的黃龍組～船山組灰?guī)r（外灰?guī)r），內(nèi)、外灰?guī)r被火成巖主巖枝隔開。該礦屬于礦體頂?shù)装逯苯映渌匀芏闯渌疄橹鞯乃牡刭|(zhì)條件復(fù)雜的巖溶充水礦床。由于建設(shè)初期沒有采取防治水工程，西回風(fēng)斜井在開拓時(shí)，曾因淺部南雄組（KR2Rn）底部礫巖突水影響工期數(shù)年，穩(wěn)定突水量300 m3/h，并引起了地面的塌陷開裂。采取地下水綜合治理措施后，礦山建設(shè)順利，井下實(shí)現(xiàn)了安全高效采礦。

1 礦區(qū)水文地質(zhì)條件

礦區(qū)位于江南臺(tái)隆的萍鄉(xiāng)—樂平臺(tái)陷與九嶺—高臺(tái)山臺(tái)拱之接壤部位，宜豐—景德鎮(zhèn)深斷裂的旁側(cè)。全區(qū)降雨量充沛，多年平均降雨量1 585.3 mm。獅水河為礦區(qū)東部地表水系，流量0.59～47.755 L/s。礦區(qū)巖溶地下水主要接受大氣降水入滲補(bǔ)給、侵蝕丘陵基巖風(fēng)化裂隙水側(cè)向補(bǔ)給及洪水期地表水的短暫補(bǔ)給。自然條件下主要通過泉水排泄，礦山開采期間主要通過人工排泄。

1.1 含隔水層水文地質(zhì)特征

礦區(qū)含水層組主要有第四系沖洪積層及殘坡積層、南雄組（KR2Rn）底部礫巖、二疊系棲霞組灰?guī)r（PR1Rq）和石炭系黃龍-船山組灰?guī)r（CR2Rh-CR2Rc）；隔水層組主要為元古界雙橋山群（PtR2Rsh）絹云母千枚巖、斜長花崗斑巖（γoπP3PR5R）。

第四系含水層厚度不大，富水性弱，為礦區(qū)次要含水層。

南雄組（KR2Rn）底部礫巖分布在礦區(qū)南部，北界在103、904、2303、2905等孔一線。向南東方向厚度逐漸增大，最厚可達(dá)300 m以上，大部被第四系覆蓋。巖性主要為磚紅色礫巖，巖溶現(xiàn)象發(fā)育，抽水試驗(yàn)q=2.975 L/（s·m），滲透系數(shù)K=1.707 m/d，強(qiáng)富水性。

二疊系棲霞組灰?guī)r（PR1Rq）主要為石灰?guī)r，分布于礦區(qū)的北部。石炭系黃龍—船山組灰?guī)r由白云質(zhì)灰?guī)r及大理巖等組成，被主巖枝分為內(nèi)外灰?guī)r，近接觸帶部分被礦化，這2個(gè)地層為1個(gè)含水巖組。外灰?guī)r單位涌水量q=1.74～1.85 L/（s·m），滲透系數(shù)K=0.906～2.397 m/d，內(nèi)灰?guī)r中單位涌水量q=0.013 6～0.095 L/（s·m），K=0.017 9～0.279 m/d。

礦區(qū)巖溶在平面上主要分布于村前主巖體的北接觸帶、獅水河兩側(cè)、南雄組沉積盆地邊緣。在垂向上，-220 m標(biāo)高以上巖溶發(fā)育，溶洞多見，-220 m標(biāo)高以下巖溶不發(fā)育。-220 m標(biāo)高以上為主要含水帶，-220～-430 m含水較弱。主巖枝外側(cè)接觸帶且有礦體分布的地段巖溶也很發(fā)育，而且?guī)r溶發(fā)育的深度相當(dāng)大。巖溶發(fā)育形態(tài)以溶洞為主；巖溶發(fā)育特征見表1所示。

礦區(qū)發(fā)育有近南北向F1、F2斷層，F(xiàn)1位于5～7線之間、F2位于15～17線之間，這2組斷層皆為成礦前斷層，后期遭村前主巖枝插入，均為阻水?dāng)鄬印?/p>

1.2 主巖枝水文地質(zhì)特征

主巖枝由斜長花崗斑巖（γoπP3PR5R）組成，透水性較差（K=0.017 3 m/d），主巖枝呈東西向發(fā)育，傾向北，在4線偏東～23線以西，發(fā)育封閉且完整，13～23線之間主巖枝厚度較薄。在23線及23線以東主巖枝頂部存在缺口。

主巖枝作為隔水體，減緩了內(nèi)、外側(cè)的水力聯(lián)系及內(nèi)側(cè)地下水的流動(dòng)性。

2 地下水綜合治理措施

本礦水文地質(zhì)條件復(fù)雜，經(jīng)分析及研究采取“以堵為主，以疏為輔，疏堵結(jié)合，地表井下聯(lián)合治理”的綜合防治水措施［10］，著重避開富水性強(qiáng)的外灰?guī)r對(duì)采礦的影響。一方面，采用留設(shè)保安礦柱、主巖枝補(bǔ)強(qiáng)、上向水平分層充填法采礦保護(hù)主巖枝的隔水性能。另一方面，利用注漿帷幕堵截外灰?guī)r地下水向礦坑的徑流通道，生產(chǎn)、基建過程中探放水、封閉不良鉆孔預(yù)防采礦過程中的突水現(xiàn)象，消除礦山突然涌水的可能性。另外，建立了礦山地下水位觀測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)礦坑周圍地下水位，確保內(nèi)灰?guī)r地下水位降至開采標(biāo)高以下，實(shí)現(xiàn)安全開采。

礦山采取的綜合地下水治理措施主要如下。

（1）生產(chǎn)、開拓巷道超前探、放水，堅(jiān)持“有疑必探、先探后掘”的探水原則。

（2）-105 m、-185 m中段接合穿脈巷道施工叢狀放水孔放水［9］，-105 m中段施工了2個(gè)放水硐室，6個(gè)放水孔，放水孔長度30～70 m。-185 m中段施工了1個(gè)放水硐室，共有3個(gè)放水孔，放水孔長度約40 m。放水孔開孔直徑110 mm，終孔直徑不小于91 mm，水平孔的仰角為1°～5°，放水硐室大小為3.0 m×3.0 m×2.5 m。

（3）23線帷幕注漿堵水工程，23線為東部地下水狹窄進(jìn)口，進(jìn)水段寬150 m，南北兩端為火成巖隔水體，南北兩端所夾內(nèi)灰?guī)r面積最小。注漿帷幕線帷幕全長300 m，南北向沿23線布置，長200 m，東西向從17線至23線，長100 m。帷幕線注漿平均孔距10 m，帷幕底界標(biāo)高-200 m，孔深30 m至260 m，設(shè)計(jì)注漿孔鉆探總長5 000 m。帷幕設(shè)計(jì)整體透水率為5 Lu（K=0.06 m/d），帷幕檢查孔壓水試驗(yàn)達(dá)到0.58 Lu（K=0.007 m/d），帷幕結(jié)石體塑性強(qiáng)度大于3.3 MPa，滲透系數(shù)小于0.002 5 m/d。

共有19處。平泉市的街旁綠地總量不多，且規(guī)模都偏小，超過5000m2的綠地2處，面積1000-3000m2的綠地有8處，面積不足1000m2的綠地9處，可見，這些街旁綠地雖然在城市中做到了見縫插綠，但總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

（4）采礦采用上向水平分層膠結(jié)充填法，防止采礦活動(dòng)對(duì)主巖枝產(chǎn)生破壞，保護(hù)礦區(qū)地表。

（5）老鉆孔補(bǔ)封及主巖枝加強(qiáng)。礦山對(duì)東部以13線為界，西到7線，南到904孔，北到906孔，東西長200 m，南北寬250 m，面積約50 000 m2的主巖枝薄弱部位或附近的17個(gè)封閉不良鉆孔進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)水泥注漿【7】。封孔采用高標(biāo)號(hào)水泥，封孔段抗壓強(qiáng)度為所受水頭壓力的2倍。17線主巖枝較薄，利用補(bǔ)封鉆孔加厚主巖枝，再封孔。

（6）地下水觀測(cè)系統(tǒng)，設(shè)觀測(cè)孔14個(gè)，內(nèi)灰?guī)r觀測(cè)孔1個(gè)，外灰?guī)r觀測(cè)孔12個(gè)，內(nèi)外灰?guī)r兼顧孔1個(gè)，為礦山取得了系統(tǒng)的地下水位統(tǒng)計(jì)資料。

（7）礦山早期采用煤炭系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)公式按水平及垂直方向上留設(shè)了81.8 m的防水礦柱。現(xiàn)根據(jù)研究論證成果，按水平方向20 m，垂直方向40 m留設(shè)保安礦柱。目前礦山井下未新增出水點(diǎn)，出水點(diǎn)水量穩(wěn)定，證明防水礦柱的留設(shè)較為合理，起到了保護(hù)主巖枝不受破壞的作用。

3 治水效果

3.1 礦坑涌水量

設(shè)計(jì)階段以礦山水文地質(zhì)報(bào)告為基礎(chǔ)采用水平集水廊道+半大井公式預(yù)測(cè)-225 m中段礦坑地下水涌水量為76 920 m3/d。礦山2011年開始對(duì)東部23線構(gòu)筑注漿帷幕，注漿補(bǔ)強(qiáng)局部主巖枝厚度，封堵頂板老鉆孔等防治水工程施工，2012年基本結(jié)束。2012—2014年礦山進(jìn)行60萬t改擴(kuò)建工程基建，生產(chǎn)開拓巷道逐步拉開，-105 m、-225 m中段施工放水孔，放水量由321 m3/h穩(wěn)定到2016年底187 m3/h。從圖1可以看出，采取綜合防治水措施后的2015年、2016年，-225 m以上中段涌水量穩(wěn)定在4 500 m3/d左右，減小地下水量達(dá)94%，說明已實(shí)施的防治水工程取得了顯著的治水效果［3-4］。

3.2 地下水位現(xiàn)狀

4 結(jié)論及建議

該礦的井下涌水治理實(shí)踐證明，以堵為主，以疏為輔，疏堵結(jié)合，地表井下聯(lián)合治理的綜合防治水措施取得了顯著的治水效果。該礦采用的地下水防治措施多樣且系統(tǒng)，基本囊括了水文地質(zhì)條件復(fù)雜坑下礦山采用的地下水防治水措施，對(duì)同類型礦山地下水的防治工作具有較強(qiáng)的借鑒意義。