矿坑和地下洞室的涌水

发布网友发布时间：2022-04-29 18:52

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热心网友时间：2022-06-19 22:12

开采煤矿、金属矿等埋藏在地下的矿产，需要开挖坑道。如果坑道揭穿了含水层或导水通道，地下水将以渗出或涌出的方式进入坑道。为了防止坑道被淹没、避免坑道水流对采矿活动的干扰，一般需要将进入坑道的地下水抽排到地表。如何判断地下水流向矿坑的途径以及如何预测地下水的排泄强度，就是矿坑涌水问题。类似的问题同样出现在道路工程、水利工程的地下洞室开挖过程中，所以又称为巷道涌水或隧道涌水问题。

在地下水强烈活动地区，防止突然的、大流量的矿坑涌水，是保证采矿顺利进行的关键。有时候，矿坑周围的岩体突然破坏，大量的地下水在很短的时间内涌入，这种现象被采矿行业称为矿坑突水事故。矿坑突水是导致煤矿发生矿难的“杀手”之一，我国在2000～2006年间发生重特大煤矿突水事故435起，事故死亡及失踪人数达2199人。因此，矿坑在开挖之前必须进行仔细的地下水调查，确定可能发生突水的条件(水的来源与通道)，预测计算矿坑涌水量，并制订合理的开挖方案。矿坑开挖之后还必须加强顶板和底板岩体的保护，使强透水的含水层或含水带与矿坑之间有足够的阻水构造。2005年8月7日，广东省兴宁市大兴煤矿发生特大突水事故，造成121人死亡(赵苏启等，2006)。据分析，这次突水事故是由于大兴煤矿坑道上部110m厚的隔水煤层发生冒落造成的。如图10.3所示，位于隔水煤层顶板上的含水层厚度达442m，地下水主要充填在早期开挖的采煤坑道中，隔水煤层是关键的阻水构造。当隔水煤层被破坏之后，大量地下水在极短的时间内就涌入大兴煤矿，淹没了矿坑。实际上从2005年3月开始这一带就发生了煤柱跨落的现象，对突水事故有一定的预警作用，但没有引起重视。

图10.3 广东大兴煤矿突水事故分析图(据赵苏启等，2006)

矿坑和地下洞室涌水的治理主要采取堵、排、抽这3种措施。堵就是对围岩进行防渗处理，如灌注水泥浆堵塞裂隙和断裂，使洞室附近的围岩形成一圈阻水屏障，但同时也必须能够承受较强的外水压力。排就是利用坑道的高低起伏特征，在坑道底部开挖排水沟，将渗出的地下水排到最低的地方去，再抽至地面。某些洞室工程还特意在围岩中布设排水管，主动排放地下水，降低含水层的水头。抽就是在矿坑或地下洞室的汇水区用泵将地下水抽到地表排放。这3种措施往往在地下工程中使用其中一项或联合使用。