复杂地层露天矿固坡止水关键技术研究及应用

复杂地层露天矿固坡止水关键技术研究及应用

赵凤秋

伊吾广汇矿业有限公司 新疆维吾尔自治区哈密市 839303

摘要：目前我国经济水平和科技水平的快速发展，露天矿山中，当基岩上方覆盖较厚的第四系富水地层时，应考虑富水地层地下水的影响，并采取适宜的止水措施，一方面保证边坡稳定性，另一方面减少矿坑涌水量，降低排水费用。相关研究表明，地下连续墙止水帷幕在矿山边坡强富水地层止水方面效果显著，在小型露天矿山有应用成功的案例。从结构受力条件来讲，矿山边坡地下连续墙的结构受力与建筑基坑工程中地下连续墙围护结构是相似的，其中地下连续墙背离矿坑侧受力条件与背离基坑侧受力条件基本一致，而矿山边坡地下连续墙矿坑侧受力条件与基坑工程有所区别，矿山边坡地下连续墙由墙前边坡提供平衡所需的被动土压力，而基坑工程中基坑侧土体需要完全挖除，由临时支撑提供平衡力，只有基坑底部地层提供部分被动土压力。

关键词：露天矿；综合防水；定向钻进；综合支护

引言

我国很多矿山已逐渐进入到深部开采阶段，许多矿井经常会出现突水现象，严格制定防治水措施对保护人民的生命财产安全有重要意义。本文在总结国内外矿山突水事故的基础上，分析了矿井突水的影响因素，并从矿区突水预测、井下防水、充填开采工艺、建立矿山突水信息化系统和完善突水救灾体系等方面提出了有效防治矿山突水的措施。为了提高我国矿井突水灾害事故应急救援能力，国家应加强对矿井突水灾害事故防治的管理力度，并将该制度落实到各矿山企业。从业人员要强化安全意识，加强对现场水文地质条件的勘测，全力做好矿井突水灾害防治工作，提高矿山企业的安全水平。

1露天矿开采中综合防治水技术应用的必要性

在露天矿的开采中，矿井水害是常见的灾害之一，相对于瓦斯爆炸等事故，虽没有那么频繁，但是所造成的危害却非常大，不仅会带来严重的财产损失，甚至会威胁人员的生命安全。我国近几年的露天矿开采越来越深，开采环境也越来越恶劣，矿井水害的发生频率也越来越高，所以研究一系列的防治水技术非常必要。

2巷道防水处理方法

2.1新掘进巷道主动防水方法

设计采用混凝土拱碹支护，混凝土强度等级不低于C20，在硐口段表土层中支护厚度为300mm，在基岩段支护厚度是250mm。施工过程中的处理方法为①在支护施工前配合混凝土时加入BR-3型增强防水剂，防止巷道支护后出现渗水情况。②混凝土浇筑首先应该保证巷道的掘进断面尺寸符合设计要求，衬砌台架就位、校验并加固后，模板上应均匀涂抹脱模剂。混凝土应集中拌制，搅拌时须严格按混凝土配合比计量，搅拌过的混凝土应两侧对称倒入，落料高度不宜超过2m，以防止混凝土卸料混合不均匀。浇筑过程中应注意观察模板台架，防止变形，同时要求混凝土连续浇筑。③采用振捣器振捣时，要使用插入式振捣器，振捣过程中要坚持“快进慢拨、上下抽动、层层搭接”的原则，防止过振和漏振，达到不泛浆、不下沉为宜；振捣时要时刻注意不得碰撞模板，防止拱架位移和变形。④需对拱顶部分做防水处理，先将混凝土抺平后涂一层防水油膏，再上履一层50mm厚黄土，然后在黄土上履防水油毛毡，油毛毡接口处要有200mm重叠，最后充填200mm黄土进行保护。

2.2地表水防治

地表水主要来源于大气降雨以及地表河流、湖海中的水，是井下突水的主要来源之一，因此，为了防治矿井突水事故，首先需要控制地表水，主要防治措施是在地表构筑相关的防水工程，防止地表降水直接渗入到井下：（1）确定合理的井筒位置及地表主要建筑物、建筑设施的位置。首先，需掌握矿区历年来最高洪水位情况，依据相关设计标准，合理设计井筒和地表主要设施的标高，保证在任何情况下矿井井口不被洪水淹没；其次，当矿区最高洪水位高于井筒及工业构筑物的标高时，必须修筑相应的防水设施。（2）在地表修建排水沟等防洪设施。在矿区附近或者可能发生突水区段的上游，应当设置防洪排水沟，防止地表水流入到矿井区域内；其次，部分矿山设置排水沟相对困难时，可以设置截水沟截断水源。（3）修建人工河床。很多矿区地表存在大的河流，而河流底部可能存在直接贯通到井下的渗流通道，因此，应尽可能将河流进行改道，如果无法改道，可对河床底部进行人工处理，铺设人工河床，防止河流水直接渗入到井下。

2.3综合探测技术

综合探测技术的应用可以为露天矿开采工作提供更多的方便，同时也能够有效的防治水害。（1）制定科学的设计方案。一般来说，工作人员需要制定更加合理的方案才能为之后的开采活动提供参考。这一设计方案可以利用综合物探测的方式，来分析现场的一些地质情况。比如可以采用地震物探等方法，了解到更清楚的地理构造等，利用检测到的相关数据来进行开采设计，更加科学合理。总而言之要做好充足的准备工作，对数据进行合理的分析，以此为依据进行防治方案的设计，提高水害防治的有效性。（2）底板探测。这一探测活动可以对开采区的地质水文情况做进一步的勘察，最终明确当地的水构造情况，能够为之后的矿井开采提供数据支持，基于此来制定水害防护工作更加的有效合理。

2.4矿山边坡地下连续墙止水帷幕

结合既有地下连续墙计算理论，提出适合矿山边坡地下连续墙的计算方法，深入研究地下连续墙受力条件、力学特性及其影响因素，从力学角度提出一些新的见解，指导实际工程设计、施工。根据对典型工况的计算分析得出如下结论。（1）地下连续墙内力计算模型应考虑下方边坡开挖引起的被动土压力削减的影响。（2）地下水产生的静水压力是地下连续墙的主要荷载。（3）地层分布及土层物理力学性质对地下连续墙的受力条件具有较大影响，不同的工程地质条件下地下连续墙的内力分布差异较大。（4）矿山边坡地下连续墙止水帷幕结构计算模型和计算方法符合实际工程地下连续墙受力条件，能够满足工程计算要求。

2.5注筑防水施工步骤

①钻孔前，做好施工前准备工作，认真检查工具、器材及注浆材料是否准备齐全，确认无遗漏方可开工；②原有废弃巷道被动防水，首先要按照防水材料说明书，在施工过程中使用计量工具计量配比；③现场找出裂缝漏水点，用工具将漏水点周边50cm范围内的附着物铲除，露出原来的结构层，用钢刷子刷洗，直到表面干净；再根据现场裂缝情况布置打孔点，用笔标注，采用冲击电钻打孔，打入注浆A8止水针头，管路连接上注浆机；④组织工人按照说明书把注浆液搅拌均匀，启动注浆机开始注浆，注浆压力按经验数据应控制在300～600kg/cm2；⑤注浆结束后用渗透结晶型防水堵漏砂浆封孔；⑥当所有漏水点经过处理后达到完全防水止漏后，去除止水针头，将所有裂缝及漏点用渗透结晶型防水堵漏砂浆勾缝封堵。

结语

应提防存在导水的派生支断层和平行的伴生断层等隐伏构造。回坡底露天矿井田内断层分布广，为减少断层构造对采掘的影响，必须加强对构造的探查，并及时增加新型设备以满足探放水需要。工作中需采用多种物探、钻探、化探等综合手段查清衔接采区构造的具体空间位置及导水性，为下一步安全生产提供可靠的基础资料。露天矿开采受到多方面因素的影响，这也是水害防治技术实施的一个难点，所以针对实际情况应该具体分析，选择合适的方案才能有更好的防治效果。

参考文献:

[1]刘伟韬,孙茜,徐百超.基于GIS及主成分熵权法的底板突水危险性评价[J].矿业研究与开发,2020,40(11):83−88.

[2]唐匡仁,丘永富.阿舍勒铜矿深部采场开采过程巷道围岩变形规律研究[J].新疆有色金属,2021,44(03):1−5.