[發明專利]一種露天礦涌水方向識別及治理方法

在審

• 申請號: 202010533831.0
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111691887A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 張寶才;亢建民;洪大華;范大海;劉述棟;宮長亮
• 申請（專利權）人: 鞍鋼集團礦業有限公司
• 主分類號: E21C47/00
• 分類號: E21C47/00;E21B49/08;E21B47/00
• 代理公司: 鞍山貝爾專利代理有限公司 21223
• 代理人: 顏偉

本發明涉及一種露天礦涌水方向識別及治理方法，包括如下步驟：S1、進行水文地質調查；S2、在區域內對豐水期、枯水期水樣分別進行采集并進行基于水化學特征的聚類分析；S3、依據推斷的涌水來源范圍，S4、若水文地質參數無明顯差別，則采用混合模型計算涌水來源混合比，通過多個觀測井數據進行迭代計算，以此判斷涌水方向，明確治理范圍；S5、抽水疏干治理、采用礦坑涌水方向一側河流防滲處理方法以及對礦區地表截排水進行治理。本發明的優點是：有效結合當地水文地質特征和地下水滲流場特征對邊坡涌水進行及時治理，預防礦坑涌水事故，提高礦坑安全水平和生產效率。

技術領域

本發明屬于一種礦山涌水方向識別及治理技術領域，尤其涉及一種露天礦涌水方向識別及治理方法。

背景技術

我國是采用露天方式開采鐵礦較多的國家，自產鐵礦石的90％以上來自于露天開采。通常礦床及其附近的巖層地質結構及水文地質條件極其復雜，因此采礦形成的大量端幫邊坡及井下巷道存在著水害隱患，而礦山涌水事故時有發生，且往往造成嚴重的破壞后果。我國多數礦山都屬于水文地質條件復雜的類型，隨著礦山資源的不斷開采，越來越多的礦山進入深部采區，水文地質條件更加復雜。礦山水害除了直接導致礦山安全事故外，還常常會誘發嚴重的次生災害，對于井工開采的礦山通常因水害而誘發巷道塌方等事故，對于露天開采的礦山則會誘發不同規模的礦坑邊坡滑坡災害，給礦山安全生產帶來嚴重威脅。因此，開展礦山水害來源、致災機理、識別方法及防治措施等研究工作，對于科學預防礦山水害，完善礦山安全管理事故管理制度及合理的應急對策和措施，有效降低礦山安全事故、提高生產效率，均具有重要的實際意義。

目前國內外常用的涌水來源分析方法主要有地質及水文地質分析法、水化學分析法、數理分析法。其中地質及水文地質分析法為判別水源的基礎方法，常常與其他方法聯用；常規水化學分析法適用于判斷含水層水質特征差異較大的單一水源，精確程度不足，同位素示蹤法準確度高但測試成本也較高；數理分析法中最常用的是聚類分析，是一種傳統的通過研究多元統計分類從而判別礦井突水水源的方法，但如果單一利用該方法進行涌水水源判別，由于水文地質條件的復雜性和方法本身的模糊性，結果有可能產生偏差或失真。并且這些傳統的方法目的均為流域內識別涌水水源來源，很少用于礦山周邊小范圍內涌水方向的判別。

目前礦山邊坡涌水治理常用措施有地表疏干法、地下疏干法、注漿法等。地表疏干法主要用于預先疏干階段，僅適用于采掘深度不大的條件下，對于開采后期的礦山不宜采用；地下疏干法主要有巷道疏干和井下鉆孔疏干方法，這類方法一般適用于礦坑涌水較少或采掘深度太大的情況，且投資與經營費用較高；注漿法若應用于礦體埋藏深度大、范圍廣的礦山，將導致其所需的注漿孔數量大，孔深大，治理費用昂貴。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種較為經濟的且適用于開采后期的露天礦涌水方向識別及治理方法，可有效結合當地水文地質特征和地下水滲流場特征對邊坡涌水進行及時治理，預防礦坑涌水事故，提高礦坑安全水平和生產效率。

本發明采用如下技術方案：

本發明的一種露天礦涌水方向識別及治理方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一、進行水文地質調查，使用ArcGIS水文分析模塊確定水文地質調查區域；

步驟二、在區域內對豐水期、枯水期水樣分別進行采集并進行基于水化學特征的聚類分析，推斷涌水來源的范圍；

步驟三、依據推斷的涌水來源范圍，在影響半徑內選取若干觀測井開展抽水試驗，記錄降水井和觀測井的水位數據，再據此計算滲透系數，對比分析以推斷涌水方向；

步驟四、若水文地質參數無明顯差別，則采用混合模型計算涌水來源混合比，通過多個觀測井數據進行迭代計算，以此判斷涌水方向，明確治理范圍；

步驟五、抽水疏干治理，在礦坑涌水方向一側邊坡的坡頂上，布設兩口降水井，井內放置抽水泵進行抽水，用來疏干第四系孔隙水和基巖裂隙水；