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《化工礦產地質雜志》2014年第二期

1水文地質條件

礦區屬于整體以溶隙裂隙充水為主、頂底板直接進水、局部（十中段充水破碎帶區域）以斷裂含水為主的水文地質條件中等的礦床【2～3】。礦區位于馬槽灘倒轉背斜的正翼，含水層與隔水層呈緩傾相間產出。其中對礦床充水直接有關的含水層為震旦系（Z2dn）泥盆系（D3s2）裂隙溶隙含水層，分別為礦床底板，頂板，由白云巖組成，巖溶、裂隙均不甚發育，只是礦床底板起伏大，頂部古巖溶發育，溶洞大小不等，多無水，均為弱含水層，鉆孔單位涌水量0.016～0.104L/s•m。隔水層主要為含磷層，該層厚薄不一，本層上下水位差異大，為良好隔水層，一旦揭穿含磷層時，就失去了隔水作用。礦區深部正層礦位于當地侵蝕基準面以上，地下水主要接受大氣降雨補給，以及雨季地表水沿溝谷等的滲漏補給，而二疊系含水層還接受遠區的補給，地表以仰天窩、唐家山為分水嶺，特有的地形、地貌，特別是大暴雨不利于大氣降雨向下滲透。由于隔水層呈緩傾相間產出和隔水作用，地下水由北向南受阻分別向大致東西兩個方向徑流，以泉的形式和向坑口排泄。

2礦井涌水實例

2007年9月7日坑探工程掘進至10線以東約30m處時，DTa大巷正磧頭突然出現大規模涌水，導致DTa大巷及十中段主運輸平硐近4000m巷道全部淹沒，道床以上最淺約10cm,最深超過40cm,十中段生產作業全面停產。期間最小涌水量為493m3/h,最高涌水量為5735m3/h，短期內無法恢復施工。突水原因初步確定為掘進工作面揭露導水斷裂F22的破碎帶引起。其后更改施工方案：封堵DTa正磧頭，將DTa大巷向南平移100m，繼續向東延伸。礦山隨即按此方案實施，封堵時采用5根管徑為295mm閘閥排水，鋼筋混凝土墻厚4m，待混凝土凝固期滿后，關閉全部閘閥，然后清理巷道、恢復沖毀軌道。2008年1月中旬恢復井巷施工。當10線南支施工40m處，磧頭右幫、底板共有三處再次出現涌水，并有擴大的跡象。項目再次停工。之后由于5.12大地震，項目被迫終止。

3突水原因分析

礦山采掘施工過程中造成突水的因素是多方面的，一般是多種因素綜合作用的結果，根據現場實際觀測及以往地質、水文地質資料行綜合分析，認為礦區主要充水因素為斷裂、構造裂隙充水，主要巖溶含水層及大氣降水也對礦床充水有一定影響。突水主要是掘進F22含水斷層破碎帶引起的【4】。突水原因分析如下：

3.1主要含水層礦山觀測資料顯示，礦區深部東沿脈礦坑涌水量為13.89L/s，而西部礦坑涌水量卻僅為8.56L/s，相差40%，可以看出其充水程度很不均勻，各向異性大，礦床頂底板均為弱含水層，Zdn單位長度涌水量為0.0347L/s，標高970m以上，揭露（Zdn+D3s）向上鉆孔均無涌水，礦坑總涌水量僅為1939.0m3/d，因此，通常情況下，沿裂隙、溶隙向礦坑滴淋水為其向礦坑充水的主要形式，其涌水量小，對礦床開采僅為有影響，但構不成威脅。

3.2大氣降水礦區地形特征是山高谷深，坡陡水急，區內主要為震旦系、泥盆系碳酸鹽類巖石為主體形成的陡坡峭壁，自然坡度在50°以上。礦區特有的地形、地貌，大氣降水對礦床充水不是很有利，主要是沿裂隙向下滲透。從圖2可知，從旱季到雨季，礦坑涌水量變化不大，其與大氣降雨不甚密切，且滯后時間10～20d，只是當暴雨來時，地表水沿溝谷等裂隙（縫）向礦坑呈脈狀充水，礦坑涌水量才有所增加，如1992年6月12日降雨為118.1mm，礦坑涌水量由暴雨前的18.2L/s增大到暴雨時的20.8L/s，水體變渾濁，暴雨過后又減少到14.2L/s，增大相對幅度為15%。但隨著礦山40余年的開采，采空區面積增加，地表變形破壞加劇，裂縫、塌陷不斷擴大，大氣降雨沿地表塌陷（主要為溝谷地段）等向礦坑大量充水，因此十中段涌水量、濁清度均在較大程度上受到地表降雨影響，該破碎帶與地表已貫通，且該區域匯水面積較大。

3.3F22斷裂破碎帶由于區域性F1、F2大斷裂的相互擠壓錯動的影響，在礦床范圍內產生眾多不同規模的斷裂，其復雜和發育程度已被前期和本期勘探所查證，有F132、F107、F254、F255、F22等，以及眾多派生分枝和分枝復合的小斷裂，造成東沿脈大巷涌水的F22斷裂破碎帶簡述如下：F22：為一走向近南北，傾向東，傾角36～57°的正斷層，斷層延伸長度大于9km，破碎帶寬82～146m，切割正反兩層礦，斷面緊閉有波狀起伏，局部破碎嚴重。F22是金河磷礦馬槽灘礦區和蘭家坪礦區的分界斷裂，其破碎帶裂隙和溶洞群可能已與地表三道溝匯水區聯通。三道溝為分隔金河磷礦馬槽灘與蘭家坪兩礦區的峽谷，溝口高程930m,溝頂高程約2500m，溝長超過4500m，匯水面積超過20km2。涌水點地表高程為1600～1700m，距三道溝距離約500m，位于三道溝中下部。溝內除雨季暴雨形成洪流外，全年無地表徑流。因此從涌水曲線圖上（圖3）可以看出，在晴好天氣，涌水為500～800m3/h的穩定狀態，一旦出現降雨，涌水量就陡增，大氣降水立即成為井下涌水。綜上分析，F22斷裂及破碎帶與地表匯水區三道溝聯通，其涌水對開采有重大影響，必要時井巷開拓應避免穿越。

4防治突水措施

根據以上分析，結合礦區實際，認為防治馬槽灘礦區突水可以從以下幾個方面入手。（1）嚴格執行規范、規程。金河磷礦為老礦山，已開采多年，經過多次勘探對礦山水文地質條件已有深刻認識，詳查未開展專門水文地質調查。礦山多年開采，水文地質條件已發生變化，誘導了本次突水事故的發生。因此，必須堅持“有疑必探，先探后掘，疏堵結合，分類防治”的防治水原則。（2）建立專門水文地質記錄臺賬。礦山應建立健全各類水文地質記錄表及相關圖件，逐步建立地下水位，涌水量，涌水點，突水點，鉆孔水文地質編錄記錄等數據庫，逐頭逐面進行水害預報，提高預報水平。（3）加強礦床疏干排水措施，用大功率的排水泵進行生產排水，使礦山能夠正常生產且能夠具備應對較大突水災害的防治能力。（4）防治斷裂突水。掘進F22斷裂破碎帶導致突水后，盡管封堵了正磧頭，將大巷向南平移了100m，但再次發生涌水，并有擴大的跡象。說明簡單注漿封堵措施已經不能解決問題，斷層破碎帶規模大，富水性強，導水性好。俗話說，堵不如疏，礦山突水事故應堵疏結合，所以此時應進一步查明斷層富水性質及三道溝流域地表匯水特征，采取疏水降壓和注漿改造相結合的方法解決問題。

5結語

（1）礦區主要充水因素為斷裂、構造裂隙充水，主要巖溶含水層及大氣降水也對礦床充水有一定影響。F22斷裂及破碎帶與地表匯水區三道溝聯通，突水主要是掘進F22含水斷層破碎帶引起。（2）金河磷礦需進一步加強礦區水文地質預測預報，在采掘探礦過程中遇到斷層時“有疑必探，先探后掘，疏堵結合，分類防治”，可防治突水事故。

作者：劉軍省單位：中化地質礦山總局地質研究院