金屬非金屬地下礦山防治水安全技術規范 征求意見稿
發布時間:2018-05-08 23:27:23 點擊量:
目 次
附錄A:水文地質類型劃分表
附錄B: 礦區水文地質主要圖件內容及要求
附錄C:“安全水壓”的計算公式
附錄D:含水層富水性的等級標準
附錄E: 金屬非金屬地下礦山水害類型及危害程度分級標準
本標準除5.1.5.3、5.2.5、5.3.3、5.3.6、5.3.7;
6.1.2.2、6.1.3.3、6.2.1.7、6.2.2.7、6.2.3.5、6.2.3.8、6.2.3.9、6.2.3.10、6.2.3.11、6.2.3.12、6.2.3.13、6.2.4.1、6.2.4.3、6.2.4.5、6.2.7.2、6.2.7.3、6.2.7.4、6.2.7.6、6.2.7.7、6.2.7.8、6.4.3;
7.6、7.11;
8.4、8.7;
9.1.7;
9.2.1、9.4.5、9.4.6;
10.1.1條文外,其余規范性技術要素均為強制性的。
本標準由國家安全生產監督管理總局提出。
本標準由全國安全生產標準化技術委員會非煤礦山安全分技術委員會歸口。
本標準在廣泛調查研究,總結實踐經驗,參考國際國內相應標準,廣泛征求意見的基礎上制定。
本標準主編單位:長沙礦山研究院有限責任公司、金屬礦山安全技術國家重點實驗室。
本標準參編單位:中國恩菲工程技術有限公司、東北大學、華北理工大學、深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司凡口鉛鋅礦。
本標準主要起草人:
本標準為首次發布。
技術規范
1 范圍
本標準規定了金屬非金屬地下礦山各階段防治水工作的內容、方法、步驟、技術要求以及礦山水害評估和報告編寫要求。
本標準適用于中華人民共和國境內各類金屬非金屬地下礦山的水文地質勘探、規劃設計、建設、開采和閉坑各階段及有關單位的防治水工作。
本標準不適用于煤系共伴生金屬非金屬地下礦產的礦山。
本標準不適用于石油、天然氣、礦泉水等液態或氣態礦藏的礦山。
本標準是編制礦山規劃、防治水方案設計、防治水工程質量檢查、驗收和報告、審查批準、以及礦山基建和日常生產過程中防治水工作的依據。
2 規范性引用
下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本文件。凡不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修訂單)適用于本文件。
GB 12719-1991 礦區水文地質工程地質勘探規范
GB l6423—2006 金屬非金屬礦山安全規程
GB 50771—2012 有色金屬采礦設計規范
GB 50830-2013 冶金礦山采礦設計規范
GB 51060-2014 有色金屬礦山水文地質勘探規范
MTT 632-1996 井下探放水技術規范
YS 5214-2000 注水試驗規程
YS 5216-2000 壓水試驗規程
ZD/T 0285-2015 礦山帷幕注漿規范
采礦工程設計手冊
3.1
礦山 Mines
本標準所指的礦山是指金屬非金屬地下礦山的簡稱。
3.2
金屬非金屬地下礦山 Metal and nonmetal underground mines
以平硐、斜井、斜坡道、豎井等作為出入口,深入地表以下,采出金屬或非金屬礦物的采礦場及其附屬設施的礦山。
3.3
采空區 Mined-out area
礦產開采后留下的空間。
3.4
老采空區 Old workings
3.5
水患 Potential water hazard
礦山存在發生水災的隱患。
3.6
水害(災) Water accident
指影響礦井正常生產活動,對礦井安全生產構成威脅以及使礦山局部或全部被淹沒的突水或透水事故。
3.7
正常涌水量 Normal water inflow to mine workings
礦床開采期間,礦坑涌水量的平均值。
3.8
最大涌水量 Maximum water inflow to mine workings
礦床開采期間,礦坑涌水量的高峰值。
3.9
大水礦山 Mines with heavy water inflow
正常涌水量超過10000m3/d的礦山。
3.10
防隔水礦(巖)柱 Waterproof ore(rock) pillar
確保近水體或強含水層下或其附近安全采礦而留設的礦體開采上(下)限至水體底(頂)界之間的礦巖層。
3.11
崩落層 Caving layer
采空區上方巖層失去支撐,產生裂縫和斷裂并向采空區垮落的巖層。
3.12
帶壓開采 Mining under safe waterpressure of aquifer
在有承壓水壓力的含水層上、中、下進行的采礦。
3.13
井下近礦體帷幕 Underground curtain adjacent to an orebody
在井下對礦體圍巖注漿,在礦體外圍形成的一定厚度的防滲體。
3.14
水文地質模型 Conceptual hydrogeologica1 model
把含水層實際的邊界類型、內部結構、滲透性質、水力特征和補給、徑流、排泄等條件概化為便于進行數學與物理模擬的模式。
3.15
數學模型 Mathematical model of groundwater
以水文地質模型為基礎建立的,能逼近實際地下水系統結構、水流運動特征和各種滲透要素的一組數學關系式。
4 一般要求
4.1 礦山建設項目設計之前,應委托相應資質單位對礦區進行工程地質、水文地質勘探,探明礦區水文地質條件,劃分水文地質類型。
4.2 礦山防治水應堅持“預測預報,有疑必探,先探后掘,先治后采”的原則,采取“防、堵、疏、排、截、避”綜合治理措施。
4.3 水文地質條件中等礦山應成立相應防治水機構,配置防治水專業技術人員,配備防治水及搶險救災設備,建立探放水隊伍。
水文地質條件復雜礦山應設立專門防治水機構,配置專職防治水專業技術人員,建立專業探放水隊伍,配備相應的防排水設施、配齊專用探水裝備和防治水搶險救災設備。
4.4 礦山在未調查核實礦區內及周邊的小礦井、老空區、現有生產礦坑的積水區、含水層、巖溶帶、導水構造及周邊區域水文地質條件前,嚴禁進行采礦活動,應先采取物探、鉆探、水文試驗等手段查清水文地質條件。
發現有透(突)水征兆時,應立即停止受水害威脅區域的作業,撤出所有可能受水威脅區域的人員,分析查找透水原因,采取有效安全措施,防止發生透水事故。
4.5 礦山應加強井下作業人員防治水知識的培訓,提高井下作業人員對地下水風險的辨識能力,提高預見、防護、處理水患的技能和綜合素質。
4.6 礦山應定期進行安全隱患排查,尤其是雨季前,制定隱患處理措施,及時處理不安全隱患。
5 礦區水文地質勘探、補勘及礦山應具備的基礎資料
5.1 礦區水文地質調查與勘探
5.1.1 礦區水文地質類型劃分為簡單、中等、復雜三種類型。具體分類方法應按《有色金屬礦山水文地質勘探規范》GB51060-2014的第3.1.3條執行(見本標準附錄A)。
5.1.2 水文地質條件發生變化的生產及改擴建礦山,應重新核實水文地質類型,委托相應資質機構研究礦區水文地質條件,編制相應的勘探或專項研究報告。礦區水文地質勘探或專項研究報告應包括下列主要內容:
——礦區所在位置、范圍及四鄰關系,自然地理等情況。
——礦區含水層分布規律和特征,補、逕、排條件。
——礦區隔水層分布規律特征。
——礦坑充水因素分析,礦坑及周邊老空區分布及積水狀況。
——礦坑涌水量構成及其變化規律分析。
——大氣降雨對礦坑涌水量的關系及變化規律。
——礦區地表水體分布、匯水面積、地表水體與地下水的聯系程度及聯系通道。
——地表采礦沉陷、巖溶塌陷分布、特征及對礦坑涌水的影響分析。
——礦坑開采受水害影響程度和防治水工作難易程度。
——礦坑涌水量預測。
——水文地質實測平剖面圖。
——水文地質類型劃分及防治水工作建議。
5.1.3 水文地質調查與勘探具體要求按《有色金屬礦山水文地質勘探規范》(GB51060-2014)執行。
5.1.4礦山發生重大透(突)水事故后,透(突)水穩定流量300m3/h以上的,應在1年內重新確定礦區水文地質類型。
5.1.5 礦坑涌水量預測
5.1.5.1礦坑涌水量計算主要方法有:水文地質比擬法、數理統計法、水文分析法、水均衡法、解析法、數值模擬法等。礦井涌水量計算宜根據礦區水文地質條件,選擇兩種以上計算方法對比后確定。水文地質邊界條件復雜、涌水量較大的礦區,宜選擇礦區地下水位降深較大、影響半徑擴展較廣的抽、放水試驗資料,并應用經驗公式法進行計算。
5.1.5.2生產期間的礦坑涌水量計算宜采用水均衡法、數值模擬法。在進行礦坑涌水量計算時,應充分考慮礦床不同開采方式、不同排水方式、以及同一地下水系統中其它礦坑和相鄰礦區排水量的影響。改建、擴建礦山宜采用水文地質比擬法。
5.1.5.3有條件的礦山,推薦建立整個地下水系統的水文地質模型和相應的數學模型。
5.1.5.4錯動區正常降雨徑流滲入量和暴雨徑流系數按《有色金屬采礦設計規范》GB-50771-2012的5.1.2和5.1.7條執行。
5.1.5.5應計算最低開拓階段及以上排水階段的涌水量。涌水量計算應包括正常涌水量和最大涌水量。礦體采動后導水裂隙帶波及地面時,還應計算錯動區降雨徑流滲入量。
5.1.5.6需預先疏干的礦床,應計算各中段疏干工程量(包括疏干孔數、疏干孔位、疏干時間,疏干孔深、疏干水量)??刹捎萌S數值模擬法。
5.1.5.7露天轉井下開采的礦山,計算井下涌水量時,應充分考慮露天坑匯水面積內的降雨量、進入露天坑的地表水等入滲轉化為井下涌水量的因素。錯動區的降雨徑流滲入量和露天坑的暴雨徑流量計算,設計暴雨頻率標準取值應按下列規定選?。?/span>
——大型礦山可取5%;
——中型礦山可取10%;
——小型礦山可取20%;
——塌陷特別嚴重、雨量大的地區,應適當提高暴雨頻率標準取值。
5.2 礦山應具有的水文地質基礎資料
5.2.1新建礦山基建期間基建單位應收集、整理、分析下列水文地質資料,基建完成后將全部移交給生產單位。
——水文地質觀測臺帳和成果。
——突水點臺帳、記錄和有關防治水的技術總結,以及注漿堵水記錄和有關資料。
——井筒及巷道水文地質編錄及實測剖面。
——礦區水文地質總結報告。
5.2.2生產礦山應建立、保存以下防治水基礎資料檔案,并根據生產建設情況及時補充修改。
——礦坑涌水量和排水量成果。
——降雨量資料。
——地表水文觀測成果。
——鉆孔水位、井下水壓、水量及井泉動態觀測成果。
——抽(放)水試驗成果。
——礦坑突水、突泥點編錄資料。
——礦區地質鉆孔綜合成果。
——井下水文地質鉆孔(含探放水孔)成果。
——水質分析成果。
——水源水質分析觀測資料。
——水源井(孔)資料。
——鉆孔封孔資料。
——礦區周邊礦山、采空區及老空區調查資料。
——采礦沉陷、巖溶塌陷、裂縫觀測資料。
——水閘門(墻)建設及觀測資料。
——地表位移、沉降、泥石流觀測資料。
——其他專門防治水項目的資料。
5.2.3礦山防治水應繪制下列水文地質基礎圖件,并及時修改完善。圖件內容及要求見附錄B。
——中段水文地質平面圖。
——礦坑涌水量與各種相關因素動態曲線圖。
——不同時期地下水等水位線圖(大水礦山,平水期和豐水期至少各1張)。
——礦區綜合水文地質平面圖。
——鉆孔綜合水文地質柱狀圖。
——各勘探線水文地質剖面圖。
——巖溶塌陷分布圖。
——地表位移、沉降發展趨勢圖。
——排水系統及排水系統能力圖。
——防治水工程實施圖。
5.2.4 礦山閉坑必須提供閉坑報告,閉坑報告中應包含以下水文地質內容:
——閉坑前礦井各中段采掘空間分布圖。
——生產期間歷年實測礦坑涌水量,水質及閉坑時期地下水位等資料。
——分析評價可能存在的充水水源、通道及積水量。
——閉坑對鄰近生產礦坑安全的影響和應采取的防治水措施。
5.2.5有條件的礦山應建立水文地質信息、實時自動監測管理系統,實現礦區水文地質文字資料、數據采集、圖件繪制、計算評價和礦山水害防治、預測預報一體化。
5.3 水文地質補充調查與勘探
5.3.1當礦區現有水文地質資料不能滿足生產建設需要時,必須針對存在的問題進行專項水文地質補充調查。水文地質補充調查范圍應覆蓋一個相對獨立補給、徑流、排泄條件的水文地質單元。
5.3.2水文地質補充調查宜采用鉆探、物探、化探等傳統方法,有條件的鼓勵采用遙感、全球衛星定位、地理信息系統及適合本礦區地層物性的物探方法。
5.3.3水文地質補充調查應包括以下內容:
——資料收集。收集降水量、蒸發量、氣溫、氣壓、相對濕度、風向、風速及其歷年月平均值和百年之內的極值,以及調查區內以往勘查研究成果、動態觀測資料、勘探鉆孔、供水井鉆探及抽水試驗資料。
——地貌地質情況。調查由開采或地下水活動誘發的地面塌陷、崩塌、滑坡、人工湖等地貌變化、巖溶發育礦區的各種巖溶地貌形態;基本查明第四系松散覆蓋層和基巖露頭的時代、巖性、厚度、富水性及地下水的補排方式等,并劃分含水層或相對隔水層;查明地質構造的形態、產狀、性質、規模、有無泉水出露,以及破碎帶的范圍、充填物、膠結程度、導水性等情況;分析研究其對礦床開采的影響。
——地表水體情況。調查礦區河流、水渠、湖泊、積水區、山塘和水庫等地表水體的歷年匯水面積、水位、流量、積水量、最大洪水淹沒范圍、含泥砂量、水質和地表水體與下伏含水層的水力關系等;對可能滲漏補給地下水的地段要進行詳細調查,并進行滲漏量監測。
——井泉情況。調查井泉的位置、標高、深度、出水層位、涌水量、水位、水質、水溫、有無氣體溢出、流出類型及其補給水源,并素描泉水出露的地形地質平面圖和剖面圖。
——廢棄礦井情況。調查廢棄礦井的位置及開采、充水、排水的資料及廢棄礦井停采原因等情況;察看地形,圈出采空區,并估算積水量;對沒有資料的老采空區應采用高精度物探方法探明其位置、規模及充水情況。
——生產礦井情況。調查礦區內生產礦井的充水因素、充水方式、突水層位、突水點的位置與突水量、礦坑涌水量的動態變化與開采水平、開采面積、地面塌陷錯動區的關系、以往發生水害的觀測研究資料和防治水措施及效果。
——巖溶情況。巖溶塌陷非常嚴重的礦區,應采用高精度巖溶探測方法,查明礦區巖溶發育情況和主要進水通道位置、規模,為制定防治水方案提供依據;有疏干巖溶塌陷的礦山應詳細調查開采或地下水活動誘發的巖溶塌陷發展的形態、規模、分布范圍、對地下水運動有明顯影響的補給和排泄通道,必要時進行連通試驗和暗河、巖溶塌陷的測繪工作,并分析巖溶發育規律和地下水徑流方向,圈定補給區,測定補給區內的滲漏情況,估算地下水徑流量。
——周邊礦井情況。調查周邊礦井的位置、范圍、開采層位、充水情況、地質構造、采礦方法、采出礦量、隔離礦柱以及與相鄰礦坑的空間關系,并收集系統完整的采掘工程平面圖及有關資料。
5.3.4凡屬下列情況之一者,必須進行水文地質補充勘探:
——礦區主要勘探目的層未開展過水文地質勘探工作。
——礦區原勘探工程量不足,水文地質條件未查清。
——經采掘揭露,水文地質條件比原勘探報告復雜。
——礦區水文地質條件因長期開采已發生較大變化,原勘探報告不能滿足安全生產要求。
——礦坑開拓延深、開采新礦體,或擴大礦區范圍設計需要。
——巷道頂板處于特殊地質條件部位或深部礦層下伏強含水層;礦體底板帶壓及特殊要求的專門防治水工程。
——井巷工程施工穿越強富水性含水層時。
5.3.5地面水文地質補充勘探按《有色金屬礦山水文地質勘探規范》(GB51060-2014)3.4節執行。
5.3.6遇下列情況之一者,應進行井下水文地質補充勘探:
——地面水文地質勘探難以查清問題時,宜開展井下放水試驗或連通(示蹤)試驗等。
——礦體頂、底板有含水(流)砂層或巖溶含水層時,需進行疏水開采試驗。
——受地表水體和地形限制或受開采塌陷影響,地面無施工條件。
——孔深或地下水位埋深過大,地面無法進行水文地質試驗。
——深部礦床水文地質條件復雜,礦體位于侵蝕基準面以下,主要含水層富水性好,補給條件較好,水壓高;構造破碎帶發育,導水性強且溝通強含水層。
5.3.7井下水文地質補充勘探主要采用下列手段方法:
——井下物探、鉆探、監測、測試、坑道放水試驗等手段。
——井下與地面相結合的綜合勘探方法。
5.3.8井下水文地質補充勘探按《有色金屬礦山水文地質勘探規范》(GB51060-2014)的6.1—6.6條執行。
6 水害預防
6.1 地面防治水
6.1.1地表水防治
6.1.1.1礦山應查清礦區及其附近地表水系的匯水、滲漏情況、排泄能力和有關水利工程等情況,掌握當地歷年降水量和礦山布置永久建構筑物及井筒位置處的最高洪水位資料,及建立的疏水、防水和排水系統情況。
6.1.1.2礦山應主動與氣象、水利、防汛等部門聯系,建立災害性天氣預警和預防機制。及時掌握可能危及礦山安全生產的暴雨洪水災害和災害性天氣的預報預警信息,主動采取措施。并與周邊相鄰礦井溝通信息,當礦坑出現異常情況時,立即向周邊相鄰礦井預警。
6.1.1.3礦山應對本礦區范圍內及周邊廢棄老井、地面塌陷坑、巖溶裂縫、采動裂隙巡視檢查,并建立與可能影響礦井(坑)安全生產的水庫、湖泊、河流、涵閘、堤防工程主管部門通報機制,接到暴雨災害預警信息和警報后,要實施24h不間斷巡查。礦區每次降大到暴雨前后,應派專業人員及時觀測礦坑涌水量變化。
6.1.1.4 雨季前礦山必須全面檢查防范暴雨洪水引發事故災難措施的落實情況,對排查出的隱患,要落實責任,限定在汛期前完成整改。防治水工程要有專門設計和施工方案,竣工后礦山應組織驗收。
6.1.1.5礦區各井口的標高,應高于當地歷史最高洪水位1m以上。工業場地的地面標高,應高于當地歷史最高洪水位。達不到要求的,應以歷史最高洪水位為防護標準修筑防洪堤,井口應筑人工島,使井口高于最高洪水位1m以上。
6.1.1.6 井口附近或塌陷區內外的地表水體可能潰入井下時,必須采取措施并遵守下列規定:
——礦區范圍匯水面積較大的,應在采礦錯動范圍外修筑截洪溝,將降雨徑流截出礦區,避免滲入井下。
——嚴禁開采防隔水礦(巖)柱。
——地表容易積水的地點應修筑溝渠,排泄積水。修筑溝渠時,應避開強含水層露頭、裂隙和導水巖層。不能修筑溝渠排水時,應填平壓實;范圍太大無法填平時,應用水泵或建排洪站排水。
——礦山受到河流、山洪威脅時,必須修筑堤壩和泄洪渠。
——排到地面的礦坑水,必須妥善處理,避免再滲入井下。
——漏水的溝渠和河床,應及時堵漏或局部改道。
——地面裂縫和塌陷必須填塞,填塞前及填塞過程中應有防止人員陷入塌陷坑內的安全措施。具備條件時,清除塌陷體后用塊石或混泥土封堵巖溶通道,再用粘土回填塌陷區。
——位于頻繁發生塌陷區的河道,具備改道條件時,應改道。無法改道時,應采用物探探查、鉆探驗證的方法對河床下巖溶發育情況進行勘察,并采取有效措施治理河床。
——有滑坡危險的地段,應加密觀測,可能威脅礦山安全時,應采取防止滑坡措施。
——影響礦區安全的落水洞、巖溶漏斗、溶洞等,均應采取填充或注漿等措施嚴密封閉。
6.1.1.7 廢石、礦石和其他堆積物等雜物嚴禁堆放在山洪、河流可能沖刷到的地段。
6.1.1.8 報廢的豎井應充填密實或澆注1個大于井筒斷面的堅實鋼筋混凝土蓋板,并應設柵欄和標志。井口封閉蓋必須達到防止地表水灌入的要求。
——報廢的斜井應充填密實或在井口以下斜長20m處砌筑磚、石或混凝土墻,再填至井口并加砌封墻。
——報廢的平硐,應從硐口向里用泥土填實至少20m,再砌封墻。有地面水影響的報廢井口應設置排水溝。
——封填報廢的立井、斜井和平硐時,應做好隱蔽工程記錄,并填圖歸檔。
——如報廢已封閉的立井、斜井和平硐在礦山下一步采礦過程中,受采動影響,應重新封閉嚴實,保證在礦山生產期間安全。
6.1.1.9 使用中的鉆孔應安裝孔口保護裝置,報廢的鉆孔應及時封孔。觀測孔、注漿孔、電纜孔、與井下或含水層相通的鉆孔,其孔口管必須高出當地最高洪水位或具備防止地表水倒灌(下泄)裝置。
6.1.2 疏干塌陷防治
6.1.2.1疏干排水時有地表沉降、塌陷的礦山必須進行塌陷和沉降觀測,分析塌陷和沉降的發展趨勢、預測塌陷和沉降范圍及災害程度。裸露型巖溶、地面塌陷發育的礦區,應做好氣象觀測,降雨、洪水預報;封堵可能影響生產安全的井下揭露的主要巖溶進水通道;對已采區可構建擋水墻隔離;雨季應加密地下水的動態觀測,并進行礦井涌水峰值的預報。
危及到居民安全的必須采取加固措施或搬遷。
6.1.2.2應采取有效的物探方法查明塌陷區的巖溶裂隙、過水通道的分布情況及發展規律。推薦采用地面五極縱軸電(激電)測深和高密度電法(淺部),探測網度推薦采用50m*20m,異常密集區加密。
塌陷區有河道時,應沿河道延伸方向布置探測剖面,剖面總數不少于3條。
應布置適量的鉆孔驗證物探成果,每條剖面至少布置1個。
6.1.2.3 礦山應建立礦區塌陷發生、發展趨勢臺帳,包括塌陷個數、塌陷面積、裂縫位置、規模、時間、降雨量、礦坑排水量。
6.1.2.4露天轉井下礦山應加強地面泥石流的監測和預防,采用地表地質測繪、鉆探、山地工程、物探、試驗和測試等方法對可能存在地面泥石流的礦山進行長期動態監測和預測預報,并應制定應急和治理措施。
6.1.2.5 疏干巖溶塌陷、滑坡、泥石流等地質災害的評價、設計必須由相關資質的單位完成。
6.1.3 礦區截流帷幕
6.1.3.1當礦區具有以下水文地質條件時,應采用礦區帷幕截流防治水方案。
——在采礦錯動帶以外有相對狹窄且集中的地下水進水通道。
——有可靠的隔水邊界(兩端)。
——有可靠的隔水底板。
——包圍式帷幕有可靠隔水底板就可。
6.1.3.2確定礦區截流帷幕幕址應遵循下列程序和要求:
——采用礦區帷幕注漿方案前,宜在擬建帷幕線區域進行帷幕線勘察,利用物探、鉆探、水文試驗等方法查清巖溶裂隙、過水通道的分布位置和規模,確定礦區截流帷幕線位置,并對礦區帷幕截流方案進行可行性研究。
——開展礦區帷幕注漿試驗,確定帷幕參數、注漿材料、制漿和注漿工藝、注漿過程控制、效果檢測方法并預計帷幕效果。
——推薦采用數值模擬技術,從技術、經濟、資源開發、堵水效果、環境等各方面對帷幕線幕址和方案綜合比較,確定最終的幕址和深度。
6.1.3.3帷幕線巖溶探測方法及野外工作裝置要求:
——帷幕施工前,應采用合適的物探方法查明帷幕線巖溶等過水通道,帷幕注漿結束后,應采用同樣的物探方法對注漿效果進行檢測。
——帷幕線巖溶探測(或效果檢測)方法,宜采用地面五極縱軸、三極、四極電(激電)測深。推薦采用五極縱軸激電(電)測深。
——推薦探測點距:4-10m。
6.1.3.4礦區截流帷幕的其他技術及要求按《礦山帷幕注漿技術規范》DZ/0285-2015執行。
6.2.1留設防隔水礦(巖)柱
6.2.1.1相鄰礦區的分界處,必須留足防隔水礦(巖)柱。以斷層分界的礦井(坑),必須在斷層兩側留足防隔水礦(巖)柱,礦柱尺寸由設計確定。
6.2.1.2不采取疏干措施的受水害威脅的礦山,下列情況必須留設防隔水礦(巖)柱,并應事先制定防突水的安全措施。
——在地表水體(江、河、湖、海、沼澤等)、含水沖積層下和水淹區臨近地帶。
——與強含水層存在水力聯系的斷層、裂隙帶或與強導水斷層接觸的礦體。
——有大量積水的舊井巷和采空區。
——導水、充水的巖溶溶洞、暗河、流砂層。
——分區隔離開采邊界。
——受保護的觀測孔、注漿孔和電纜孔等。
6.2.1.3各類防隔水礦(巖)柱的尺寸,應根據礦區(坑)的地質構造、水文地質條件、礦體賦存條件、圍巖物理力學性質、開采方法及巖層移動規律等因素,參照公式(1)確定,在設計規定的保留期內不應開采或破壞。
≥20m (1)
式中:L----留設的隔水礦(巖)柱寬度,m
M----礦體厚度或采高(取大值),m;
K----安全系數(一般取2~5);
P----巖層承受的靜水壓力(MPa);
KP----礦(巖)體的抗拉強度(MPa)。
6.2.1.4各類防隔水礦(巖)柱應符合設計要求,不得隨意變動,水患消除前,嚴禁在各類防隔水礦(巖)柱中進行采掘活動。
6.2.1.5 開采水淹區下的防隔水礦(巖)柱時,必須徹底疏放上部積水,嚴禁頂水作業。
6.2.1.6帶水壓開采的礦山,應分中段或分采區實行隔離開采。分區之間應留設防隔水礦(巖)柱并在關鍵部位建立防水閘門。
6.2.1.7軟弱圍巖層狀礦體,防水礦(巖)柱的留設方法和寬度可參考《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程》中附錄六的公式計算。
6.2.2防水閘門、防水閘門硐室與防水閘墻
6.2.2.1水文地質條件復雜的礦山,應在井底車場周圍、中央泵站的巷道兩端或有突水危險的地段設置防水閘門硐室、建筑防水閘門。
6.2.2.2有突水危險的采掘區域,宜在其附近設置防水閘門。不具備建筑防水閘門條件時,可不建防水閘門,但必須制定嚴格的其他防治水措施。
6.2.2.3露天轉井下開采的礦山,宜根據水文地質條件及露天坑滲漏情況在井下露天坑底附近中段的適當位置建筑防水閘門。
6.2.2.4防水閘門硐室和防水閘門技術要求
——防水閘門硐室應選在圍巖穩定,巖層完整致密的單軌直線巷道內。門體采用定型設計,對非定型設計的產品需由相應資質的單位設計。
——防水閘門硐室由相應資質的單位設計和施工,防水閘門竣工后,業主按照設計要求驗收合格后才能投入使用。
——防水閘門硐室結構設計宜按照《采礦工程設計手冊》選用。
——防水閘門硐室前、后兩端,應分別砌筑不小于5m長的混凝土護碹,碹后用混凝土填實,不得空幫、空頂。防水閘門硐室和護碹必須用高標號水泥進行注漿加固,注漿壓力須大于閘墻設計承壓力。
——酸性地下水則必須采用防酸水泥。還應在來水方向的一側,做20-30mm厚的防水砂漿抹面層。
——防水閘門斷面應滿足《金屬非金屬礦山安全規程》(GB14623-2006)的規定,其尺寸應能通過外形最大設備。
——防水閘門來水一側15-25m處,應加設1道擋物箅子門。防水閘門與箅子門之間應暢通無阻。來水時先關箅子門,后關防水閘門。如采用雙向防水閘門,應在兩側各設1道箅子門。
——通過防水閘門的軌道、電機車架空線等必須靈活易拆;通過防水閘門墻體的各種管路和閘門外側的閘閥的耐壓能力必須與防水閘門設計壓力一致;通過防水閘門墻體的電纜、管道,必須用堵頭和閥門封堵嚴密,不得漏水。
——設有防水閘門控制系統的電源控制硐室應高于巷道0.5m以上。
——防水閘門必須安設觀測水壓的裝置并有放水管和放水閘閥。
——新掘進巷道內建筑的防水閘門,必須進行注水耐壓試驗,防水閘門內試驗段巷道的長度不宜大于15m,試驗的壓力不得低于設計水壓,穩壓時間應在24h以上,試壓時應有專門安全措施。不合格處應進行注漿加固后再行驗收。
——防水閘門開啟前,應對井下排水、供電系統進行1次全面檢查。排水能力應與防水閘門硐室放水管的放水量相適應。水溝應暢通無阻。
——防水閘門開啟時,預埋在硐室混凝土內的排水管和通過硐室兩端巷道的排水溝有效過水斷面應滿足通過硐室的最大涌水量。
6.2.2.5防水閘門必須靈活可靠,應積極推廣遠程控制系統,并保證每年進行2次關閉試驗,1次應在雨季前。關閉閘門所用的工具和零配件必須專人保管,專門地點存放,不得挪用丟失。
6.2.2.6防水閘墻應由相應資質的單位設計和施工,防水閘墻竣工后,業主按照設計要求進行驗收,驗收合格后才能投入使用。
6.2.2.7防水閘墻的設計與施工應遵循下列原則:
——設計前應全面弄清閘墻預計承壓力、閘墻所在斷面支護形式、原掘進方法、混泥土標號、閘墻圍巖性質、硬度及各種物理力學參數。
——閘墻的形式:水壓大,可選擇楔形;水壓特大,可構筑多級楔形。
——水閘墻應布置在致密堅硬及無裂隙的巖石中。
——水閘墻周邊應掏槽嵌入到巖石中并預埋注漿管,閘墻體完工后,再進行注漿,充填縫隙,使之與圍巖構成一體。注漿壓力應大于閘墻設計承壓力。
——永久水閘墻應留設泄水管路閥門,酸性水質巷道的閥門管路應進行防腐處理,長期封水的水閘墻管路閥門宜使用不銹鋼材料。
——永久水閘墻厚度應按照公式(2)確定,再選用公式按剪應力對閘墻厚度進行驗算。
(2)
式中:B—防水墻體厚度,m。
P—靜水壓力,MPa。
S2—背水面巷道凈面積,m2。
K—混泥土結構抗剪設計安全系數。
b—背水面巷道凈寬度,m。
h2—背水面巷道直墻高度,m。
混泥土的抗剪強度(如果圍巖抗剪強度低則用圍巖值)。
6.2.2.8報廢的盲井和斜井下口的密閉水閘墻必須留泄水孔,每月定期觀測水壓,雨季加密。
6.2.3疏干開采、帶壓開采和控制疏放
6.2.3.1礦體頂、底板有富含水層,且疏干不造成嚴重地質環境問題時,可進行疏干開采。直接揭露含水體的放水疏干工程,施工前應先建好水倉、水泵房等排水設施。地下水位降到安全水位前不應采礦(見附錄C)。
6.2.3.2被松散富含水層所覆蓋的淺埋緩傾斜礦體,需要疏干開采時,應進行專門水文地質勘探或補充勘探,查明水文地質條件,并根據勘探成果確定疏干地段、制定疏干方案。
6.2.3.3礦體上部有流砂層或較大半充填溶洞,疏干開采前應著重解決如下問題:
——查明流砂層的埋藏分布條件,研究其相變及成因類型,查明溶洞的分布。
——查明流砂層的富水性、水理性質,預計涌水量和預測可疏干性,建立動態觀測網,觀測疏干速度和疏干半徑。
——在疏干開采試驗中,應觀測研究爆破影響帶高度、水砂分離方法,鉆孔超前探放水安全距離等。
——預測潰水、潰砂引起的地面塌陷及處理方法。
6.2.3.4礦體頂板受開采破壞后,若崩落影響范圍內存在強含水層(體),回采前必須對含水層采取超前疏干措施。進行專門水文地質勘探和試驗,并編制疏干方案,選定疏干方式和方法,綜合評價疏干開采條件和技術經濟合理性。
6.2.3.5礦井疏干開采過程中,應進行定性、定量分析,對頂板水害分區評價和預測。有條件的礦山可應用數值模擬技術,進行各中段疏干孔位置、數量、深度、疏干水量和地下水流場變化的模擬和預測。
6.2.3.6承壓含水層與開采礦體之間的隔水層能承受的水頭值大于實際水頭值時,開采后隔水層不易被破壞,礦體底板突水的可能性小,可進行“帶水壓開采”,但必須制定安全措施。
6.2.3.7當承壓含水層與開采礦體之間的隔水層厚度,能承受的水頭值小于實際水頭值時,開采前必須遵守下列規定:
——采取疏水降壓的方法,把承壓含水層的水頭值降到隔水層允許的安全水位以下,并制訂安全措施。
——礦坑(井)排水應與礦區供水、生態環境相結合,推廣應用礦坑(井)排水、供水、生態環保三位一體優化結合的管理模式和方法。
——承壓含水層的集中補給邊界已基本查清,可預先進行礦區堵截水措施,截斷水源,然后疏水降壓開采。
——承壓含水層的補給水源充沛,不具備疏水降壓和礦區截流帷幕注漿條件時,可酌情采用局部注漿加固頂、底板隔水層和井下近礦體帷幕的方法,但必須編制專門的設計,在有充分防范措施的條件下進行試采。
6.2.3.8控制疏放應按疏放勘探、試驗疏放和生產疏放3個程序進行;宜采用地表疏放、井下疏放和聯合疏放3種方式。
6.2.3.9控制疏放應遵守下列規定:
——被疏干含水層的滲透性好,含水豐富;潛水含水層的滲透系數大于3m/d,承壓含水層滲透系數大于0.5m/d等大水礦山,宜采用地表疏干。
——礦體直接頂(底)板為含水層,宜采用巷道(采準巷道)疏放。
——礦體上部為砂巖裂隙含水層,宜采用鉆孔疏放。
——水文地質條件復雜的礦床,單一疏放方式不能滿足生產需要時,宜采用聯合疏放。
——疏放應與礦山建井、開采階段相適應。
——疏干能力應超過充水含水層的天然補給量。
——疏干工程應靠近防護地段,并盡可能從含水層底板地形低洼處開始。
——疏干鉆孔數應多方案試算,孔間干擾應達到最大值,水位降低能滿足安全采掘要求。
——疏干工作不能停頓,應根據生產需要有步驟地進行。
——水平含水層宜采用環狀疏干系統,傾斜含水層宜采用線狀疏干系統。
6.2.3.10地表疏排孔布置
——根據水文地質條件進行合理的設計。
——以生產中段和生產采區為中心,宜呈環形孔排和直線形孔排布置。
——均質含水層宜等距布孔,非均質含水層不宜等距布孔。
——疏干孔(井)必須打在富水性強的地方。
——打大直徑孔(井)前,應先施工小口徑試驗孔。
6.2.3.11井下疏干工程可根據礦山的實際選用以下6種方式:
——疏干石門。
——疏干豎井。
——疏干井巷:疏干石門、疏干盲井、疏干小井以及攔截大突水點、巖溶管道或其他地下水流疏泄巷道等。
——水平疏干巷道。
——井下疏干孔:井下疏干平孔、斜孔和垂孔,用于分散疏干或局部疏干。
——直通式井下疏干孔。
6.2.3.12頂板水疏放降壓鉆孔布置應遵循以下原則:
——應布置在裂隙發育和標高較低的地段。
——孔間距與基本頂板周期來壓的距離相同。
——鉆孔深度應打穿爆破影響帶。
——鉆孔的方位宜斜向揭露含水層。
——鉆孔孔徑不宜過大。
——鉆孔數量視水量而定。
6.2.3.13頂板疏放降壓鉆孔的施工應遵循以下原則:
——使用反壓裝置。
——埋設孔口管、安裝放水裝置,控制疏放水量。
——具備條件的,宜地面施工井下疏放降壓鉆孔。
6.2.3.14采用放水閘門或專門放水硐室進行疏水降壓開采試驗的主要要求:
——應委托相關資質單位進行專門的施工設計。
——預計最大涌水量。
——必須建立能保證排出最大涌水量的排水系統。
——應選擇適當位置建筑防水閘門。
——做好鉆孔超前探水和放水降壓工作。
——做好井下和地表水位、水壓、涌水量的觀測工作。
6.2.4 礦井(坑)注漿堵水
6.2.4.1 井筒預注漿
——預計井筒穿過含水層或破碎帶且預測涌水量大于施工允許水量時,宜選用地面預注漿或井筒外圍地面帷幕注漿堵水方案。
——制定注漿方案前,應根據含水層情況施工1-3個井筒勘探孔,獲取含水層的埋深、厚度、巖性、簡易水文觀測、抽(壓)水試驗、水質分析等資料并預測井筒涌水量??碧娇资┕み^程中,破碎孔段未取得水文參數之前,嚴禁使用水泥等固壁材料。
——注漿終止深度應超過最下部含水層的埋深10-20m或超過井筒底部10m。
——井壁裂隙較發育,淋水較大,水量小于20 m3/h,大于6m3/h,應進行壁后注漿。
——井筒工作面涌水量超過20 m3/h,應進行工作面注漿。止漿墊(巖帽)厚度應計算確定。
——工作面注漿鉆孔一般沿井筒周邊布置,鉆孔數量、孔徑、傾角和方位根據地下水壓、井筒巖石及裂隙發育情況確定。應設計中心檢查孔或其他檢查孔檢查注漿效果。
6.2.4.2 巷道工作面注漿堵水
——不采取疏干開采的礦區,巷道過導水破碎帶時,應進行預注漿堵水,尤其是深部過導水破碎帶時,必須采用高壓注漿。
——巷道工作面預注漿前須施工止漿墻或預留止漿巖帽,其厚度應通過計算確定。
——鉆孔數量、孔徑、傾角應根據含水層性質、導水構造產狀、以及檢查孔結果確定。
——鉆孔偏斜率不大于1%,注漿孔必須清水鉆進,孔口管埋深不小于2-5m,注漿終壓不小于靜水壓力的2.5倍。
——注漿結束標準:注漿分序進行,注漿壓力均勻持續上升達到設計終壓,同時單位吸漿量小于10L/min,穩壓20-30min。
——掘進前一定要超前探水:探水孔的位置、方向、數目、孔徑、每次鉆進的深度和超前距離,應根據水頭高低、巖石結構與硬度等條件在設計中明確規定(一般鉆孔數不少于3個,鉆孔向外圍偏斜5°-10°。對于長距離作業面,偏斜角加大,以控制巷道截面的探水范圍),保證側幫有效防護厚度。
——巷道施工過程中遇意外涌水,涌水量小于20m3/h且圍巖穩定時可強行通過,待永久支護完成后進行壁后注漿封堵,大于20m3/h需停止掘進,進行工作面預注漿。
6.2.4.3注漿封堵突水點要求
——圈定突水點位置,分析突水點附近的地質構造,查明降壓漏斗形態,分析突水前后水文觀測孔和井、泉的動態變化,必要時進行連通(示蹤)試驗。
——探明突水補給水源充沛程度或補給含水層的富水性、突水通道性質、數量、大小等。
——注漿前,應做連通和壓(注)水試驗;注漿前后應做好礦井(坑)排水對比分析。
——編制注漿堵水方案。
6.2.4.4 井下巷道穿過與河流、湖泊、溶洞、含水層等存在水力聯系的導水斷層、裂隙(帶)、巖溶溶洞構造,超前探水發現前方有水時,應超前預注漿封堵加固,必要時預先構筑防水閘門或采取其他防治水措施。穿過含水層段的井巷,應按防水的要求進行壁后注漿處理。
6.2.4.5回采工作面內有導水斷層、裂隙或巖溶溶洞時,應按設計規定留設防隔水礦(巖)柱或采用注漿方法封堵導水通道。對注漿的工作面可先進行物探,查明水文地質條件,注漿后,再用物探與鉆探驗證注漿效果。
6.2.4.6 工作面回采后,對廢棄關閉的局部疏水降壓鉆孔,如可能對后續開采產生不利影響,必須進行注漿封閉,并在有關圖紙上標注。
6.2.4.7廢棄礦井閉坑淹沒前,如影響附近礦山,應繪制礦山現狀的竣工圖,根據需要采用物探、化探和鉆探等方法,探測礦坑邊界防隔礦(巖)柱破壞狀況及可能的透水地段,采用注漿堵水工程隔斷廢棄礦井與相鄰生產礦井(坑)的水力聯系,避免發生水害事故。
6.2.5井下近礦體帷幕
6.2.5.1采用井下近礦體帷幕應滿足下列條件:
——礦體的直接頂、底板為含水層,巷道掘進或工作面回采時,含水層水直接涌入礦坑并給礦坑安全生產帶來影響和災害。
——礦體相對集中。
——采用充填法采礦。
6.2.5.2近礦體帷幕常采用的工程及要求
6.2.5.2.1穿脈水平探水注漿鉆孔的網度應達到如下目的:
——確定各個水平分段礦體、礦巖的地質邊界。
——基本查清頂、底板含水層的巖溶、裂隙、構造發育情況、產狀、規模、賦導水性等。
——查明礦體及頂、底板含水層工程地質特征,特別是接觸帶的穩固性。
——利用井下各涌水鉆孔和出水點,進行井下水文地質試驗(如群孔放水試驗),基本查明含水層巖溶裂隙發育分布規律,導水裂隙的水力聯系程度和可能存在的富水區,初步圈定注漿過程中漿液運移分布范圍。
——穿脈水平孔注漿,基本封堵頂底板含水層巖溶導水裂隙及主徑流通道。
6.2.5.2.2 橫向加密注漿工程:
——在礦體圍巖構筑由縱橫交錯注漿鉆孔控制的立體結構體系。
——在近礦體穿脈水平探水鉆孔注漿的基礎上,根據礦體分布規律、頂、底板水文地質特征、注漿的效果及安全性,在近礦體圍巖中布置其它方向的加密注漿孔(一般采用橫向鉆孔),最終形成沒有明顯薄弱環節的注漿蓋層。
6.2.5.3近礦體帷幕參數要求:
——帷幕厚度、孔距應根據采礦方法、流體力學、巖體和注漿體強度,經計算確定。
——孔深以確保帷幕的垂直厚度為準。
——鉆孔偏斜角:不大于1%。
——帷幕滲透系數:不大于0.06m/d。
6.2.5.4探水注漿聯絡巷道的布置:
——在無巷道經過的地段,應在相對安全的巖層內布置與穿脈方向垂直的探水注漿聯絡巷道,巷道距離含水層不小于10 m。
——巷道和硐室掘進前應進行鉆孔超前探水注漿,并預留一定厚度的“巖帽”作為止漿墊。“巖帽”厚度根據巖石的性質、強度、水壓大小參考(3)式確定。
(3)
式中:B—巖帽厚度,m;
P0—最大注漿壓力,MPa;
D—止漿“巖帽”外接園直徑,m;
[τ]—礦巖允許抗剪強度,MPa。
——聯絡巷道施工到礦體外圍含水層邊界附近時,應進行超前探水注漿。
——聯絡巷道施工時,應在斷面進行淺孔探水并注漿。
——施工探水巷道應采用控制爆破技術。
6.2.5.5鉆注硐室設計在聯絡巷道內,硐室尺寸根據施工設備確定。
6.2.5.6穿脈水平探水注漿鉆孔布置:
——在采準巷道硐室中,應布置與穿脈方向一致的水平鉆孔進行探水注漿。
——根據帷幕厚度、鉆孔傾角確定探水鉆孔控制深度,一定區域(100~900m2)內所有鉆孔(孔口安裝高壓閥門)終孔后,應進行群孔壓水試驗。
——注漿過程中,應先注水力聯系較孤立的鉆孔,再對水力聯系較好的多孔(選擇2~3個)進行群孔注漿。
——檢查孔布置:檢查孔數量為注漿鉆孔數量的10~15%。
6.2.5.7平行礦體走向的加密注漿鉆孔,常利用井下開拓系統、聯絡巷道和鉆注硐室。
6.2.5.8 近礦體帷幕注漿工藝參數按《礦山帷幕注漿技術規范》的5.6.3條執行,但漿液類型宜采用單液水泥漿和雙液水泥漿。
6.2.5.9注漿資料整理內容及要求按《礦山帷幕注漿技術規范》的9.1和9.2條執行。
6.2.5.10井下近礦體帷幕施工應制定如下應急安全技術措施:
——突水預報。
——增大排水能力。
——防水閘門。
——采空區頂板堵漏。
——堅持“有疑必探”的原則。
6.2.5.11 井下近礦體帷幕的設計與施工應由具有專業技術實力和施工經驗的單位承擔。
6.2.6 井下泥石流防治
6.2.6.1 連續大雨時,崩落法開采的礦山必須加密地表塌陷坑、井下黃泥點的調查、統計及分析,并及時處理。
6.2.6.2 加強塌陷區的綜合治理,減少塌陷區的匯水量。
——塌陷范圍外修建排水溝,攔截部分匯水。
——塌坑安置排水泵,強降雨期間將匯入地表塌坑內的水抽出。
——嚴禁在塌陷區及周邊非法采礦、選礦、碎石加工、耕植。
——嚴禁向塌坑排灌尾砂及工業用水。
6.2.6.3提前對含水層進行疏水降壓,施工過程中加強頂板控制,發現淋水加大,條件惡化應停止作業。
6.2.6.4存在井下泥石流危害的礦山,應堅持超前探水措施。
6.2.7 酸性水的防治方法
6.2.7.1酸性水的礦井,應查明酸性水的來源、水量、形成酸性水的主要因素,并定期取樣進行水質分析,向有關單位提供資料及處理意見。
6.2.7.2酸性水主要來自淺部礦層時,宜先采深部,再采淺部。
6.2.7.3 酸性水主要來自老采區時,應留設隔水礦(巖)柱。
6.2.7.4酸性水主要來自大氣降水和地表水的滲入時,應留足淺部隔水(巖)柱。
6.2.7.5不同水源混合形成酸性水時,應按不同水源分別排水。
6.2.7.6攔截酸性水,避免迂回循環,防止灌入深部水平。
6.2.6.7可用生石灰等中和酸性水。
6.2.8 充填水防治
6.2.8.1 大體積嗣后膠結充填水防治應采取如下脫水措施:
——提高充填體濃度。
——一個采場懸掛1-2根波紋脫水花管(脫水管)將充填水引至巷道,花管一般采用f110塑料波紋管,孔徑一般為f10mm,孔距8-10m,外包土工布和麻布,鋼絲扎緊,再用卡套將脫水管與鋼絞線卡穩。
6.2.8.2 非膠結充填水防治:
非膠結充填常用于1步驟膠結充填,2步驟非膠結充填。一般采取擋墻頂以上3m至擋墻底面(一般總高不超過8m)膠結充填,2步驟采取懸掛波紋花脫水管的措施,防止采場大面積積水及擋墻垮塌。
6.2.8.3充填擋墻的要求:
——擋墻的設計與施工滿足大體積充填的要求。
——每次充填高度不超過1.3-1.5m。
——第二次充填必須在第一次充填體凝固后進行。
6.2.8.4采空區作為尾礦庫使用的要求:
——必須有專門設計。
——必須有安全評價,安全評價中必須對擋墻厚度、強度進行詳細計算;并應有詳細的脫水措施。
——應有相關審批手續。
6.3.1 在河流、湖泊、水庫和海域等水體下采礦,應留足防隔水礦(巖)柱。
——松散含水層下開采時,應按照水體采動等級留設不同類型的防隔水礦(巖)柱(防水、防砂或防塌礦巖柱)。
——基巖含水層(體)或含水斷裂帶下開采時,應對開采前后覆巖的滲透性及含水層之間的水力聯系進行分析評價,確定采用留設防隔水礦(巖)柱或者采用疏干方法保證安全開采。
6.3.2水體下采礦,應由相應資質機構編制可行性方案和開采設計,回采過程中要嚴格按照設計要求控制開采范圍、開采高度和防隔水礦(巖)柱尺寸。
6.3.3 開采過程中,發現地質條件變化,需要縮小安全礦(巖)柱尺寸,提高開采上限時,必須進行可行性研究,重新履行相關手續經審查批準后,方可進行試采。
6.3.4設計水體下開采的防隔水礦(巖)柱尺寸時,覆巖崩落層、保護層尺寸可參考《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程》中公式計算,或者根據類似地質條件下的經驗數據結合基于工程地質模型的力學分析、數值模擬等多種方法綜合確定,同時還應結合覆巖原始導水情況和開采爆破影響帶進行疊加分析綜合確定。涉及到水體下開采的礦區應開展覆巖崩落層和范圍的實測工作,逐步積累經驗,指導礦區水體下開采工作。
留設安全礦(巖)柱開采的,應結合上覆土層、風化帶的臨界水力坡度,進行抗滲透破壞評價,確保不發生潰水和潰砂事故。
6.3.5臨近水體下的采掘工作應遵循以下原則:
——采礦方法必須有效控制采高和開采范圍。工作面范圍內存在高角度斷層時,必須采取措施,防止斷層導水或沿斷層帶冒頂破壞。
——水體下開采緩傾斜及傾斜多層礦體時,宜采用分層充填法,并盡量減少第一、第二中段的采厚,相鄰中段同一位置的回采間歇時間應不小于4-6個月,巖性堅硬頂板間歇時間應適當延長。相鄰兩個中段同時回采時,上中段回采工作面應比下中段工作面超前一個工作面斜長的距離,且應不小于20m,留設防砂和防塌礦(巖)柱。
——水體下開采急傾斜礦體,必須采用充填法采礦。
——當地表水體或松散強含水層下無隔水層時,開采淺部礦體及含水層中等富水性以上的厚大礦體,應采用保護頂板的采礦方法。易于疏降的中等富水性以上松散層底部含水層,可采用疏降含水層水位或疏干等方法。
6.3.6采掘時應加強水情和水體底界面變形的監測。試采結束后,應給礦山提交試采總結報告,研究規律,指導水體下采礦。
6.4 露天轉井下水害防治
6.4.1露天轉地下開采, 境界安全頂柱的留設應符合下列規定:
——采用空場法回采時,露天坑底應留設境界安全頂柱,安全頂柱的厚度應通過巖石力學計算確定,但不應小于10m。
——采用井下近礦體帷幕防治水方案的礦山,安全頂柱的厚度應大于帷幕有效厚度。
——采用充填法回采時,可在露天坑底鋪設鋼筋混凝土假底作為地下開采的假頂。當采用進路式回采且進路寬度不大于4m時,鋼筋混凝土假頂厚度不應小于1m;當采用空場嗣后充填采礦法時,鋼筋混凝土假頂厚度應按采場跨度參數通過巖石力學計算確定。
6.4.2 排水方案設計時,應分析研究原露天坑的截排水能力及其對坑內排水的影響。
6.4.3 露天坑底及邊幫應做防滲防崩塌處理,宜首先采用注漿法加固防滲露天坑底及邊幫,注漿孔深度不少于10m,宜采用改性粘土漿。注漿加固防滲后再鋪設1.0m鋼筋混泥土,再水泥砂漿抹平。
6.4.4 露天坑的截排水系統宜繼續保留運行,不宜將露天坑內水放入井下礦坑排出。
7 排水系統
7.1 礦山必須配備與礦坑涌水量相匹配的水泵、排水管路、配電設備、水倉和泵房等,確保礦坑能夠正常排水。
7.2 井下主要排水系統應符合下列要求
7.2.1 水泵能力要求
——工作水泵的能力,應能在20h內排出礦坑24h的正常涌水量(包括充填水及其它用水)。
——備用水泵的能力應不小于工作水泵能力的70%。
——工作和備用水泵的總能力,應能在20h內排出礦坑24h的最大涌水量。
——檢修水泵的能力應不小于工作水泵能力的25%。
——水文地質條件復雜礦區,除符合本條第1款規定外,可在主泵房內預留安裝一定數量水泵的位置,或增加相應的排水能力。
7.2.2 排水管路:必須有工作和備用水管。備用水管的管排能力應不小于工作水泵的泵排能力,工作和備用水管的管排能力應不小于工作泵和備用泵的泵排能力。
7.2.3配電設備:應按雙回路電源線路設計,其容量應與工作、備用和檢修水泵的容量相匹配,并能保證全部水泵同時運轉。
7.2.4 水倉:應嚴格按照采礦設計規范要求設立兩個獨立的巷道系統。涌水量較大的礦井,每個水倉的容積,應能容納2-4h的井下正常涌水量。一般礦井主要水倉總容積,應能容納6-8h的正常涌水量。水倉進水口應有蓖子。對水砂充填和涌水中帶有大量雜質的礦坑,還應設置沉淀池。暴雨季節和井下探放水期間,水倉的空倉容量應經常保持在總容量的50%以上。
正常涌水量在1000 m3/h以下時,主要水倉的有效容量應能容納8 h的正常涌水量?!≌S克看笥?/span>1000 m3/h的礦井,主要水倉有效容量可以按照(4)式計算:
V=2(Q+3000) (4)
式中: V--主要水倉的有效容量,m3;
Q--礦井每小時的正常涌水量,m3。
采區水倉的有效容量應能容納4 h的采區正常涌水量。
7.3 泵房要求:
——一般礦山的主要泵房,進口應裝設防水門。
——水文地質條件復雜礦山,應在關鍵巷道內設置防水門。防水門的位置、防水頭高度等應在礦山設計中總體考慮。
——同一礦區內水文條件復雜程度明顯不同的區域,在通往強含水區、積水區和有可能大量突涌水區域的巷道以及專用的截水、放水巷道,也應設置防水門。
——防水門應設置在巖石穩固的地點,專人管理,定期維修,確保其經常運行良好。
——井底主要泵房的出口應不少于兩個,其中一個通往井底車場,其出口應裝設防水門;另一個用斜巷與井筒連通,斜巷上口應高出泵房地面標高7m以上。泵房地面標高,應高出其入口處巷道底板標高0.5m(潛沒式泵房除外)。
——有突水淹井危險的礦坑,可另行增建抗災強排泵房。
7.4排水用的水泵、水管、閘閥、配電設備和輸電線路,必須經常檢查和維護。每年雨季前必須全面檢修1次,并對全部水泵進行1次聯合排水試驗,發現問題及時處理。
7.5 必須及時清理水倉、沉淀池和水溝中的淤泥。每年雨季前應清理1次,含泥量大的礦井,應設機械排泥設施。
7.6積極推廣井下泵房無人值守和遠程監控集控系統,應加強排水系統檢測與維修,保持水倉容量不小于50%安全水位和排水系統運轉正常。受水威脅嚴重礦井(坑)應實現井下泵房無人值守和地面遠程監控。推廣使用地面操控的潛水泵自動排水系統。
7.7采用平巷排水的礦坑,平巷的總過水能力應不小于歷年最大滲入礦井水量或估算的礦坑最大涌水量的1.2倍。水溝或排水巷標高必須低于主運輸巷,否則,必須有可靠的技術措施(如防水門等)確保主運輸巷的安全。
7.8 水文地質條件復雜礦區建設新井時,應在井筒底留設潛水泵窩,老礦井也應改建增設。井筒開鑿到底后,井底附近必須設置具有一定能力的臨時排水設施。
7.9永久排水系統形成前的在建礦坑,各施工區應設置足夠排水能力的臨時排水系統。
7.10 新中段的采礦作業,應在新中段永久防、排水系統建成后進行。
7.11靜儲量很大,動儲量較小,且只有地下水影響的礦山,基建和建設初期的排水系統能力宜加大到預測正常排水系統的2.5倍。
8 井下探放水
8.1 采掘工作面遇下列情況之一時,必須進行探放水,探水前應確定探水線并標繪在圖上。
——接近水淹或者可能積水的井巷、采空區或者相近的礦山。
——接近含水層、導水斷層、暗河、溶洞和導水陷落柱。
——打開防隔水巖(礦)柱進行放水前。
——接近可能與河流、湖泊、水庫、水池、水井等相通的斷層帶。
——接近有出水可能的老鉆孔。
——接近水文地質條件復雜的區域。
——采掘破壞影響范圍內有承壓含水層或含水構造、礦床與含水層間的防隔水礦(巖)柱厚度不清楚可能發生突水。
——接近其它可能突水地區。
8.2 探放水工程必須先設計,設計應包括如下內容:
——探放水的采掘工作面及周圍的水文地質條件、水害類型、水量及水壓預計。
——探放水巷道的開拓方向、施工次序、規格和支護方式。
——探放水鉆孔組數、個數、方向、角度、深度、孔徑、施工技術要求和采用的超前距、幫距及探水線確定。
——探放鉆孔孔口安全裝置及耐壓要求等。
——探放水施工與掘進工作的安全規定。
——受水威脅地區信號聯系和避災路線。
——通風措施。
——防排水設施,如水閘門、水閘墻、水倉、水泵、管路、水溝等排水系統及能力的安排。
——水情及避災聯系匯報制度和災害處理措施。
——探放水硐室設計、探放水孔布置的平面圖、剖面圖等。
8.3 探水線確定方法
——老采空區的探水線:一般沿采空區積水線或采空區邊界平行外推60~150m。
——含水層、斷層的探水線按(1)式計算。
8.4 探放老采空區水應遵循以下原則:
——不在河溝及重要建筑物下面的老空區,宜排放老空區水。
——與地表水水力聯系密切或雨季接受降水大量補給的老空區水或老空區涌水量很大、水質酸性等,宜先隔離后探放。
——水量大、水壓高的老空區水,應先從頂、底板巖層打穿層放水孔,降水壓后再探放水。
——老空區被強含水層或水源所淹沒,宜先堵住出水點再探放水。
——應分析查明老空區水體的空間位置、積水量和水壓,監視放水全過程,核對放水量,直到老空區水放完為止。
8.5 探水前,應編制探水設計,確定探水警戒線,并采取防止有害氣體危害的安全措施。探水孔的布置、位置、方向、數目、孔徑、每次鉆進的深度和超前距離,應根據水頭高低、礦(巖)層厚度和硬度等確定。并嚴格按設計進行探放水。
8.6 探放水鉆孔的布設
8.6.1探放老采空區水、巖溶溶洞水和鉆孔水等,探水鉆孔應成組布設,并在工作面內呈扇形。
——鉆孔終孔位置水平距不超過3m。
——終孔垂距不超過1.5 m。
——探水鉆孔的最小超前距或幫距按表1執行。
——平巷的探放水孔,應呈半扇面形布置在巷道正前。
——斜坡道探放水孔,呈扇面形布置在巷道的前方。
8.6.2探放斷裂構造水、巖溶水時,探水鉆孔應沿掘進方向的前方及危險更大的方向布置;探水孔數量以能夠控制工作面前方的中心和上下左右為準,不少于3個。
8.6.3探水鉆孔深度應根據掘進長度、水頭高低、巖體結構與硬度等條件確定,超前于巷道掘進距離見表1。
8.6.4探放水孔開孔后,必須埋設孔口管,孔口管的長度應根據巖石強度,靜水壓力,以及孔口管與水泥漿結石之間的粘結力等綜合計算確定,鉆進前必須安裝孔口安全裝置,采用反壓和有防噴裝置的方法鉆進。外接高壓閘閥和高壓防噴裝置,并應進行耐壓檢測,壓力達到巷道可能要承受的最大地下水壓且無泄漏后方可繼續鉆進。
8.7探水鉆機安裝要求
——加強鉆孔附近的巷道支護和加固,并在工作面迎頭打好堅固的立柱和攔板。
——如安鉆地點與積水區間距小于探水規定的超前距,或有突水征兆時,應采取加固措施或用止漿墻封閉后探放水。
——清理巷道,挖好排水溝。探水鉆孔位于巷道低洼處時,必須配備與探放水量相適應的排水設備。
——主要探水孔位置,應由測量人員現場標定。探放水工作的負責人必須親臨現場檢查。
——在預計水壓大于0.1 MPa的地點探水時,應預先固結套管,套管深度在設計中規定。并安裝閘閥、開掘安全躲避硐室,制定撤人的避災路線等安全措施,并使每個作業人員熟知。
——鉆孔內水壓大于1.5 MPa時,應采用反壓和有防噴裝置的方法鉆進,并制定防止孔口管或巖壁突然鼓出的措施。
——探水鉆孔除兼作堵水、水文勘探或疏水用鉆孔外,終孔孔徑一般不得大于75mm。
8.8探水鉆孔超前距離和止水套管長度要求:
——探放老空區積水的超前鉆距,應根據水壓、礦(巖)層厚度和強度及安全措施等情況確定,軟弱巖礦不得小于30m,堅硬巖石不得小于20m,止水套管長度不得小于5m。
——探放含水層、斷層和巖溶溶洞等含水體時,按參考表1確定。
表1 巖層中探水鉆孔超前鉆距和止水套管長度
8.9鉆進時發現礦巖松軟破碎、片幫、來壓或鉆孔中水壓、水量突然增大和頂鉆等異常時,必須立即停鉆,記錄其孔深并固定好鉆桿,但不得拔出鉆桿。應立即匯報,派人監測水情。如發現情況危急,必須立即撤出所有受水威脅區域的人員,并采取措施進行處理。
8.10鉆孔見水后,應盡量控制泄水水量,若流量太大,使得繼續鉆進難以進行,或者可能超出礦井排水能力時,應關閉孔口閘閥,終止鉆進。
8.11放水前,應估計積水量,根據礦坑排水系統能力控制放水流量,防止淹井;放水時,必須設專人監測測定記錄水量、水壓。若水量突變,必須及時處理并立即報告。
8.12探放水安全措施
——探水的巷道中間不得有低洼積水段。
——探水巷必須在探水鉆孔有效控制范圍內掘進,探水孔的超前距、幫距及孔間距應符合設計要求。
每次探水后、掘進前,應在起點處設置標志,并建立掛牌制度。
——巷道支護應牢固,頂、幫背實,無高吊棚腳,斜巷有撐桿,使巷道有較強的抗水流沖擊能力。
——探放水地點必須安設電話和報警裝置。
——必須向受水威脅地區的施工人員貫徹、交待報警信號及避災路線。
——探水巷道應加強出水征兆的觀察,一旦發現異常應立即停止工作,及時處理。情況緊急時必須立即發出警報,撤出所有受水威脅地區的人員。
——鉆孔接近老空區,預計可能有有害氣體涌出時,必須有礦山救護隊員在現場值班,檢查空氣成分。有害氣體超過有關條文規定時,必須立即停止打鉆,切斷電源,撤出人員,并報告主管部門,采取措施,進行處理。
——放水工作應盡量避免在雨季進行。
——探放水人員必須按照批準的設計施工,未經審批單位允許,不得擅自改變設計。
8.13 探放水應急處理措施
——鉆桿接口斷開無法退出時,必須及時關閉探水鉆機,退出鉆桿,更換新鉆頭接口,繼續鉆進,與斷開的鉆桿進行套鉆,如未能套鉆,必須重新進行開孔鉆探。
——探水過程中,如開、關按鈕控制器失靈,必須切斷電源,更換控制按鈕。
——鉆探過程中無法轉進時,必須檢查鉆桿是否脫節,檢查工作面回水顏色及鉆探情況,退出鉆桿檢查鉆頭等。待查明原因后,方可繼續進行探放水。
——探水過程中,水開始變大時,應立即匯報礦相關技術和管理部門,分析后方可進行重新探放或停止探放。
——探水中電機燒壞時,及時更換電機,退出鉆桿,將探水鉆孔口封嚴實。
——推進桿折斷時,及時退出鉆桿、關閉電源,進行檢查、更換。
——發現鉆探松軟或有異常響聲時,必須立即停止鉆進,匯報調度室或礦分管領導,待研究決定后,重新進行鉆探或停止鉆探。
9.1.1礦山必須根據礦坑的主要水害類型和可能發生的水害事故,制定具有針對性、科學性、可操作性的水害專項應急預案和現場處置方案,處置方案應明確人員安全撤離的具體措施。每年應對應急預案修訂完善并進行1次救災演練。
9.1.2礦山管理人員和調度室人員必須熟悉水害應急預案和現場處置方案。
9.1.3礦山必須設置安全出口,規定避水災路線,設置貼有反光膜的清晰路標,并應讓全體職工熟悉,一旦突水,能夠安全撤離,避免意外傷亡事故。
9.1.4現場發現水情的人員,應立即向礦調度室報告有關突水地點及水情,并通知周圍有關人員撤離到安全位置或升井。
9.1.5礦調度室接到水情報告后,必須立即啟動本礦井(坑)水害應急預案,根據來水方向、地點、水量等因素,確定人員安全撤離的路徑,通知井下受水患影響地點的人員,馬上撤離到安全位置或升井。同時向值班負責人和主要領導匯報,并將水患情況通報周邊所有礦山。
9.1.6有突水征兆時,必須立即作好關閉防水閘門的準備,確認人員全部撤離后,方可關閉防水閘門。
9.1.7發生事故后,宜采用如下現場緊急處理、搶險應急技術措施:
——構筑臨時水閘墻。
——緊急投入強排水設備(如豎、斜井臥泵、潛水泵群)等措施。
——臨時水閘墻的主體材料宜選擇袋裝水泥碼砌垛。
——水閘墻應留泄水管路。
——袋裝水泥閘墻碼砌一定高度(0.5—1.0m)后,應將閘墻中部的水泥袋劃破。
9.1.8礦山應根據水患的影響程度及時調整井下通風系統,避免風流紊亂、有害氣體超限。對老采空區、硫化礦床氧化帶的溶洞、深大斷裂有關的含水構造進行探水,以及被淹井巷排水和放水作業時,應事先采取通風安全措施,并使用防爆照明燈具。發現有害氣體,應及時采取處置措施。
9.1.9礦山應將防范暴雨洪水引發礦山事故災難作為一項重要內容納入應急救援預案和現場處置方案。落實防范暴雨洪水所需的物資、設備和資金、時間及責任人。
9.1.10礦山應主動聯系各級搶險救災機構,掌握搶救技術裝備情況,一旦發生水害事故,立即制定搶救方案,爭取社會救援,實施事故搶救。
9.2.1礦山生產過程中地面發生塌陷時,應根據已發塌陷的分布及活躍程度,設計有效的塌陷防治方法對塌陷進行治理。常用的治理技術有:
——分析地面塌陷成因。
——地面塌陷預防。
——塌陷回填法。
——一般注漿法。
——孔內造漿及注漿法。
——旋噴樁帷幕法。
——埋管注漿法。
——隱伏土洞探測及治理。
9.2.2塌陷位于河床時,可在漏水地段鋪設不透水的人工河床。
9.2.3礦區地面出現的塌陷裂縫,應及時填塞??裳乜p挖溝,深度可設計0.4~0.8m,裂縫邊緣兩側各寬0.5m,縫內填入石塊和片石,上部用灰土填塞夯實。
塌陷回填搶險時,一般采用如下應急措施,在底部架廢鋼管、廢鋼軌、廢鋼絲繩,再連續投入柴把、草束、砂包、片石,當泄水量明顯減小后,再填塞大量石塊,最后在上部用水泥漿砌片石,灰土夯實。
9.3.1井下重大水災發生時災區人員的自救安全撤離措施:
——工作面一旦發生重大水災,如有可能,在場人員首先應在跟班隊長或班組長的指揮下,盡可能就地取材,采取加固工作面等措施,堵住出水點,防止事故范圍擴大;并立即向單位調度室匯報水災地點,初步判斷涌水量和水災發生時間等情況。
——若水勢過猛,無法搶救,凡受水災威脅區域人員都必須在本班班長帶領下撤出危險區域,撤離時應有組織地避開壓力水頭,沿著規定的避災路線迅速撤退;同時迅速通知可能受水害威脅區域的人員停止工作,切斷電源,快速撤離。
9.3.2救援措施
——礦山生產技術部門接到事故匯報后,應及時通知救護隊前往救護。
——救護隊員到達現場后,應先向事故附近區域工作的人員了解事故發生原因、事故前人員分布位置,并實地查看巷道狀況,保證退路安全暢通。
——如果通風系統遭到破壞,應積極恢復事故發生地點的正常通風;如果暫時不能恢復,可利用水管、壓風管路等向被水堵截區域的人員輸送新鮮空氣。當有害氣體威脅到搶救人員安全時,救護隊應獨立擔負搶救人員和恢復通風的工作。
——搶救人員時,要用燈光、呼喊、敲擊等方法,判斷遇險人員位置,與遇險人員保持聯系,鼓勵他們配合工作。必要時,可開掘通向遇險人員所在區域的專用巷道。
——恢復被水淹巷道時,必須始終堅持由外向里、由高到底的原則,并由專人檢查頂板情況,發現異常,立即撤出人員,加強巷道支護。
9.4.1恢復被淹井巷前,應提供包含下列內容的突水淹井調查報告:
——突水點位置、時間、淹井過程、突水形式、水源分析、淹沒速度、涌水量變化等。
——估算突水淹沒范圍,積水量。
——預計排水中的涌水量,查清淹沒前井巷各區段的涌水量,推算突水點的最大涌水量和穩定涌水量,預計恢復中各中段的涌水量,并設計恢復過程中排水量曲線。
——提供有關水文地質點(孔、井、泉)的動態資料和曲線,水文地質平面圖、剖面圖和水化學資料等。
——突水后礦山采取的臨時防治水措施。
9.4.2礦井(坑)恢復時,應做好以下工作:
——專人跟班定時測定并嚴格記錄涌水量和水位。
——觀察記錄恢復后井巷的冒頂、片幫和淋水等情況。
——觀察記錄突水點的具體位置、涌水量和水溫等,并作突水點素描、拍照。
——定時觀測地面觀測孔、井、泉等水文地質點,并觀察地面有無塌陷、裂縫現象等。
9.4.3排除井筒的積水及恢復被淹井巷前,必須制定有害氣體突然涌出的安全措施。排水過程中,必須有礦山救護隊檢查水面上的空氣成分,發現有害氣體,必須及時處理。
9.4.4礦井(坑)突水時強排水技術
排水前必須根據突水地點、突水量、井巷工程地質條件、采空區及淹沒區域不同標高的預測最大涌水量以及未淹沒泵房的設備能力等基礎資料制定強排水方案。
——突水中段的排水泵房未被淹沒前宜采用如下強排水措施:
a) 測定涌水量和預測最大涌水量。
b) 啟動全部排水設備強行排水。
c) 當突水量較大且核實能力不足,有條件時可關閉井底車場水閘門限制放水。
d) 有條件時可向低標高井巷部分放水。
——突水中段泵房被淹,水位仍上漲的強排水措施:
a) 關閉未淹井巷涌水鉆孔,對部分涌水采取閘墻封堵或建臨時排水站減緩水位上漲。
b) 迅速建立豎井潛水泵、臨時斜井臥式離心泵強排水基地制止水位上漲。強排水基地應盡可能接近淹沒水位,又需保證不被繼續上漲的水位淹沒。
9.4.5突水時可采取建立臨時和永久水閘墻的控水技術措施。
9.4.6突水時的注漿堵水應遵循下列原則:
——必須掌握礦坑工程地質水文地質條件,明確堵水位置、分析鉆探和注漿難度,做到條件分析充分,設計考慮周全。
——第一批鉆孔應針對出水點附近設計及施工,終孔位置應充分考慮漿液的擴散和流失。
——前期注漿以增加出水口阻力為目標,后期再增大壓力達到堵水目的。
——注漿孔孔徑不宜過小。
——堵水方案是一個動態變化過程,注漿場地、鉆孔布設應隨著突水水源通道及水文地質條件的深入而調整。
——注漿堵水要進行多方案對比、好中選優,綜合運用。
——鉆探設備選型可靠,材料保證充分。
——一般采用分段下行注漿,不采取孔口混合注漿。
——設計中應明確規定施工過程中需配合的地質及水文地質工作。
——前期的突水通道及水源探測應列入設計內容。
——施工組織設計中應明確施工中的細節問題。
——應采用比較成熟的先進技術和工藝。
9.4.7礦井恢復后,應全面整理淹沒和恢復兩個過程的圖紙和資料,確定突水原因,提出避免發生重復事故的措施,總結排水恢復中水文地質工作的經驗和教訓。
9.4.8 通過強排水過程,重新認識礦區水文地質條件。
9.5泥石流治理
——掘進巷道施工中泥石流涌出后,必須采取鉆探等技術手段探明冒落空間范圍,計算冒落高度。選擇打鉆注漿方案時,鉆孔盡可能從多個地點施工,能互相交叉,采取立體、多層次、全方位注漿、充填,以達到最佳注漿效果。
——打鉆注漿前應采取砌筑密閉墻及少量注漿等辦法對打鉆注漿等施工硐室進行加固。
——打鉆注漿前必須首先選擇好避災路線,提前進行防災演習,一旦出現意外,保證所有作業人員均能安全撤離。
10 水文地質觀測
10.1.1 生產期間礦山的地面水文地質觀測包含以下內容:
——降雨量觀測。地下水補給受大氣降水或地表水影響較大的礦區(井),應建立雨量觀測站,進行降雨量觀測。
——地表水觀測。應至少每月觀測1次地表水,雨季或暴雨后應增加觀測密度,觀測礦區河流、水渠、湖泊、積水區、山塘和水庫等地表水體的水位、流量、積水量、最大洪水淹沒范圍、含泥砂量、水質等;對可能滲漏補給地下水的地段應進行滲漏量監測。
——地下水動態觀測。應建立礦區地下水動態觀測網,進行地下水動態觀測,利用現有鉆孔、井、泉、出水點等觀測地下水動態。觀測點應覆蓋礦坑生產建設對地下水有影響的含水層,布置在礦坑充水的地下水強徑流帶、構造破碎帶和與地表水有水力聯系的巖土層、以及礦坑開采過程中水文地質條件可能發生變化、井下主要突水點附近或有突水威脅的地段、疏干邊界或隔水邊界處。觀測項目包括地下水位、水溫、水質和流量,多層含水層應分層觀測。
10.1.2觀測點應統一編號,并測定坐標,標繪在綜合水文地質圖上。觀測點應設置固定觀測標志,安裝孔口保護裝置。
10.1.3 采掘過程中應堅持地面水文地質觀測。掌握地下水動態規律前,7-10天觀測1次;掌握地下水動態規律后,每月觀測1-3次;雨季或遇有異常情況時,應增加觀測次數。水質監測每年不少于2次,豐、枯水期各1次。
觀測時,注意連續性和精度。每次應有2次讀數,水位觀測差值不得大于2cm,流量觀測差值不得大于1%,水溫觀測差值不得大于0.5℃。取值采用算術平均值。測量工具使用前應當進行校驗。宜采用智能自動監測儀進行觀測、記錄和傳輸數據。
10.1.4 地面裂縫、沉降觀測
10.1.4.1 開采引起地面裂縫、沉降的礦山應進行地面裂縫、沉降觀測。
10.1.4.2 基準點和觀測點設置要求:
——基準點應設在沉降區域以外。
——觀測點應設置在能表示出沉降特征的地點、可采用淺埋標志。
——要保證在點上能垂直置尺和良好的通視條件。 ——觀測點應在平面圖標記。 10.1.4.3 觀測方法及精度要求: ——地面裂縫監測,可采用簡易的紅漆標記、鋼卷尺、鋼直尺和游標卡尺觀測,觀測精度為毫米。 ——房屋變形開裂監測,可采用簡易的貼紙條標記、鋼卷尺、鋼直尺和游標卡尺觀測,觀測精度為毫米。
——地面沉降監測可采用二等水準測量的方法,其線路閉合差應小于±0.6 毫米。水平位移采用軸線法觀測,軸線法難以施測時采用小角度法觀測水平位移,誤差小于2.0毫米。
——觀測精度要求: 沉降觀測中誤差<0.5mm,水準測量閉合<±0.8 (mm),位移觀測中誤差<5.0mm。
10.1.4.4 觀測頻率要求:
——地面塌陷、裂縫監測,監測頻次為3次/月;異常時應加密觀測。
——沉降監測:監測頻次一般為3次/月。雨天應加密觀測。
10.1.4.5 沉降觀測應提交下列圖表:
——工程平面位置圖及基準點分布圖。
——沉降觀測點位分布圖。
——沉降觀測成果表。
10.2.1 礦山應對新掘的井筒、巷道及時進行水文地質編錄,繪制井筒、巷道的實測水文地質剖面圖或展開圖。
10.2.1.1 井巷編錄應詳細描述含水層產狀、厚度、巖性、構造、裂隙或巖溶的發育與充填情況,以及涌(滲)點的位置標高、出水形式、涌水量和水溫等,并取水樣進行水質分析。
10.2.1.2 裂隙編錄應測定產狀、長度、寬度、數量、形狀、尖滅情況、充填程度及充填物等,觀察記錄地下水活動的痕跡,繪制裂隙玫瑰圖,選擇有代表性地段按(5)式測定計算巖石的裂隙率:
(5)
式中:KT—裂隙率(%);
F—測定面積(m2),較密集裂隙可取1-2m2,稀疏裂隙可取4-10m2;
a—裂隙長度(m);
b—裂隙寬度(m)。
10.2.1.3 巖溶編錄應觀測記錄其形態、發育、分布狀況、有無充填物和充填物成分及充水狀況等,并應編制卡片,附平面圖、剖面圖、素描圖或照片。
10.2.1.4 斷裂構造編錄時,應分析判斷斷層的性質,測定其斷距、產狀、破碎帶寬度,并觀測記錄斷裂帶充填物成分、膠結程度、出水及導水情況等。
10.2.1.5 出水點編錄應詳細觀測記錄出水的時間、地點、確切位置、出水層位、巖性、厚度、出水形式、圍巖破壞情況等,并測定初始和穩定涌水量、水溫、水質和含泥砂量等。同時應觀測其附近出水點、觀測孔涌水量和水位的變化,并分析突水原因。主要突水點可作為動態觀測點進行系統觀測,并要編制卡片,附平面圖、素描圖或照片。
10.2.1.6 應觀測工作面“出汗”、頂板淋水加大、空氣變冷、發生霧氣、掛紅、水叫、底板涌水、變形或其它異?,F象,工作人員處于安全狀態時,應詳細記錄底鼓、片幫、支柱折斷、圍巖膨脹、巷道斷面縮小、異味、水色。有突水征兆時,工作人員應及時撤出到安全地帶。
10.2.2 礦坑涌水量觀測及水質監測應符合下列規定:
——應分礦體、分中段設站觀測。斷裂破碎帶、巖溶溶洞出水較大的應單獨設站觀測。涌水量每月觀測1-3次。水質監測每年不少于3次,豐、平、枯水期各1次。涌水量出現異常、井下發生突水或受降水影響較大的礦坑,雨季觀測頻率應增加觀測次數。
——井下新揭露的涌水量未穩定的中小出水點,應每天至少觀測1次。較大突水點涌水量未穩定期,應1-2小時觀測1次,有條件時,應加大觀測頻率及進行水質分析。涌水量穩定后,可按井下正常觀測頻率觀測。
——采掘工作面上方影響范圍內有地表水體、富水含水層、或穿過與富水含水層相連通的構造斷裂帶或接近老空區積水區時,應每天觀測,掌握涌水量變化。含水層富水性的等級標準參照附錄D。
——在含水層內及附近圍巖中開掘豎、斜井,應垂向每延深10m或涌水量突然增加觀測1次涌水量。
——觀測礦坑涌水量應注重連續性和精度,宜采用容積法、堰測法、流速儀法或其它先進的方法確保精度。測量工具和儀表應定期校驗。
10.2.3 井下進行含水層疏水降壓時,流量、水壓穩定前,應每小時觀測1-2次;流量、水壓基本穩定后,按正常觀測要求進行,每日觀測1次。
疏放老空區水應每日觀測1次。
附錄A
(資料性附件)
礦區水文地質類型劃分表
表A 礦區水文地質類型劃分表
注:1.劃分時至少符合表中3條依據。
(資料性附件)
礦區水文地質主要圖件內容及要求
B.1各中段水文地質平面圖
中段水文地質平面圖是綜合記錄井下中段實測水文地質資料的圖紙,是分析礦坑地下水分布規律,開展水害預測、制定防治水措施的主要依據之一,也是礦坑水害防治的必備圖紙,一般采用采掘工程平面圖作底圖進行編制,比例尺為1/2000~1/5000,主要內容有:
——各種類型的出(突)水點要統一編號,并注明出水日期、涌水量、水位(水壓)、水溫及涌水特征。
——廢棄井巷、采空區、老硐等的積水范圍和積水量。
——井下水閘門、水閘墻、放水孔、防隔水礦(巖)柱、泵房、水倉、水泵臺數及能力。
——井下排水路線。
——井下涌水量觀測站(點)的位置及水量。
——礦體、含水層及隔水層、斷裂構造、巖溶現象等地質和水文地質界線。
——其它。
中段水文地質平面圖應隨采掘工程的進展及時補充填繪。
B.2礦坑涌水量與各種相關因素歷時曲線圖
礦坑涌水量與各種相關因素歷時曲線是綜合反映礦坑地下水變化規律,預測礦坑涌水趨勢的圖紙,各礦應根據具體情況,選擇不同的相關因素繪制以下幾種關系曲線圖。
——礦坑涌水量與降水量、地下水位曲線圖。
——礦坑涌水量與單位走向開拓長度、單位采空面積關系曲線圖。
——礦坑涌水量隨時間變化曲線圖。
——礦坑涌水量隨開采深度變化曲線圖。
B.3礦區綜合水文地質平面圖
礦區綜合水文地質平面圖是反映礦區水文地質條件的圖紙之一。也是進行礦區防治水工作的主要參考依據。綜合水文地質平面圖一般在礦區地形地質圖的基礎上編制,比例尺為1/2000~1/10000。主要內容有:
——基巖含水層露頭(包括疏干巖溶塌陷)及沖積層底部含水層(流砂、砂礫、砂卵石層等)的平面分布狀況。
——地表水體,水文觀測站,井、泉、落水洞分布位置、塌陷分布及范圍。
——水文地質鉆孔及其抽水試驗成果。
——基巖等高線。
——設計的或開采礦床井下巷道、礦坑回采范圍及井下突水點資料。
——主要含水層等水位(壓)線及其代表的時間。
——老窯、小礦山位置及開采范圍和涌水情況。
——有疏干塌陷的巖溶礦山應對塌陷活躍程度進行分區。
——有條件時,劃分水文地質單元,進行水文地質分區。
B.4礦井綜合水文地質柱狀圖
礦井綜合水文地質柱狀圖是反映含水層、隔水層及礦體之間的組合關系和含水層層數、厚度及富水性的圖紙。一般采用相應比例尺隨同礦區綜合水文地質平面圖一道編制。主要內容有:
——含水層時代名稱、厚度、巖性、巖溶和裂隙發育情況。
——各含水層水文地質試驗參數。
——含水層的水質類型。
——礦井出水點位置、出水量。
——隔水層時代名稱、厚度、巖性情況。
B.5水文地質剖面圖
水文地質剖面圖主要是反映含水層、隔水層、褶曲、斷裂構造、巖溶發育情況等和礦體之間的空間關系。主要內容有:
——含水層巖性、厚度、埋藏深度、巖溶裂隙發育深度;
——水文地質孔、觀測孔及其試驗參數和觀測資料;
——地表水體及其水位;
——礦體及主要井巷位置。
水文地質剖面圖一般以走向、傾向有代表性的勘探線地質剖面為基礎。
B.6礦區含水層等水位線圖
等水位線圖主要反映地下水的流場特征。水文地質復雜型的礦區,對主要含水層(組)應堅持定期繪制。比例尺為1/2000~1/10000。主要內容有:
——含水層、礦體露頭線,主要斷層線。
——水文地質孔、觀測孔、井、泉的地面標高,井、泉孔口標高和地下水位(壓)標高。
——河、渠、塘、水庫、塌陷積水區等地表水體觀測站的位置、地面標高和同期水面標高。
——礦區各井口位置、開拓范圍和公路、鐵路交通干線。
——地下水等水位線,表示地下水流向。
——可采礦體底板下隔水層等厚線(當受開采影響的主含水層在可采礦體底板下時)。
——井下開拓、開采工程分布范圍,涌水、突水點位置及涌水量。
B.7區域水文地質平面圖
區域水文地質圖一般在1/10000~1/100000區域地質圖的基礎上經過區域水文地質調查之后編制。成圖的同時,需認真寫出編圖說明書。主要內容有:
——地表水系、分水嶺界線、地貌單元劃分。
——主要含水層露頭,松散層等厚線。
——地下水天然出露點及人工揭露點。
——巖溶形態及構造破碎帶。
——水文地質鉆孔及其抽水試驗成果。
——地下水等水位線,地下水流向。
——劃分地下水補給、逕流、排泄區。
——劃分不同水文地質單元,進行水文地質分區。
——附相應比例尺的區域綜合水文地質柱狀圖、區域水文地質剖面圖。
B.8礦區巖溶分布圖
巖溶特別發育的礦區,應根據調查和勘探的實際資料編制礦區巖溶圖,為研究巖溶的發育分布規律和礦區巖溶水防治提供參考依據。
巖溶圖的形式可根據具體情況編制巖溶分布平面圖、巖溶實測剖面圖或展開圖等。
——巖溶分布平面圖可在礦區綜合水文地質圖的基礎上填繪巖溶地貌、匯水封閉洼地、落水洞、地下暗河的進出水口、天窗、地下水的天然出露點及人工出露點、巖溶塌陷活躍分區、地表水和地下水的分水嶺等;
——巖溶實測剖面圖或展開圖,根據對溶洞或暗河的實際測繪資料編制。
附錄C
(資料性附件)
“安全水壓”的計算公式
C.1 掘進巷道底板隔水層
(C.1)
式中:H—底板隔水層能夠承受的安全水壓,MPa;
t—隔水層厚度,m;
L—巷道寬度,m;
—底板隔水層的平均容重, MN/m3;
Kp—底板隔水層的平均抗張強度,MPa;
C.2 回采工作面
(C.2)
式中:M—底板隔水層厚度,m;
P—安全水壓,MPa;
Ts—突水系數,MPa/m;
Ts值應根據巖性和構造情況確定,一般情況下,在具有構造破壞的地段按0.06 MPa/m計算,隔水層完整無斷裂構造破壞地段按0.1MPa/m計算。
C.3 突水系數計算公式
(C.3)
式中:Ts—突水系數,MPa/m;
P—底板隔水層承受的水頭壓力, MPa;
M—安全水壓, m。
附錄D
(規范性附錄)
含水層富水性的等級標準
D.1按鉆孔單位涌水量(q)富水性[注]分為以下四級:
弱富水性:q<0.1L/s·m。
中等富水性:0.1L/s·m<q≤1.0L/s·m。
強富水性:1.0L/s·m<q≤5.0L/s·m。
極強富水性:q>5.0L/s·m。
D.2按天然泉水流量含水層富水性劃分以下四級:
弱富水性:Q<1.0L/s。
中等富水性:1.0L/s<Q≤10.0L/s。
強富水性:10.0L/s<Q≤50.0L/s。
極強富水性:Q>50.0L/s。
注:評價含水層的富水性,鉆孔單位涌水量以口徑91mm、抽水水位降深10m為準,若口徑、水位降深與上述不符時,應進行換算再比較富水性。
附錄E
(規范性附錄)
金屬非金屬地下礦山水害類型及危害程度分級標準
表E 金屬非金屬地下礦山水害類型及危害程度分級標準
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