首页 理论教育水文地质勘察的要点：矿床疏干排水与供水结合

水文地质勘察的要点：矿床疏干排水与供水结合

2023-09-18 理论教育 版权反馈
【摘要】：矿区地下水供水与排水是一对很大的矛盾,但可以妥善解决。矿山排水与供水结合的模式可以是多种多样的,主要应该依据当地的地质和水文地质条件,工农业和生活用水的需水情况以及对当地的水源地、泉水等的影响与环境保护而定[113,116]。目前,矿山排水与供水结合的模式主要有以下几种。

能否在矿床开采时进行排供结合,首先在矿床水文地质勘探时就认真调查,搜集有关资料,进行可行性研究,以便在布置矿床文地质勘探工作量时加以考虑,需要研究的问题有以下几个方面:

(1)首先在详查阶段按矿区水文地质条件,矿床主要充水因素和水质、估算矿坑涌水量以后,即初步考虑矿床开采时的疏干排水方法和排供结合的可能性[114]。

(2)如认为有可能进行排供结合,要有全局观点,根据区域水文地质条件,统一考虑地区或完整的水文地质单元内的地下水资源的利用和环境保护等问题,在此基础上再进行矿床水文地质勘探。

(3)在矿床水文地质勘探的过程中,必须详细查明将来矿床开采时各个开采深度的矿坑主要涌水因素,包括水量和水质,矿床疏干后对区域的地表水体和地下水的各个含水层的影响以及向深部开采时的影响范围,提出排供结合模式的设想,以供开采设计的参考。

(4)经过矿床水文地质勘察以后,除对矿区在开采后的疏干排水及其影响作出预测评价以外,还应对地区供水的地下水资源和环境保护作出预测评价,以便在矿床开采设计时作为排供结合的综合研究、对比和优化的依据。

(5)要调查研究矿床附近已开采矿井的排供结合与综合利用的现状以及矛盾,以便在勘探时提前布置勘探工作量。

(6)在矿床水文地质勘探时,除为矿床疏干排水布置的地表水和地下水的观测网以外,必要时还应为排供结合补充布置一定数量的观测孔。

矿区地下水供水与排水是一对很大的矛盾,但可以妥善解决。如何供?如何排?矿山排水与供水结合的模式可以是多种多样的,主要应该依据当地的地质和水文地质条件,工农业和生活用水的需水情况以及对当地的水源地、泉水等的影响与环境保护而定[113,116]。

目前,矿山排水与供水结合的模式主要有以下几种。

1.利用矿坑排水的排供结合模式

这种模式在中国应用得最早,排供结合的矿井也比较多。这种模式一般是在勘探和开采设计时都没有考虑排供结合,而主要是根据矿山的排水量和水质,来考虑供水目的的净化处理方法和设施。—般为农业灌溉用水,如水中不含特殊有毒物质,常常是不经处理或简单处理后即作为农业供水水源,如作为工业用水和生活用水则必须进行严格的处理。

如河南焦作市的焦东水厂、焦西水厂、中马村水厂、化工三厂以及电厂的用水水源很多来自焦作煤矿排出的水[117]。唐山开滦矿务局吕家坨矿排出的矿井水,也作为工业用水的水源,范各庄矿用矿井水灌溉农田几万亩。

2.矿床预先疏干的排供结合模式

这种模式是根据矿床水文地质条件和矿床开采的需要和供水的要求而采取的。预先疏干主要有两种方式:一种是利用地表深井排水疏干;另一种是在井下巷道、洞室和放水孔放水疏干。

如广东石录铜矿是露天开采的矿山,采用地表深井疏干,降低矿体底板黄龙灰岩强径流带承压含水层的地下水位,使采矿工作不受地下水的威胁。露天采场始建于1966年,1970年末挖到地下水位以下,开始大量排水,到1990年日排水量约99000m3,排出的水除满足本矿采选冶炼所需的工业用水和全矿生活用水外,尚将多余的水供给农田灌溉用水[101]。

3.矿床帷幕注浆的排供结合模式

利用帷幕灌浆控制矿坑疏干排水范围,这不仅使排水量大为减少,同时还可使周围的水环境得到较好的保护。如山东济南市郊区张马屯铁矿(图11-33),是济南铁矿区中规模较大的矽卡岩磁铁矿富铁矿床之一[118],该矿离市区仅5km,根据该矿水文地质条件分析,张马屯铁矿如果采用预先疏干地下水,地下水位需要降至采矿最终水平的430m深度,不仅形成10km以上的庞大漏斗,而且对周围水源地直接破坏,同时对济南市内的景观(泉)也将是一个重大威胁。

图11-33　帷幕堵水后漏斗剖面(据　姜玉玺,1979)

考虑到济南市城乡工农业生产需水以及环境保护,并考虑矿山安全、经济效益和矿床水文地质条件等,遂采用了帷幕注浆的开采方法与排供水结合的模式,并于1983年10月经国家技术鉴定,效果已达到80%,超过50%的要求,每年节约排水费用219万元,节约电能1900万kW·h以上。在6年开采后,帷幕内外的水头差已达到200m以上,证实了矿床开釆对济南市东郊地下水水源地没有产生破坏性影响,保护了环境和东郊各工厂水源地的正常供水与农业灌溉的地下水资源。

4.利用双层水条件的排供结合模式

这种模式是在特定的水文地质条件下采取的,这种特定的水文地质条件是在山东金岭铁矿区中奥陶统石灰岩含水层中发现的[120]。

金岭铁矿为矽卡岩型铁矿,底板为闪长岩,顶板为中奥陶统石灰岩,其富水性普遍具有上强下弱的特点,两者之间有相对隔水层。天然条件下,上下具有统一水位,个别分层设置的长期观测孔,当上层抽水或停抽时,下层水位虽有反映,但影响值及其敏感度有显著的减少和滞后现象。矿床开采的设计是利用井下巷道、洞室和放水孔进行全面疏干,自+16m、-7m、-47m、-107m、-165m、…逐层水平布置了疏干工程,当采至-165m水平,深度为200m,疏干效果良好,但发现灰岩下部弱含水层被疏干,而上部强含水层仍保持着近似原来的水位,将该层灰岩含水层作为生活和生产的水源地未受影响,水位彼此脱离形成上下两个独立的水位和降落漏斗,构成独特的双层水模式的排供结合模式。

5.岩溶地下河引流的供排结合模式

这种模式主要是将矿区内岩溶地下河内的地下水,以采取筑坝、凿洞、引水平井等引水工程措施,加以疏导后利用。

如湖南香花岭多金属矿床,矿区内分布有12条岩溶地下河,在查明岩溶地下河分布的基础上,用洞探确定岩溶地下河引流段的空间坐标,开掘引流处坑道上游的岩溶地下河水,灌溉农田3100亩,解决了4000多农民的生活饮水,同时减少矿坑涌水量98.85%[25]。

从以上几种成功的排供结合模式可以看出,由于矿区水文地质结构和矿床开采与供水的要求的不同,排供结合模式也不同,其他大水矿床可以根据实际情况加以考虑。

有关水文地质勘察（第2版）的文章