防排水技术(2010-2).ppt

1、矿山开采方式与井巷结构的基本知识矿山开采方式与井巷结构的基本知识矿床矿床：由地质作用形成的，具有开采利用价值的地质单元体，是矿体自然分布和排列的总和。矿床类型矿床类型：固体矿床、液体矿床、气体矿床以及特殊的易溶盐类矿床。矿床由矿体与围岩组成，矿体是矿床的主体与核心。根据矿体与围岩的关系，围岩有不同的称呼：顶板顶板矿体上部围岩；底板底板矿体下部的围岩帮帮矿体（巷道）两侧的围岩顶顶顶顶底底底底帮帮帮帮矿床开采方式与开采区间矿床开采方式与开采区间露天开采：矿体埋藏浅、厚度大开采能力强、效率高、成本低、安全性好；但对地表环境破坏严重。地下开采：矿体埋藏深 成本高、危险性大；联合开采：水平与阶段 垂向上

2、按一定高度划分的开采区间;习惯上在非金属矿一般称-水平;金属矿称-阶段矿山井巷功能与结构直立巷道直立巷道：1.立井（竖井）分主井(矿石)/副井(人与材料);直接通向地面出口 2.小井（风井）-通风及安全备用通道;3.暗井 盲井,与地面不直接相通,上下水平之间提升矿石;水平巷道：水平巷道：1.平硐-功能类似立井,也有主/副之分;2.平巷 沿矿层或岩层走向的水平巷道,不直接与地面相通;3.石门 直交或斜交,穿过岩(矿)层的水平巷道倾斜巷道：倾斜巷道：1.斜井-功能类似立井,也有主/副之分 2.上山/下山 功能类似平巷或暗井;通常的几种采矿方法通常的几种采矿方法空场法空场法 -采空区不进行处理采空区

3、不进行处理,靠岩石自身支撑，适度封闭隔离处理靠岩石自身支撑，适度封闭隔离处理 崩落法崩落法 -采空区顶板自然（或者人为）崩塌/垮落,对围岩破坏严重留矿柱法留矿柱法 -保留适当矿体(矿柱),支护顶板,丢矿较多充填法充填法 -采用废弃矿石/碎石,或水泥等进行人工充填,成本高第一部分第一部分 充水条件分析充水条件分析关于充水条件的概念关于充水条件的概念 任何地下施工工程，施工前必须开挖一系列巷道方可作业；任何地下施工工程，施工前必须开挖一系列巷道方可作业；而地下施工一般情况下都不可避免到会揭露含水层，引起地下而地下施工一般情况下都不可避免到会揭露含水层，引起地下水、甚至地表水或多或少进入施工系统。水

4、、甚至地表水或多或少进入施工系统。然而这种涌水从何而来，涌入的水量有多少，以何种方式涌然而这种涌水从何而来，涌入的水量有多少，以何种方式涌入或突入，具有怎样的特征等等：入或突入，具有怎样的特征等等：来源、来量，来路来源、来量，来路，均，均取决于施工系统所处位置的水文地质条件，这种决定地下工程取决于施工系统所处位置的水文地质条件，这种决定地下工程涌水量大小的水文地质条件涌水量大小的水文地质条件（矿区）（矿区）充水条件充水条件。充水条件的概念充水条件的概念充水条件的概念充水条件的概念(续续续续)充水条件充水条件 是对地下施工巷道所处位置水文地质条件的是对地下施工巷道所处位置水文地质条件的分析与描述

5、，核心内容应包括：充水水源和充水途径。分析与描述，核心内容应包括：充水水源和充水途径。是突出充水水源和充水途径为核心的水文地质条件综合。是突出充水水源和充水途径为核心的水文地质条件综合。充水水源充水水源：可以进入地下施工巷道的各种水源可以进入地下施工巷道的各种水源充水途径充水途径：充水水源进入地下施工巷道的主要通道：充水水源进入地下施工巷道的主要通道充水条件分析示例充水条件分析示例充水条件分析示例充水条件分析示例某地区地下采煤条件图所示：断层切断了煤层和含水层，断层上覆地某地区地下采煤条件图所示：断层切断了煤层和含水层，断层上覆地表水体，煤层上下均为隔水层，底部存在灰岩强含水层。表水体，煤层上

6、下均为隔水层，底部存在灰岩强含水层。思考问题：如果进行地下采矿，会不会有涌水、突水的威胁？如果有、思考问题：如果进行地下采矿，会不会有涌水、突水的威胁？如果有、这种威胁主要来自哪些方面？这种威胁主要来自哪些方面？地下施工巷道充水条件分析示例充水条件分析示例充水条件分析示例充水条件分析示例在这种情况下，对矿层开采时：在这种情况下，对矿层开采时：可能构成充水水源有：可能构成充水水源有：地表水地表水体；体；底部岩溶含水层；底部岩溶含水层；第四第四系含水层；系含水层；对盘含水层。对盘含水层。但这仅是可能，必须有充水通道，但这仅是可能，必须有充水通道，它才能够成为充水水源；它才能够成为充水水源；如果断层

7、导水，第四系地下水、如果断层导水，第四系地下水、河水、岩溶水可能成为充水水源；河水、岩溶水可能成为充水水源；如果矿层底板较薄，承受不了下如果矿层底板较薄，承受不了下部含水层作用于底板的水压时，部含水层作用于底板的水压时，发生底板突破，而成为充水水源。发生底板突破，而成为充水水源。反过来，如果没有地表水体，即使断层结反过来，如果没有地表水体，即使断层结构疏松，但无水水源，断层也构不成充水构疏松，但无水水源，断层也构不成充水途径。途径。隔水层含水层充水条件分析（续）充水条件分析（续）充水条件分析（续）充水条件分析（续）因此，分析地下施工是否遭受地下水威胁，必须抓住两个方面，因此，分析地下施工是否遭

8、受地下水威胁，必须抓住两个方面，一是有充水水源，二是具有充水途径，二者有机结合，才能构成一是有充水水源，二是具有充水途径，二者有机结合，才能构成完整的充水条件。完整的充水条件。这也就是说，分析一个地下工程是否受水影响这也就是说，分析一个地下工程是否受水影响威胁，必须同时考虑充水水源和充水途径。威胁，必须同时考虑充水水源和充水途径。注意：注意：充水水源与充水途径需要充水水源与充水途径需要有机有机的结合，方能对地下施工系的结合，方能对地下施工系统构成威胁，这是需要明确的重要概念。统构成威胁，这是需要明确的重要概念。至于一个地下工程其受到各种充水水源威胁程度的大小，则要仔至于一个地下工程其受到各种充

9、水水源威胁程度的大小，则要仔细分析论证充水水源、充水途径的性质。细分析论证充水水源、充水途径的性质。福建马坑铁矿情况简介马坑铁矿是国内著名的特大型磁铁矿床之一。已探明总储量4.34亿吨，平均含铁品位37.99%，并伴生钼矿，属于华东地区第一大铁矿。马坑一期开采工程的可开采量正逐渐减小，为加大马坑铁矿的发展规模，马坑矿业公司决定进行二期技改工程方案，按年采选铁矿石300万吨设计和实施马坑铁矿属于岩溶充水矿床，主要矿体埋藏深度大，天然地下水位500m，矿体主要赋存（深度）水平200m0m。拟采取疏干工程，将地下水位逐步降低至0m标高福建马坑矿区地质图绮赖泉三号泉一号泉马坑矿区地质结构与地下水流动基

10、本模式三号泉思考充水条件：存在哪些充水水源和充水途径？思考充水条件：存在哪些充水水源和充水途径？第一节第一节第一节第一节 充水水源充水水源充水水源充水水源常见的充水水源有：常见的充水水源有：（1）大气降水；）大气降水；（2）地下水；）地下水；（3）地表水；）地表水；（4）老窖水）老窖水 地下相对封闭空间中，长期封存的地下水。地下相对封闭空间中，长期封存的地下水。充水水源不同，充水特征不同，矿坑的威胁也不充水水源不同，充水特征不同，矿坑的威胁也不同，水文地质工作重点和方法也不同。同，水文地质工作重点和方法也不同。1.1.大气降水大气降水大气降水大气降水 precipitation/Rain fa

11、llprecipitation/Rain fallprecipitation/Rain fall 从严格意义上讲，大气降水是地表水、地下水的从严格意义上讲，大气降水是地表水、地下水的最终补给来源，因此，所有地下工程的充水均或多最终补给来源，因此，所有地下工程的充水均或多或少，直接的、或间接的受到大气降水的影响。或少，直接的、或间接的受到大气降水的影响。大气降雨作为充水水源是指它作为一种大气降雨作为充水水源是指它作为一种唯一直接唯一直接影响地下开采（或施工）的水源。影响地下开采（或施工）的水源。大气降水为直接充水水源大气降水为直接充水水源大气降水为直接充水水源大气降水为直接充水水源大气降雨作为充

12、水水源的大气降雨作为充水水源的条件是条件是充水岩层裸露地表充水岩层裸露地表（1）矿体埋藏浅的露天开采矿区）矿体埋藏浅的露天开采矿区（2）地下水位以上的坑道、隧道等）地下水位以上的坑道、隧道等大气降水为直接充水水源的涌水量动态曲线大气降水为直接充水水源的涌水量动态曲线大气降水为直接充水水源的涌水量动态曲线大气降水为直接充水水源的涌水量动态曲线大气降水为直接充水水源的涌水量动态曲线大气降水为直接充水水源的涌水量动态曲线涌水量涌水量单位时间进入地下施工系统的水量，单位时间进入地下施工系统的水量，m3/s,m3/minm3/s,m3/min.动态曲线图动态曲线图水位、水量、水质、水温等要素随时间变化的

13、过程线。水位、水量、水质、水温等要素随时间变化的过程线。2 4 6 8 10 12 2 4 6 8 10 12涌水量月请思考：这条动态曲线具有什么特征？反映了什么样的充水条件？请思考：这条动态曲线具有什么特征？反映了什么样的充水条件？月降水量月降水量涌水量曲线涌水量曲线大气降水为直接充水水源的动态特征（大气降水为直接充水水源的动态特征（大气降水为直接充水水源的动态特征（大气降水为直接充水水源的动态特征（大气降水为直接充水水源的动态特征（大气降水为直接充水水源的动态特征（1 1 1）如果大气降雨是主要充水水源，则涌水量动态变化表现为如如果大气降雨是主要充水水源，则涌水量动态变化表现为如下几个特点

14、：下几个特点：（1 1）涌水量动态变化幅度大）涌水量动态变化幅度大 涌水量在枯水季节（枯水年）较低，而在丰水季节（丰水年）陡增，涌水量在枯水季节（枯水年）较低，而在丰水季节（丰水年）陡增，两者可以相差几倍、几十倍，甚至上百倍。两者可以相差几倍、几十倍，甚至上百倍。例例 湖南香花岭多金属矿，旱季矿坑涌水量湖南香花岭多金属矿，旱季矿坑涌水量10m10m3 3/h/h，大暴雨形成的涌，大暴雨形成的涌水量高达水量高达3000m3/h3000m3/h，势如山洪爆发，将十几部机电车从平硐冲出，同，势如山洪爆发，将十几部机电车从平硐冲出，同时毁坏了附近大片农田。时毁坏了附近大片农田。可以用季节变化系数表示：

15、可以用季节变化系数表示：Qmax/Qmin=300.Qmax/Qmin=300.大气降水为直接充水水源的动态特征（大气降水为直接充水水源的动态特征（大气降水为直接充水水源的动态特征（大气降水为直接充水水源的动态特征（2 2）（2 2）涌水量与大气降水的动态变化过程一致）涌水量与大气降水的动态变化过程一致 与降雨变化基本无滞后、延迟效应，具有季节性周期变化；与降雨变化基本无滞后、延迟效应，具有季节性周期变化；滞后滞后系统对一次输入做出响应的时间落后于输入时间系统对一次输入做出响应的时间落后于输入时间；延迟延迟系统对输入所做出的响应持续的时间。系统对输入所做出的响应持续的时间。(3(3）旱季矿坑涌

16、水量几乎为零）旱季矿坑涌水量几乎为零 因此，如果一个矿区的涌水量动态表现有上述因此，如果一个矿区的涌水量动态表现有上述3 3个基本特征，可以说个基本特征，可以说明其充水水源是大气降雨，或充水水源与大气降雨有十分密切的关系。明其充水水源是大气降雨，或充水水源与大气降雨有十分密切的关系。降水为直接充水水源条件下，降水为直接充水水源条件下，降水为直接充水水源条件下，降水为直接充水水源条件下，涌水量大小的影响因素涌水量大小的影响因素涌水量大小的影响因素涌水量大小的影响因素（1 1）与降水量、降水特征有关：）与降水量、降水特征有关：降水量、降水强度、降水持续的时间降水量、降水强度、降水持续的时间（2 2）入渗条件）入渗条件 表层岩性、含水层类型、地形地貌条件表层岩性、含水层类型、地形地貌条件 降水为直接充水水源条件下，降水为直接充水水源条件下，降水为直接充水水源条件下，降水为直接充水水源条件下，涌水量涌水量涌水量涌水量大小大小大小大小的影响因素分析的影响因素分析的影响因素分析的影响因素分析 如右图所示：在渗透如右图所示：在渗透性相同的充水岩层中发性相同的充水岩层中发育一矿体，其发育部位育一矿体，