中关铁矿堵水帷幕对矿区地下水影响分析与研究

中关铁矿矿区地下水治理采用帷幕注浆方案,鉴于注浆帷幕形成后对矿区水文地质条件产生了较大影响,对矿山治水帷幕注浆方案进行了论述。利用帷幕施工资料及观测孔等地下水观测资料,实现了对矿区水文地质条件的再认识,为矿区疏干放水及后期安全生产,提供了技术保证。     

开采扰动对中关铁矿堵水帷幕稳定性影响的数值模拟研究

注浆堵水帷幕技术在矿山基建和生产期可有效地堵截地下水而被众多大水矿山采用,矿山开采的同时需疏干堵水帷幕内围岩中的地下水,为探究疏干排水后开采扰动对堵水帷幕稳定性的影响规律,以中关铁矿堵水帷幕为研究对象,在详细分析矿区地质资料、帷幕内外水位变化规律的基础上,建立堵水帷幕三维地质、力学模型,采用数值模拟方法,分析疏干排水与开采扰动联合作用对堵水帷幕稳定性的影响。结果表明,堵水帷幕与强渗透性围岩接触区域及刚度与围岩差异较大区域,易形成高应力集中区;疏干排水与开采扰动联合作用对堵水帷幕、堵水帷幕与围岩接触区域应力场分布具有显著影响,矿床开采边界距帷幕越近,影响越显著。研究结果可为堵水帷幕稳定性监测提供依据。     

中关铁矿堵水帷幕模型的建立及其稳定性分析

为保护地下水资源,合理开发矿产资源,采用全封闭的注浆堵水帷幕堵截地下水是保证大水矿山正常开采的一种有效的技术措施。在井巷施工及矿体开采过程中,需对帷幕内围岩进行疏干排水,随着疏干排水的进行,势必会在帷幕内外形成一定的水力梯度,这将对帷幕的稳定性产生很大的不利影响。结合中关铁矿注浆堵水帷幕工程,根据矿区的水文地质资料、工程地质资料和钻孔资料,建立堵水帷幕区域的三维地质模型、三维可视化模型和三维力学计算模型,并对帷幕内围岩疏干排水引起的应力响应进行分析。结果表明：疏干排水使堵水帷幕区域的应力场发生了明显的改变,疏干排水对西侧和西南侧帷幕的扰动较为明显。     

福建马坑铁矿主要充水岩层地下水水位动态特征

福建马坑铁矿属国内特大型地下开采铁矿,也是水文地质条件复杂的岩溶充水矿区,对其主要充水岩层地下水动态情况的分析对指导疏干工程和矿区安全生产具有重要意义。本文利用福建马坑铁矿开采阶段获得的自动监测数据,对主要充水岩层水位动态影响因素进行了归纳总结,并对3个比较典型的影响因素—大气降雨、突水、疏干试验对地下水位动态影响情况进行分析比较,得出矿区主要充水岩层由于构造、岩溶的影响,地下水动态变化差别较大,各观测孔影响因素不尽相同,各富水性区域之间联系不密切。     

大水矿山基建进程中水文地质条件再分析

南李庄铁矿基建工程水害影响突出,原水文地质条件勘探报告已不能满足工程建设的精细化要求,基于已有地质资料,通过统计分析矿山副井、风井及矿体帷幕等在建工程的相关数据和过程资料,对矿区水文地质条件进一步探索,总结水位变化、验证F6断层性质为导水性、摸清矿区溶洞分布规律及矿井-129~-150 m段尤为复杂的水文地质条件,为后期平巷开拓、风井及主井等工程施工提供参考。     

庐江龙桥铁矿矿床水文地质条件及防治水方案研究

庐江龙桥铁矿井下东部矿床开拓过程中,探水钻孔单孔最大涌水量达400 m3/h,最大水压达2.1MPa,给矿山开拓与开采安全带来威胁。为了进一步查明龙桥铁矿矿床水文地质条件,运用各种方法进行水文地质条件研究,基本查明了龙桥铁矿东部地下水的充水通道、充水水源和充水强度等矿床水文地质特征,在此基础上,通过防治水方案比较,推荐采用井下近矿体帷幕注浆方案防治矿区地下水。     

马坑铁矿地下水流场变化特征与疏干防治对策

福建马坑铁矿属水文地质条件复杂的顶板直接岩溶充水矿床,开采以来不断发生的岩溶水涌（突）水灾害严重制约着矿区安全生产。地下水流场的形态是矿区水文地质条件的综合反映,利用不同时期的岩溶水动态观测数据,绘制并分析了矿区多个时段岩溶水的流场形态,总结发现随着矿区岩溶水不断疏干,矿区岩溶水系统补给、径流与排泄更多受断层破碎带的控制,同时也因岩溶发育及岩性的不同而有所差异,地下水流场形态变化在空间上不仅没有很好的一致性,也明显地制约着矿区岩溶水的全面疏干。针对矿区流场形态变化的主控因素,提出了具有针对性的疏干防治对策。     

龙塘沿铁矿水文地质研究及防治水措施

结合龙塘沿铁矿探水孔、探矿孔等的施工揭露情况,研究了该矿水文地质条件,指出了其充水原因; 通过矿山防治水实践,找出了影响井下近矿体帷幕防治水效果的主要因素,提出了矿井突水防治的补充措施。实践结果表明,龙塘沿铁矿防治水效果良好,达到了有效保护矿区周边地下水资源及绿色、安全开采的目的,防治水对策可供其他类似矿山工程借鉴。     

高村采场矿坑涌水量数值预测

根据马鞍山高村铁矿露天采场地质、构造及水文地质条件,在对矿基岩裂隙含水层介质系统和水动力系统进行分析和概化的基础上,建立了矿区地下水水流数学模型。研究中借助GMS软件对模型进行了数值求解,期间利用矿区地下水位长期观测资料对模型进行识别和验证,根据矿山开采规划设计了2种地下水疏干方案,并建立矿坑地下水疏干涌水量预报模型,对未来开采时刻矿坑涌水量进行数值预测,为矿坑疏干设计提供科学依据。     

中关铁矿水文地质条件研究及防治水技术实践

研究了中关铁矿水文地质条件,分析了矿床充水原因和地下水运动规律,重新梳理了各阶段水文地质勘探成果。根据现场实践,总结了矿山防治水的经验,提出应重点关注坑下局部构造带、破碎带、接触带、溶洞等薄弱地段,采用超深孔加强探防水,并进行有毒有害气体监测;应取消专门疏干放水孔,对井下揭露的涌水不封堵、直接疏导排放,起到辅助疏干、减少采场渗水、改善作业环境的作用。     

陀螺仪定向纠斜法在中关铁矿区的应用实践

中关铁矿是20世纪60年代中期探明的储量为9300万t的矿区,因地下水位埋藏深,排水难度大,为防止开采成本大和影响生态环境,决定采用帷幕灌浆方法解决治水问题。帷幕灌浆工程的试验孔对钻孔垂直度要求很高,全孔段孔斜不能大于2 m,防斜、纠斜成一大难题,实践中摸索出陀螺仪定向纠斜法并获得成功。     

矿山帷幕注浆方案研究及堵水效果综合分析

在分析中关铁矿水文地质条件的基础上,确定了该矿山治水采用全封闭帷幕注浆的堵水方案。在施工过程中,对西线帷幕注浆工程采用叠加效应分析、离散性分析、高密度物探测试及检查孔检验等手段进行注浆幕体施工质量及防渗效果检查和评价,结果表明,帷幕注浆参数设计合理,帷幕体具有较好的抗渗性能,可满足矿山治水和安全开采的要求。     

An Optimized Combination of Mine Water Control,Treatment, Utilization,and Reinjection for Environmentally Sustainable Mining: A Case Study

This paper presents a case study of an optimized combination of mine water control, treatment, utilization and reinjection to achieve the zero discharge of mine water. Mine water has been considered a hazard and pollution source during underground mining, so most mining enterprises directly discharge mine water to the surface after simple treatment, resulting in a serious waste of water. Moreover, discharging a large amount of mine water can destroy the original groundwater balance and cause serious environmental problems, such as surface subsidence, water resource reduction and contamination, and adverse impacts on biodiversity. The Zhongguan iron mine is in the major groundwater source area of the Hundred Springs of Xingtai, which is an area with a high risk of potential subsidence. To optimize the balance between mining and groundwater resources, a series of engineering measures was adopted by the Zhongguan iron mine to realize mine water control, treatment, utilization, and reinjection. The installation of a closed grout curtain has greatly reduced the water yield of deep stopes in the mine; the effective sealing efficiency reaches 80%. Nanofiltration membrane separation was adopted to treat the highly mineralized mine water; the quality of the produced water meets China’s recommended class II groundwater standard. Low-grade heat energy from the mine water is collected and utilized through a water-source heat pump system. Finally, zero mine water discharge is realized through mine water reinjection. This research provides a beneficial reference for mines with similar geological and hydrogeological conditions to achieve environmentally sustainable mining.

     

金属矿山地下水零排放技术方法研究

在地下水超采区域内疏干排水采矿将会加剧地下水降落漏斗的扩展、严重破坏区域内地下水生态环境。金属矿山地下水零排放关键技术体系,针对矿山防治水与矿区地下水生态环境综合治理领域所面临的技术难题进行系统性研究,提出了包括采用帷幕注浆、井巷地表预注浆和矿坑水回灌等技术措施的系统方案,并针对其中重要技术参数进行了系统地研究。依托位于邯邢百泉泉域的典型大水矿山中关铁矿进行了实践,取得矿坑水零排放的理想效果,其技术体系原理、技术方法等对于解决国内外大水型矿山面临的紧迫难题提供借鉴。     

中关铁矿工作面顶板突水机理及防治对策

中关铁矿属于奥陶系石灰岩岩溶大水矿山,井建期间一直受到严重的水害威胁。根据中关铁矿-260 m中段掘进工作面顶板突水特征,以突水构造条件和地下水动态监测相结合的分析方法对突水机理进行了研究。结果表明:人工采动揭露使X1隐伏断层处于顶板变形张拉区,多次发生顶板垮塌,X1断层由阻水断层活化为导水断层,形成导水通道,沟通了与上覆奥陶系岩溶含水层的水力联系,引发突水事故。在此基础上,提出了-260 m井建工程中"有掘必探,先探后掘;以堵为主,疏堵结合"的顶板岩溶突水防治对策,实现了-260 m中段复杂岩溶条件下井建工程安全、高效的施工效果。     

西部地区淹水井筒冻结法施工监测分析

为了在西部地区某矿淹水井筒冻结法施工过程中,准确掌握冻土发展情况和冻土压力对上部已有井壁影响情况,对盐水温度、冻土温度以及冻土压力进行了实时监测;通过对监测数据的整理和分析,得出了淹水井筒在冻结过程中盐水温度、冻土温度和冻土压力的变化规律。分析结果表明,测温孔和泄压孔内外测温数据的结合,能更好地掌握冻土的发展规律,井筒周围的泄压孔对冻胀压力的减小有一定的效果,淹水井筒冻土帷幕形成后,通过提高盐水温度等措施,控制了冻土过快发展,冻土压力下降并趋于平缓,指导了井筒顺利排水和开挖,并保证了上部井壁的安全。     

山东青州店子铁矿帷幕堵水工程设计研究与施工

拟扩建开采的青州市店子铁矿矿区地下水丰富，且地质条件复杂，严重影响到矿层的开采施工。通过科学分析矿区内水文地质条件和物探工作，研究确定了矿区堵水帷幕边界、堵水深度、堵水材料，选择优化了钻孔工艺和注浆工艺流程，对施工中出现的各种类型问题研究和采取了有效措施，成功地完成了矿区堵水任务。     

矿山帷幕注浆及其效果测试

结合中关铁矿实际情况,借鉴国内相近大水矿山的开采经验,介绍了帷幕注浆试验工程中注浆帷幕设计及施工 ,并利用物探方法对矿山帷幕注浆效果进行了检测,通过对检测结果的分析,证明了物探方法的有效性。该方法快捷、经济、易操作,节省人力物力。     

某铁矿近矿体注浆帷幕效果分析

介绍了某岩溶大水铁矿床的水文地质条件及其近矿体帷幕防治水工程的实施情况。通过对钻孔涌水量、注浆量、注浆压力、检查孔效果、地表水位变化及帷幕体下围岩内部位移变化等方面的综合分析,认为该铁矿近矿体注浆帷幕为高堵水率、且围岩稳固的井下近矿体注浆帷幕,解决了矿山因水害困扰无法正常生产的问题,为安全高效开采提供了保障。