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矿山水文地质结构及其采动响应分析论文

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2024-02-27 10:18:07    来源:    作者:heting

摘要:在自然环境被破坏与污染情况严重的情况下,矿山的水文地质结构同样具有一定的变化性,为了满足社会发展建设的需要,矿产资源得到了深度的开发,但是在开发过程中也带来了一系列的问题,导致矿产资源受到环境以及开采技术缺乏科学性的威胁。因此,矿产资源的开采人员需要重视矿产资源保护的重要性,加大矿产资源的保护力度,依据实际矿产资源的开采现状,优化矿产资源的开采措施,在此基础上不断提升矿产资源的开采水准。矿山灾害的发生对矿山水文地质结构产生直接性的影响,针对相关的灾害性问题,相关矿产资源开采者应当深入地分析矿山水文地质结构

  摘要:在自然环境被破坏与污染情况严重的情况下,矿山的水文地质结构同样具有一定的变化性,为了满足社会发展建设的需要,矿产资源得到了深度的开发,但是在开发过程中也带来了一系列的问题,导致矿产资源受到环境以及开采技术缺乏科学性的威胁。因此,矿产资源的开采人员需要重视矿产资源保护的重要性,加大矿产资源的保护力度,依据实际矿产资源的开采现状,优化矿产资源的开采措施,在此基础上不断提升矿产资源的开采水准。矿山灾害的发生对矿山水文地质结构产生直接性的影响,针对相关的灾害性问题,相关矿产资源开采者应当深入地分析矿山水文地质结构中灾害的主要类型,同时积极探寻其发生原因,提高自身矿业资源开采的环境和安全意识,根据当前水文灾害发展现状,从覆岩、底板以及地质结构上对采动响应进行科学化的分析。

  关键词:矿山,水文地质结构,采动响应

  在现代化的发展建设环境中,为了满足社会发展需要,矿产资源的应用需求逐渐提高,在一定程度上也推动了工业的持续发展。但是,从矿产资源的实际开采过程来看,由于外界自然环境以及相关因素的影响,存在一系列的安全隐患,成为矿产资源开采的阻碍因素。根据矿山水文地质结构特点,需要加大矿山周围生态保护力度,促使水资源供给科学合理。

  1矿山水文地质结构中水害的主要类型

  由于矿山水文地质的结构特殊性,根据当前发生的水害现状来看,所产生的水害类型呈现出多样化。实际开采强度是水害发生的关键要素之一。矿井水害与矿山水文地质相似,因此可以以矿井水害为基础展开相关研究工作。为了对水害结构进行科学专业的划分,有关人员应深入了解水害的具体结构以及与含水层、导水通道和充水水源之间的联系。根据实际情况进行合理划分,在实践中可包括贯通性水害、底板水害、顶板水害以及地表水害和大气降水水害。

  1.1开采层与充水水源间的水害

  在地表水水害的问题上,相关人员开展的开采作业,通常会受到湖水以及地表海水的威胁。而从顶板水害和底板水害方面来看,在开采中往往会发生单层水害以及组合型水害,开采人员在实际的开采活动中,由于开采工作的特殊性以及开采环境的具体特征,其中有多种类型的基岩,通常会产生较大的威胁。这一类的水害问题,从其分布的区域上来看,主要在于西北部地区。对于贯通型水害的问题,相关工作人员能够凭借专业化能力,对其进行划分,划分内容主要包括断层水害以及陷落柱的水害。从贯通型水害发生的原因上来看,当相关开采人员开展工作时,由于开采环境和条件的影响,容易遭受突水威胁,贯通型水害便在此条件下发生,同时这一类的水害在不同类型的开采区具有较大的发生概率。

  1.2老空水害的主要类型

  老空水害在产生发展的过程中,往往包括正常一般性的水害类型以及其他类型的水害。开采人员在开采过程中,通常需要凭借专业能力,观测不同形态,在此基础上确认水害的名称,正常水害类型包括隔离型、底板型、同层型以及顶板型,通过对水害进行科学专业性的划分,相关人员可以采取针对性且高效的管控措施,提高整体开采工作的质量和效率。在正常水害类型之外,还包含着其他类型水害,例如侧向含水层水害。从水害的特征来看,这类灾害本身携带着水分的特点。因此,在采矿活动中,工人们很容易面临突发水灾的威胁。

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  2矿山水文地质结构中水害具体特征

  为了提高水害防治的整体效率,保证开采工作顺利进行,开采人员在划分水害类型之后,需要进一步地研究各类型水害中具有的相关特征,在这样的条件下,当开采过程中发生水害,相关人员才能及时掌握水害的相应防治关键点,做到高效的管理和控制。

  2.1大气降水水害

  重要的水源补给主要来自于地表水和大气降水。根据当前的矿山开采发展情况来看,大气降水成为直接的充水来源。大气降水受自然环境影响,降水强度有所不同,而降水强度直接影响着矿山水害的发生。降水强度和矿山水害在时间上存在很强的同步性,两者之间联系紧密。为了有效防治大气降水水害,减小水害的影响,相关人员需要采取针对性强的具体措施。在开采活动中,如果引发坡面径流、地面裂缝和导水缝隙带等问题,相关人员应采取有效的隔断措施,以切断这些问题与大气降水之间的联系。如果进入雨季,相关防治人员应采取相应措施,积极封堵地面裂缝,改进季节性河流的路径和底部。从地表水害的发生情况来看,地表大型水体如河流、湖泊、海洋和水库,其分布通常比较集中。由于水量大,产生的威胁也较大。在实际开采过程中,如果开采人员错误地采取措施,破坏了水文地质结构本身的隔水性,就会与地表水体产生水力联系,导致水害事故更加严重。因此,在科学防治地表水害的过程中,工作人员还需要重视导水裂隙破坏隔水层的问题。这就需要合理控制采动范围,并通过填充方式最大限度地降低导水裂隙带的发育高度,从而提高隔水层的完整性。

  2.2顶板水害与底板水害

  在顶板水害发生的情况中,造成顶板水害类型事故的原因是,在不良的突水条件下,顶部含水层通常会受到内部导水带裂隙和垮落带的严重影响。由于顶板水害的特征差异,主要可以分为组合型水害和单层水害。在组合型水害发生的现实情况中,人们可以根据其中组合关系和结构类型将其进一步细分为多种类型。在组合型水害进一步细分中,技术人员需要考虑松散层和基岩层的结构类型以及它们之间的组合关系。在矿井充水的情况下,水源往往包括基岩裂隙水、岩溶水和松散层孔隙水。在薄基岩条件下,技术人员在进行开采时,富水砂层会受到影响,最终形成突水溃砂事故。因此,为了有效防治顶板水害,相关人员需要遵循一定的防治原则。在具体的防治工作开展之前,他们需要根据现场情况,通过科学的方式判断是否可以采取疏干措施。如果具备疏干条件,工作人员需要实施疏干或者降低顶板影响范围的主要含水层。另外,他们还可以通过采用限厚开采、充填开采等方法来确保隔水层的完整性,并在应用开采技术过程中降低对隔水层的相关影响。

  从底板水害问题来看,底板水害产生的主要原因是底板石灰岩内部的含水层。根据科学的专业划分,相关人员可以根据实际情况将其划分为组合型水害和单层水害。从石灰岩本身易于溶解的性质来看,它对含水层受压力的影响是直接的。如果开采人员进行工作,很容易受到这一方面的影响,从而增加事故风险。因此,在合理防控底板含水层的过程中,相关人员需要根据实际情况,保持或重构底板隔水岩层的防水效能。他们可以科学地应用改造注浆、工作面注浆和疏水降压等方法,确保防控工作顺利进行。

  2.3贯通型水害

  由于天然导水结构包括断裂、陷落柱等,同时还存在封闭不良钻孔等人工导水通道,使得水文地质结构都在这一影响下会受到相对剧烈扰动,从而导致发生贯通型水害,并且成为贯通型水害发生的主要通道。相关人员在对这一类水害进行合理的划分时,还能够对照其致灾机制以及不同的结构。从灾害防治的关键措施方面来看,由于水灾事故往往来自于断水层导水,其他矿山事故的关键因素之一也是源于导水陷落柱,为了有效的预防和治理,相关技术人员需要掌握关键点,依托注浆等方式,实现对导水通道限制的强化,同时还需要将含水层以及采掘空间进行有效的隔离。

  2.4老空水害防治

  对于老空水害的产生以及防治问题,积水区的形成通常是因为,具体的采空区域容易受到水填充的直接影响,相关工作人员如果未能采取合理的措施,对积水区进行扰动,或者采用不合理的方式进行开采,则会容易引发突水事故。相关防治人员首先需要对这一类水害进行划分,确定形成的老空水害类型。针对老空水害类型有所差异这一问题,为了保证防治工作的顺利进行,确保所应用的防治措施充分发挥其实际作用,相关人员应当以正常状态下的水文地质情况为依据。对于其他类型的水害,工作人员在实际的防治工作开展中,为了强化工作的合理性与科学性,需要对不同类型形态进行对照。

  依据矿山水文地质结构的水害类型划分方式,为了深入的分析突水的机理并且保障所采取的防控措施能够充分发挥实际作用,相关工作人员应当依据含水层、隔水层的位置以及双方之间的实际组合关系、富水含水层位置,以及采动影响程度来开展工作。

  3矿山水文地质结构内的采动响应

  3.1覆岩采动响应

  相关研究人员在对矿山水文地质结构内的采动响应,进行科学分析时,应当充分了解采掘活动开展期间,该区域地质结构当中各个部分的变化情况以及损坏体现,其中包括隔水层、含水层。为了对采动响应进行更为深入的分析,相关人员还应当了解采动响应,与地质结构之间的要素存在相关性。这一具体的要素内容包括技术人员的工作强度,开展采掘工作的特定位置,当前地质温度变化、时间效应以及水的渗流情况,只有对采动响应与相关要素之间的联系进行深入的分析,才能为采动响应的分析提供相应的前提。

  从覆岩采动响应角度进行分析,矿山覆岩中的基岩以及松散层,从其结构和组合上可以体现出不同,另外,双方之间的实际厚度,与富水层的水位具有一定的差异。覆岩遭到破坏以及发生变形,其影响因素主要是覆岩内部的松散层以及基岩的接触面。覆岩的变形形式也有所不同,从实际情况来看,主要为“上三带”,实际上就是弯曲下沉带、裂缝带以及垮落带。依据“上三带”的具体形态特征,通常直接影响着覆岩整体地质结构的改变。在不同条件和结构中会引发不同的水害,例如离层含水与单层含水往往会导致突水水害的发生,而采掘溃砂类水害,通常出现在富水或者松散层组合结构中。在对顶板突水水害进行防治的过程中,相关技术人员为了最大程度的降低突水事故的影响,就需要深入的研究各方面的要素。例如,隔水层的实际厚度以及其未知情况、水压作用、导水裂隙带的高度以及其开采时间等,只有掌握关键要素,才能充分发挥防治措施的实际作用,有效避免事故产生的严重影响。

  在当前的矿山开采实际情况中,较为严重且影响力大的地质灾害主要是采掘溃砂。开采人员在开展采掘活动的过程中,松散层内的水砂容易流向矿山下,在这一条件下,相关开掘人员的安全难以保障。采掘溃砂相比于其他种类的流砂灾害而言,其危害性更高。从采掘溃砂的具体特点来看,其自身便具有高水压以及高势能等方面的特点,当相关危害发生时,便会由于自身强大的冲击力和较快的速度,对矿山开采人员造成极大威胁,在此基础上,还容易形成灌顶式的灾害。在溃砂灾害发生过程中,其水文地质结构与采动响应之间则会发生较为密切的联系,同时可以划分为不同类型,主要包括渗透破坏型、直接揭露型以及人为通道沟通型。

  3.2底板采动响应

  底板采动响应主要是由于各岩体地质结构的差异所致。具体而言,随着相关人员进行采掘深度的变化,水压也相应升高。在实际开采过程中,底板往往面临多种威胁因素,如低温和高地应力的影响,同时高水压也存在一定的威胁性。当矿井受到严重突水水害的影响时,矿井内涌水量将显著增加,导致地下水位迅速下降。为了有效防治底板突水危害,相关技术人员首先应动态关注和分析采动前后阶段的地质结构变化。分析内容涉及水位、水压、富水性、含水层实际位置、岩层破坏深度和底板变形状态等。为获取准确的测量结果,技术人员需要借助专业检测技术,获取实际数值的前后变化情况。通过对这类事故进行高质量研究,并深入分析其产生的具体条件,相关人员才能以此为依据,最大限度地降低底板突水灾害对水文地质结构造成的严重影响。

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  3.3地质结构内的采动响应

  贯通型水害的发生主要是由于地质结构内部的采动响应,通过对其进行类型上的划分,可以将其分为采掘溃砂、顶底板突水等类型。同时,如果突水灾害本身具有断裂性的构造,通常会呈现两种形式。具体而言,开采过程中产生的扰动会导致断层活化,进而形成导水通道,在此条件下形成天然导水通道也很常见。相较于断裂性突水,岩溶塌陷以及陷落柱的结构与其相似,同时也具有相同的水害发生机制。为了优化区域性水文地质结构的特性,相关技术人员需要采取有针对性的措施,并加大研究和保护力度。注浆填充法在实际效果上取得了一定的成果,有利于最大限度地抑制含水层内的富水性。根据矿山水文地质结构以及相关水害类型的研究和划分,矿山水文地质结构包含隔水层和含水层。相关技术人员需要凭借专业能力和实践经验,深入分析其内部的组合关系,以确保分析结果的准确性。同时,这些组合关系还涉及采掘空间、导水通道以及各种类型的补充型水源。在这样的结构条件下,结构的运行情况直接影响采掘活动的整体安全。只有通过深入分析水害类型的具体特征,并了解问题发生的原因,结合实际工作情况,才能提高防治措施的合理性,确保开展的相关工作满足实际要求,并为后续开展的工作项目奠定良好基础,从而获得更高的工作效益,保障矿产资源的开采质量。

  4结语

  在矿山水文地质结构以及采动响应的分析全过程中,相关人员需要深入了解水文灾害的各种类型,同时明确灾害发生的具体原因,在此基础上依托先进技术,进一步分析矿山水文地质结构中水文灾害的具体特征,加大采动响应的研究力度。