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随着社会经济的发展,矿山开采深度、开采规模的增加和扩大,导致许多矿山都出现了不同程度的采空塌陷,促使地表发生断裂、拉张裂缝,地表和矿坑巷道之间的径流通道增多,地表水入渗率增大,采空区积水和矿井涌水量增大,水害事故频繁发生,为了保证安全生产,应当采取适当的地表水防治措施。
马坑铁矿与2010年7月9日发生大面积开采塌陷事件,经调查表明,该塌陷区位于矿区79~87勘探线之间,南北走向390米,东南走向798米,面积约有0.3km2。该采空塌陷区范围内裂缝发育密集,降雨可随地裂缝渗漏致矿坑,增大矿井涌水量,对矿区安全生产产生了威胁。此外,马坑未来主要开采标高为0米~-200米水平内,形成新的采空错动范围带,矿区西侧的溪马河有部分河段流经此范围带,也存在大量渗入矿坑威胁安全生产,需要进行河道整治的可性性研究。
论文选题来源于《福建马坑铁矿二期工程矿坑疏干预测》项目。马坑铁矿属于顶板直接充水的大水岩溶矿床,主要矿体位于灰岩以下且埋藏深度较深,为了今后深部开采安全,最大限度的减小矿坑涌水量,应首先考虑地表防水。矿区地面防治水要坚持以防为主,防治结合,根据不同的水文地质条件,采取不同的防治方法。本文以马坑矿区作为研究对象,结合马坑矿区实际情况,利用矿区水文地质勘查报告和巷道水文地质调查数据等资料,对采空塌陷区、地表水入渗以及河流治理等提出了较为全面的工程治理方案。
论文主要研究工作分为5个部分:在对现有采空区的范围、塌陷特征总结基础上,评价了采空区危险性,提出了采空塌陷区地表水防渗治理方案;预测评价了未来0米~-200米错动带范围图;利用“三带”理论评价采空塌陷与溪马河的水力联系;初步提出了溪马河防渗治理方案;最后从工程可行性上对上述方案进行论证。主要成果和结论如下:
1.利用矿区现有的资料,结合巷道调查资料,对马坑铁矿现有的采矿区范围,分布及形态有了一个总体的了解。
2.对采空塌陷区地表水入渗的防治提出了综合的治理措施。通过对坡面防护治理、低洼积水的治理与塌陷裂缝及溶洞回填治理相结合,全面防治降雨入渗对矿区安全生产带来的威胁。
3.对未来开采水平0米和-200米的错动带范围进行了圈定。根据已有的53~85勘探线剖面图以及矿区采用的移动角和崩落角度数,采用剖面函数法,得出了各勘探线两端与地面交点的坐标。
4.对在错动范围带内流动的河流提出了防渗治理方案。提出了河床加固防渗、人工引流与堤坝的综合治理两种方案,极大的减少由于河床断裂而引起的河水入渗问题。
5.通过治理工程的经济社会和环境效益分析,对方案进行了可行性论证。对采空塌陷区地表水入渗治理方法与溪马河防渗治理在经费、治理期限以及工程效益分析上得出工程治理措施是可行的。