[01232113]复杂富水矿床水文地质数值模拟与疏堵避探综合突水防治方法研究

本项目首先从地下矿山工程围岩地质结构及其地下水系统特点出发,并针对复杂富水铁矿导水地质构造和铁矿层电磁性相近特征,提出和运用地下巷道电磁波CT和γ能谱探测相结合的综合逐渐逼近探测方法,有效确定了矿山工程围岩地质结构与导水突水通道参数;运用导水断层破碎带预注浆的数值模拟方法和模糊数学理论,完成了地下围岩结构突水风险与导水通道封堵的多级量化分析与分类评价;运用地下水多源信息监测与地下水渗流场数值模拟技术,确定了矿区地下水渗流场及其时空演化特征与规律及其疏排水量。根据围岩地质结构、围岩突水风险评价结果以及地下水渗流场时空演化特征,提出了在低水位排泄区布设疏排水孔并进行疏排水,在高水位补给区布设封堵注浆孔并进行封堵,在整个疏排与封堵过程中,对矿区地下水水位、水温、水量等参数进行多源信息综合监测与分析,并运用多源信息综合监测数据来评价和优化疏堵探治水方案,以此提出了以突水防治的多源信息集成分析与信息化施工为基础的疏堵探监测相结合的综合优化治水方法,以此达到事半功倍的治水效果。 本项目研究的主要成果已应用到山东淄博邯邢高阳铁矿、中国五矿邯邢矿山公司北洺河铁矿、马钢集团姑山铁矿、中国五矿矿业郑家坡铁矿、马钢集团白象山铁矿等复杂富水矿山的突水地质灾害防治,使上述矿山地下水突水灾害得到了有效控制,共解放了水下铁矿石约 928 万 吨,节约了地下排水费和工程费共54499万元,共创造了直接经济效益24.73亿元的。同时,有效合理的保护了地下水资源,防止了矿山完全疏干地下水而导致地质生态环境的巨大破坏,取得了显著的经济效益、社会效益和环境效益。治水工程效果表明,该技术不仅具有较高的治水理论基础,而且还在复杂治水工程实践中证明其行之有效,是一项具有显著应用前景的有效防治水方法与技术。 本课题研究成果对复杂富水矿床突水防治具有重要的指导意义,同时还促进和完善了水文地质与环境地质学科的防治水理论与方法。研究成果不仅适用于复杂富水铁矿的地下水突水的防治,而且还适用于煤矿及其他金属和非金属矿山地下水突水灾害的防治,具有广阔的应用前景。