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[科普中國]-坑道突水

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坑道突水是在工程開挖和礦床采掘等過程中,大量水流突然涌入地下洞室和礦山井巷的現(xiàn)象??拥劳凰且环N與工程和采礦活動有關(guān)的誘發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害,是工程地質(zhì)問題。

坑道突水的分類準(zhǔn)則是要能夠反映突水水源、突水途徑與通道,指示突水特征,便于分析突水條件和機理、評價突水結(jié)果和防治。據(jù)此,坑道突水可分為地表滲透涌水和地下含水層(帶)突水;頂板突水和底板突水等。1

產(chǎn)生原因富水導(dǎo)水結(jié)構(gòu)破壞

發(fā)生坑道突水的直接原因是掘進(jìn)和采礦過程揭穿或溝通了富水和導(dǎo)水結(jié)構(gòu),以及暴雨、山洪等暴發(fā)水源,使地下水或地表水大量而突然地涌入坑道。富水、導(dǎo)水結(jié)構(gòu)主要指斷裂帶、破碎帶、風(fēng)化帶、含水層(帶)、喀斯特洞穴、暗河、積水老塘等地下水體和河流、湖泊、堰塘、水庫等地表水體。

影響坑道突水的因素很多,涉及補給水源、富水、含水和導(dǎo)水結(jié)構(gòu)、突水途徑和通道,以及影響突水性質(zhì)和特征等地質(zhì)和水文地質(zhì)條件,并與現(xiàn)代地應(yīng)力作用和工程作用密切相關(guān)。

某一坑道是否會發(fā)生突水,由該坑道在地下(地表)水補給、徑流和排泄的統(tǒng)一流場中所處部位,以及工程和采礦對圍巖的影響來決定。例如,在深采礦區(qū)有富水的喀斯特礦床,在頂、底板和圍巖中有較厚高壓含水層(帶)分布的礦區(qū),在構(gòu)造破碎和喀斯特塌陷地段等,常易發(fā)生嚴(yán)重突水。

瓦斯爆炸

除坑道突水外,另一主要煤礦地質(zhì)災(zāi)害是瓦斯爆炸,全國有8個省(區(qū))不同程度地存在瓦斯爆炸問題,近10年來共發(fā)生200次以上,死亡1400人,其中較嚴(yán)重的省份有山西(Ⅱ級以上瓦斯礦44個,僅1991、1992年兩次爆炸就死亡187人)、貴州(10座瓦斯礦發(fā)生過爆炸、死290人)、廣東(死3人以上的爆炸就達(dá)31次,共死348人)。此外,寧夏、青海、云南、新疆、遼寧等地也都不同程度地存在瓦斯爆炸問題。

全國由此造成的直接經(jīng)濟損失也是很大的。據(jù)全國17次大、中、小型瓦斯爆炸事故的統(tǒng)計,每次直接經(jīng)濟,損失6.9—295萬元,平均每次46.88萬元,全國近10年來共200次以上,直接經(jīng)濟損失達(dá)9376萬元,平均每年近0.1億元。

近年來瓦斯爆炸趨于強烈、頻度有所增大。其主要原因之一是個體、集體采礦增加、安全措施不完善,第二是大量的假冒偽劣礦用機電設(shè)備流人礦區(qū),在礦井使用中放電打火引起爆炸。如1991年4月山西洪洞縣三交河煤礦的爆炸(死147人,損失295萬元)和1992年4月24日大同碾盤溝軍民聯(lián)營煤礦的爆炸(死40人),皆因使用了假冒偽劣礦用機電設(shè)備而引起。

突水征兆a. 承壓水與承壓水有關(guān)斷層水突水征兆

①工作面頂板來壓、掉渣、冒頂、支架傾倒或折梁斷柱現(xiàn)象;

②底軟膨脹、底膨張裂。這種征兆多隨頂板來壓之后發(fā)生,且較普遍,在采掘面圍巖內(nèi)出現(xiàn)裂縫,當(dāng)突水量大、來勢猛時,會伴有“底爆”響聲;

③先出小水后出大水也是較常見的征兆;

④采場或巷道內(nèi)瓦斯量顯著增大。

b. 沖積層水突水征兆

① 突水部位巖層發(fā)潮、滴水,且逐漸增大,仔細(xì)觀察可發(fā)現(xiàn)水中有少量細(xì)砂;

②發(fā)生局部冒頂,水量突增并出現(xiàn)流砂,流砂常呈間歇性,水色時清、時混;

③發(fā)生大量潰水、潰砂,這種現(xiàn)象可能影響至地表,導(dǎo)致地表出現(xiàn)塌陷坑。

c. 老窯水突水征兆

① 煤層發(fā)潮、色暗無光;

②煤層“掛汗”;

③ 采掘面、煤層和巖層內(nèi)溫度低“發(fā)涼”;

④在采掘面內(nèi)若在煤壁、巖層內(nèi)聽到“吱吱”的水呼聲時,表征因水壓大,水向裂隙中擠壓發(fā)出的響聲,說明離水體不遠(yuǎn)了,有突水危險;

⑤ 老窯水一般呈紅色,含有鐵,水面泛油花和臭雞蛋味。

識別方法地質(zhì)、水文地質(zhì)分析法

熟悉掌握井田或采區(qū)內(nèi)已存在或可能存在的斷層位置、性質(zhì)、落差、兩盤含水層錯動情況;斷裂構(gòu)造的組合特征、含水層數(shù)目、厚度、含水類型、水壓大小、富水性、裂隙或巖溶發(fā)育程度;礦層與直接或間接充水含水層的距離、隔水層厚度、強度、穩(wěn)定性;老窯邊界、舊鉆孔位置及封孔質(zhì)量;地表水是否與礦坑水有聯(lián)系。通過上述方法可以初步確定井田內(nèi)突水的類型和位置。

突水點位置和突水形態(tài)分析法

在采礦過程中,由于煤層底板或斷層應(yīng)力場發(fā)生了變化,承壓水的入侵高度沿斷層帶或破斷的底板向上發(fā)展產(chǎn)生遞進(jìn)導(dǎo)升現(xiàn)象,以致造成突水。因此,突水過程具有巖體應(yīng)力、滲透性變化、水壓升高、涌水量增大等一系列前兆。這些前兆是突水預(yù)測、預(yù)報的依據(jù),通過傳感器對應(yīng)力、水壓的變化幅度等信息進(jìn)行分析處理,來反演突水區(qū)域,進(jìn)而計算突水點的位置。突水形態(tài)是指水從突水點流出還是冒出;是一陣大一陣小,還是緩慢增大;是上翻出水、噴射,還是緩流水,以此判斷水壓的相對大小,同時也反映出動水量大小。

突水?dāng)y出物分析法

無論是地表水或井下承壓含水層中的水,潰入采掘工作面時,一般都能攜出突破點附近圍巖物質(zhì);可通過觀察和分析這方面的資料來確定突水位置。

地下水動態(tài)分析法

井巷突水前,地下水運動處于相對動平衡態(tài),在疏放流場中,其流向、水力坡度、水質(zhì)、水溫都相對穩(wěn)定。突水后,勢必打破原平衡狀態(tài),在水位、水質(zhì)、水量等方面應(yīng)有所反映。通過動態(tài)分析法,可以分析判斷突水水源。

水化學(xué)法

水化學(xué)法是研究地下水自身組分的變化,從微觀上判別和認(rèn)識不同水源間差異和聯(lián)系的一種方法。要判別井下突水水源,必須首先搞清不同水源之間的區(qū)別和各自特征,并掌握其形成特征的自然規(guī)律。地下水在形成過程中,由于受到含水層的沉積期、地層巖性、建造和地化環(huán)境等諸多因素的影響,使儲存在不同含水層中的地下水主要化學(xué)成分有所不同。

近年來,由于計算技術(shù)和計算機技術(shù)得到迅速發(fā)展,一些定量、半定量的方法已經(jīng)應(yīng)用到對礦井突水水源的判別中,如模糊綜合評判法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色關(guān)聯(lián)分析等等。每種方法有其自身的特點,同時也存在一定的局限性。針對不同情況,如何從方法上揚長避短,發(fā)揮各自的優(yōu)勢,實現(xiàn)對礦井突水水源的準(zhǔn)確判別及預(yù)測。

預(yù)測技術(shù)直流電法

直流電法靈活,根據(jù)不同探測目的,可以采用多種工作裝置形式。井下探測通常應(yīng)用對稱四極測深裝置、三極測深裝置和三點三極超前探裝置。直流電法具有理論成熟、儀器簡便、抗干擾能力強的優(yōu)點,可用于探測巷道掘進(jìn)工作面前方富水體范圍、劃分頂?shù)装鍘r層貧富水區(qū)域、確定工作面回采時的易突水地段、評價工作面回采時的水害安全性等。

“地質(zhì)電法測溫”多參數(shù)綜合超前探測技術(shù)

綜合超前探測技術(shù)是結(jié)合地質(zhì)信息分析、井下直流電法超前探測、紅外測溫的綜合超前探測法.它根據(jù)同一地質(zhì)構(gòu)造(源)引起的地層形變場(定性)、電磁場(定量)、地溫場(定性)等多種參數(shù)變化趨勢同步、靈敏性不同的特點,利用“同源異場”聚焦的作用,定性與定量相結(jié)合,能提高探測準(zhǔn)確度,為“非接觸式”井下綜合超前探測法,或稱“地電熱”綜合超前探測技術(shù)。

a. 該技術(shù)綜合了地層形變場、電磁場、地溫場的優(yōu)點,定量與定性相結(jié)合,具有“同源異場”的聚焦作用,多參數(shù)變化趨勢同步、靈敏性不同之特點,屬“非接觸式”綜合探測法,比目前國內(nèi)外常規(guī)單一探測技術(shù)優(yōu)越得多,能避免因鉆探等“直接接觸式”探測法突然遇到或揭露高壓富水地段而大量突水的可能性,又減小了物探解釋的多解性. 該技術(shù)應(yīng)用方便、成本低,能準(zhǔn)確預(yù)測邊界大斷層及其分支斷層的位置及其導(dǎo)水、含水性,能有效保障煤礦生產(chǎn)安全。

b.該方法適用于一般(煤)礦帶水壓掘進(jìn)(或開采)巷道正前方0~150m的災(zāi)害性地質(zhì)構(gòu)造(如老窯采空積水區(qū)、導(dǎo)水?dāng)鄬?、?dǎo)(突)水陷落柱、潛在導(dǎo)水?dāng)嗔寻l(fā)育帶、煤層突變帶等)的超前探測預(yù)報,及類似(高水壓、高風(fēng)險)邊界大斷層附近的掘進(jìn)超前預(yù)測預(yù)報,可進(jìn)行近距離定性定量相結(jié)合的綜合超前探測。

c.在應(yīng)用該“同源異場”預(yù)報理論預(yù)報時,要注意:

①選擇有效的、靈敏度較高的、有一定超前量的預(yù)測指標(biāo);

②確定各種“場”的預(yù)報臨界值;異常臨界值的確定需要許多基本資料,并按照一定規(guī)律進(jìn)一步調(diào)整;

③進(jìn)行各場之間相關(guān)的同步性、趨勢性、靈敏性分析;

④定性與定量相結(jié)合,各參數(shù)相互印證、綜合判斷;

⑤以煤層為主要研究對象.煤層在煤礦中揭露最多,具有可塑性與流動性,含最活躍的指標(biāo)參數(shù)。

核磁共振技術(shù)在煤礦突水監(jiān)測中的應(yīng)用

NMR方法受地質(zhì)因素影響小。例如,用電阻率法和電磁測深法卡尼亞視電阻率在某一范圍內(nèi)無法區(qū)分裂隙中泥質(zhì)充填物和自由水,而NMR方法可以清楚地顯示出他們的界線。可能給煤礦坑道造成突水災(zāi)害的水,必須有一定的量,必須在坑道附近不遠(yuǎn)的范圍內(nèi),必須有一定的破碎帶、裂隙、斷層、巖溶陷落柱、疏松帶、廢棄坑道等地質(zhì)或人為構(gòu)造。這些都是可以用核磁共振測水方法準(zhǔn)確地探測清楚的。按照目前的核磁共振測水技術(shù),需要進(jìn)一步研究解決的:

一是天線在坑道中的布設(shè)方法;

二是所測到的富水構(gòu)造的方位確定問題。

換言之,在地面可以任意大小地鋪設(shè)的天線,而在空間受到限制的坑道內(nèi)需要研究如何設(shè)計與鋪設(shè)天線才能測到NMR信號。

核磁共振找水技術(shù)是目前世界上唯一的直接找水技術(shù),可以清楚地探測到150m范圍內(nèi)含水構(gòu)造的含水量、導(dǎo)水條件(滲透率)。將此技術(shù)用于煤礦突水預(yù)測,將會極大地提高預(yù)測的速度與準(zhǔn)確性。

利用物探信息預(yù)測煤礦水害

利用地面三維地震、地面瞬變電磁法、無線電波透視法等物探手段,查明采區(qū)內(nèi)斷層的分布、導(dǎo)水裂隙帶的發(fā)育高度及分布、隔水層的厚度及分布、含水層的厚度及分布,為頂?shù)装逋凰A(yù)測提供準(zhǔn)確詳實的水文地質(zhì)資料,以彌補常規(guī)手段所獲取資料的不足,并為非量化因素的量化提供新的研究途徑。

根據(jù)鉆孔測井?dāng)?shù)據(jù)(聲速、密度、電阻率、自然電位、自然伽瑪?shù)?,求取巖石物性參數(shù)。對孔間地震資料進(jìn)行反演,推斷地層巖性在平面上的變化情況,確定導(dǎo)水裂隙帶的分布范圍。

研究煤礦頂?shù)装逋凰臋C理和影響因素;研究有關(guān)的非量化因素的合理化手段,并建立有針對性的礦井突水預(yù)測模型,確定合適的參數(shù)及分類閾值,以提高突水預(yù)測的精度。

建立比較確切的預(yù)測與評價模型,實現(xiàn)地質(zhì)資料的信息化、數(shù)字化和可視化,為突發(fā)性水害應(yīng)變對策的制定提供技術(shù)支撐。

利用GIS作為平臺,把三維地震、瞬變電磁、構(gòu)造地質(zhì)、水文地質(zhì)等多源信息進(jìn)行復(fù)合、綜合分析后建立預(yù)測模型,對煤礦水害進(jìn)行預(yù)測。它的研究成果為煤礦水害預(yù)報提供了新的手段,對我國煤礦的安全生產(chǎn)具有重要意義。

遙感技術(shù)預(yù)測礦區(qū)突水的可行性

眾所周知,遙感圖像對礦區(qū)構(gòu)造解譯,特別是對礦區(qū)外圍的區(qū)域構(gòu)造解譯是常規(guī)地質(zhì)和物探手段無法比擬的。而這些區(qū)域斷裂構(gòu)造往往控制著與突水有直接關(guān)系的強徑流帶。強徑流帶內(nèi)巖溶發(fā)育,含水性強,對礦井突水起決定性作用。如焦作礦區(qū)的鳳凰嶺斷層強徑流帶內(nèi)巖溶發(fā)育,含水性強,對礦井突水起決定性作用。如焦作礦區(qū)的朱村斷層強徑流帶、方莊斷層強徑流帶等均屬此類構(gòu)造。同時突水點空間分布又與這些主干斷層有著密切的關(guān)系,突水點一般分布規(guī)律如下。

①兩條主干斷裂的復(fù)合部位及其銳角一側(cè)形成富水區(qū)。

②主干斷層旁側(cè)的入字型小構(gòu)造。

③斷裂密集帶。

④主干斷裂的橫張結(jié)構(gòu)面形成的巖溶水的脈狀溶水帶。

⑤斷層消失端。 因此,利用遙感數(shù)據(jù)解譯區(qū)域斷裂構(gòu)造,進(jìn)而尋找井下主要涌水補給通道是可以實現(xiàn)的。另外,遙感(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù),對多源信息進(jìn)行復(fù)合處理,可對富水礦區(qū)的突水災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測。

瞬變電磁法探測煤礦水害

瞬變電磁法(Transient Electromagnetic Method)簡稱 TEM,屬于感應(yīng)類電磁探測方法。該方法具有勘探深度大,穿透高阻層能力強,隨機干擾小,可以在遠(yuǎn)區(qū)觀測,也可在近區(qū)進(jìn)行觀測,選擇不同時間窗進(jìn)行觀測,可以獲得不同深度的地質(zhì)信息等優(yōu)點。廣泛的應(yīng)用于礦產(chǎn)資源勘探、環(huán)境地質(zhì)調(diào)查、水文地質(zhì)與工程地質(zhì)調(diào)查等領(lǐng)域,已成為煤礦水害探測最為有效的方法,為礦井安全生產(chǎn)提供了有力的保證。

當(dāng)探測地下地質(zhì)體時,向地面敷設(shè)的發(fā)送回線中通以一定的穩(wěn)定電流,從而在回線中間及周圍一定區(qū)域便產(chǎn)生穩(wěn)定磁場(稱一次場或激勵場)。若一次電流突然斷開,則一次磁場隨之消失,使處于該磁場中的良導(dǎo)地質(zhì)體內(nèi)部由于磁通量Φ的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢ε = dΦ/dt(法拉第電磁感應(yīng)定律),感應(yīng)電動勢在良導(dǎo)地質(zhì)體中產(chǎn)生二次渦流場,二次渦流又因焦耳熱消耗而不斷衰減。其二次場也隨之衰減。由于感應(yīng)二次場的衰變規(guī)律與地下地質(zhì)體導(dǎo)電性有關(guān),導(dǎo)電性越好,二次場衰減越慢,導(dǎo)電性越差,二次場衰減越快。所以通過研究瞬變場隨時間的變化規(guī)律,就可達(dá)到探測地下各種地質(zhì)體的分布情況。

突水概率指數(shù)方法

突水概率指數(shù)是指應(yīng)用賦權(quán)的方法,將影響底板突水的各種因素在底板突水中所起的作用進(jìn)行定量化,通過一定的數(shù)學(xué)模型求得的總體量化指數(shù)即為突水概率指數(shù)。突水概率指數(shù)法是一種結(jié)合現(xiàn)場實際來預(yù)測采場底板突水的一種新方法,它不僅考慮了多種因素對突水的綜合影響,而且能夠反映研究區(qū)的突水規(guī)律。經(jīng)過計算機程序化后,其現(xiàn)場可操作性十分方便。施龍青教授運用突水概率指數(shù)法,以肥城煤田為例,闡述了該方法在預(yù)測煤礦底板突水中的應(yīng)用。

底板突水的突變理論預(yù)測

在承壓水上開采煤層后, 底板巖層的原始應(yīng)力狀態(tài)被破壞, 致使應(yīng)力重新分布, 從而導(dǎo)致底板巖層失穩(wěn)破壞形成導(dǎo)水裂隙, 其結(jié)果往往造成底板承壓水通過采動裂隙突然涌入開采作業(yè)空間, 形成底板突水。整個過程具有非連續(xù)突變特征,屬于突變理論研究的范疇。因此,采用突變理論的方法對煤層底板突水問題進(jìn)行研究,是符合其本質(zhì)特征的,并有助于尋求底板突水危險性預(yù)測的新途徑。

上部為煤層底板突水系統(tǒng)狀態(tài)突變流形(平衡曲面),下部為uov平面,其中u,v表示控制煤層底板突水的兩類基本因素:底板導(dǎo)水裂隙發(fā)展因素和突水阻抗因素。平衡曲面由上、中、下三葉構(gòu)成,其中上、下兩葉是穩(wěn)定的,中葉是不穩(wěn)定的。下葉代表煤層底板非突水狀態(tài),上葉代表煤層底板突水狀態(tài)。底板處于穩(wěn)定狀態(tài)時靜態(tài)的承壓水(下葉)和底板巖層失穩(wěn)破裂產(chǎn)生突水通道后處于動態(tài)的承壓水(上葉)是煤層底板突水系統(tǒng)所處的兩個平衡位置,突水過程則是系統(tǒng)狀態(tài)變量x由下葉躍遷到上葉的過程。

國內(nèi)突水事件發(fā)生情況礦區(qū)坑道突水

中國北方的煤礦區(qū)地處中朝準(zhǔn)地臺,寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)灰?guī)r受其控制形成開闊性褶皺大型儲水構(gòu)造。溶隙充水礦床賦存于巨大的奧陶系巖溶水系統(tǒng)中,分布面積廣,儲量豐富,礦床底板突水嚴(yán)重地危害煤礦開采。

據(jù)不完全統(tǒng)計,涌水量在10立方米/分以上的突水事太累計達(dá)200余次,給礦區(qū)造成嚴(yán)重?fù)p失。其中,太行山東麓的煤礦區(qū)在開采石炭、二疊紀(jì)煤層時,頻繁發(fā)生突水事故,特別是當(dāng)?shù)V區(qū)斷裂異常發(fā)育,巖溶水處于積極交替狀態(tài),富水性極強時,更導(dǎo)致礦區(qū)突水次數(shù)和強度增大。

究其原因,絕大部分是由于礦層底板隔水層太薄或斷層破碎帶削弱了底板隔水層強度,因而承受不了底板水頭壓力及礦山壓力的結(jié)果,有時由于中奧陶統(tǒng)發(fā)育巖溶隱落柱,使上覆巖層陷溶,塌陷裂隙把巖溶水引入礦坑造成突水。例如開灤煤礦范各莊礦1984年6月特大突水順陷落柱潰入礦坑,殃及四個大礦井,最大突水量達(dá)2 053立方米/分,損失巨大。

中國南方主要為巖溶充水礦床。在長江中下游及南嶺一帶的大多數(shù)金屬礦床及湘、贛、鄂、奧等地的二疊紀(jì)煤礦,充水巖層主要為泥盆、石炭、二疊、三疊紀(jì)的碳酸鹽巖。

湖南的恩口煤礦自1958年建礦以來因底板突水曾經(jīng)多次發(fā)生淹井事故。其中,婁底鎮(zhèn)煤礦突水量達(dá)38.3立方米/分,經(jīng)濟損失慘重,突水原因主要是底板二疊系第四組灰?guī)r中的溶洞裂隙水高壓突水來源。

據(jù)1981年統(tǒng)計,礦區(qū)巖溶塌陷坑達(dá)559個之多,塌陷導(dǎo)致地表水灌進(jìn)礦坑,河水灌入量達(dá)86.94立方米/分。其中,石炭、二疊系巖溶水與大氣降水、河水有明顯聯(lián)系,暗河管道流量隨降雨而暴漲暴落,因此礦坑突水量變化極大,礦區(qū)采礦受到嚴(yán)重威脅。如四川紅巖煤礦開采三疊系龍?zhí)睹簩?,開采層位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下,煤系頂?shù)装鍨楦凰拈L興灰?guī)r、茅口灰?guī)r巖溶含水層。

在茅口灰?guī)r中發(fā)育有四條暗河,匯水面積大,1974年9月暴雨后發(fā)生礦井突水,最大突水使礦坑涌水量達(dá)77.7立方米/分,給生產(chǎn)帶來嚴(yán)重困難。

中國礦區(qū)突水特征與分布規(guī)律表明,礦區(qū)突水與自然地理、氣候、大地構(gòu)造、水文地質(zhì)條件等因素有關(guān),而至關(guān)重要的是礦區(qū)所處巖溶水系統(tǒng)的天然資源量的大小和水壓。所以,礦坑突水量和突水次數(shù)基本能夠反映礦區(qū)所受危害的程度。

根據(jù)對淄博、焦作、開灤、峰峰、韓城等礦的統(tǒng)計資料,80年代礦井突水量比60年代增加了近4倍。如淄博煤礦自1934年開采以來,到1987年共發(fā)生突水164次,其中主要因素是巖溶發(fā)育程度及富水性共同決定了突水程度的大小。

地下水觸發(fā)巖土體滑動

在外動力地質(zhì)現(xiàn)象中,由于重力、地下水及地表水沖刷等作用造成的巖土體滑動,分布比較廣泛。其中地下水流起著重要作用,有時甚至成為起主導(dǎo)作用的因素。據(jù)調(diào)查,黃河流域和長江流域外力地質(zhì)現(xiàn)象較為發(fā)育,其中巖土體滑動的危害十分嚴(yán)重。

黃河流域的黃土地區(qū)主要是土體滑動危害嚴(yán)重,而且有一定區(qū)域性和地帶性。甘肅和青海省的黃土地區(qū),黃河及其支流切割深度達(dá)數(shù)百米。當(dāng)下伏為第三紀(jì)粘土層時,溝谷下切至粘土層后,地下水匯集并軟化粘土層頂部,因受側(cè)向荷載影響,形成瞬間急劇大滑動、滑動土體體積達(dá)數(shù)百至數(shù)千萬立方米,滑距數(shù)百米至千余米。陜西渭河北岸黃土塬邊,在各級階地上覆蓋有巨厚的黃土,在地下水作用下,產(chǎn)生黃土體的滑動。

在長江流域西部到中部的高山、中山及低山丘陵區(qū),大面積分布有食泥質(zhì)或云母質(zhì)較高的千枚巖、砂泥巖等,層理和節(jié)理發(fā)育,含水性好,浸水易軟化,其中的層理及軟弱泥化夾層易構(gòu)成滑動帶,尤其是當(dāng)斜坡遭受暴雨襲擊時,坡體中含水巖層水量猛增,地下水位迅速抬高,增大了靜水壓力,造成斜坡變形,促使巖體滑動。2

防治措施坑道突水的工程防治措施很多,其原理都是盡可能地保持固有地質(zhì)體及其水文地質(zhì)的平衡狀態(tài),強化抗突能力,削弱突水條件。

常用的基本上分為地面和地下兩類針對性設(shè)施和手段,包括排水疏干、工程與水源之間保留防水礦柱、修建水閘墻、門、灌注水泥漿、堵塞可能的滲透途徑和通道等。3

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楊剛 - 教授 - 西南大學(xué)