大水矿山地下水水害致灾预测研究①

王李管，赵书刚，刘晓明

(1.中南大学资源与安全工程学院，湖南 长沙 410083;2.中南大学数字矿山研究中心，湖南 长沙 410083;3.长沙迪迈数码科技股份有限公司，湖南 长沙 410083)

大水金属矿床是指水文地质条件复杂，矿坑涌水量每日数万立方米以上的矿床，我国广泛分布着这类矿床。该类矿山不仅涌水量大，通常矿床的地质结构及水文地质条件复杂，水位突增会影响岩层的稳定性［1］，一旦遇到水害，由于其水量大、突发性强和破坏后果严重，常常带来惨重的人身伤亡及经济损失，给矿山的效益及安全开采带来了极大的威胁。因此，对矿山地下水水害致灾预测的研究十分有意义。目前，矿山水害预测研究主要集中在对矿井涌水和突水量、导水通道及失稳致灾判据预测的几个方面［2－5］。然而实际大水矿山的开采环境，是一个由采掘系统、排水系统及地下水环境共同构成的复杂系统，因此，可借助于系统论的方法，对该类矿山水害的致灾机制和灾害发生的强度及可能性做出预测。本文基于系统可靠性理论，建立了采掘－排水－地下水系统可靠性模型［6－9］，讨论了在开采－排水－地下水系统水害致灾机制，并在此基础上，利用蒙特卡洛法对灾害发生的概率、灾害发生的强度及分布做出了预测。

1 大水矿山水害致灾机制

由于大水矿山，含水层厚度较大，并且涌水量较高，为了确保矿山安全开采，同时减少工程投入及防治地面塌陷等次生灾害，通常采用的开采方式是带压开采。……