大水矿床在学术界仍没有统一的定义,有人认为矿坑涌水量10000米3/天以上即是大水矿床,也有人认为矿坑涌水量达1米3/秒才是大水矿床,还有人认为当矿坑涌水量大到开采前必须治理才能开采时,则称为大水矿床。大水矿床的提出有利于设计和相关科研机构加强地下水害的研究及制定适宜的防治水措施、生产建设单位重视地下水害的防范以及政府安全生产监督管理部门加强管理,从而促进大水矿床的安全开采。
大水矿床开采,矿山基建投资大、时间长,开采难度大、成本高,易发生突水淹井、地面岩溶塌陷、地下水资源枯竭及环境地质灾害等。所以,必须预先进行水文地质勘探,并采取措施对水进行治理和预防。
采用综合手段、综合研究的方法,从完整的水文地质单元出发,在主要含水层中布置专门的水文地质试验工程,充分暴露矿区水文地质、工程地质问题,搞清水文地质边界条件,获取水文地质参数,建立矿区动态观测系统,对矿坑涌水量进行预测评价。常用的探查手段有:详细的水文地质及工程地质勘探、大型抽(放)水试验及连通试验、建立地表井下联合动态观测网,水文物探、化探、同位素技术、遥感技术等。
一般大水矿床地下水的防治遵循先简单、后复杂,先地面、后井下,层层设防的原则。①对于各种可能涌入矿坑的地表水,采取地面防水措施。主要方法是河流改道、河床防渗、留保安矿柱、修建防洪堤坝或调洪水库,开挖截水沟、排水沟等。②为减少矿坑内的涌水量及防止突水淹井,采取井下防水措施。主要方法有预留防水岩柱(矿柱)、防水闸门、挡水墙、超前探放水、突水预报等。③对于多数大水矿床,一般采用疏干为主的防治水措施,并尽量在浅部将地下水拦截。④在水文地质条件适宜、经济技术条件合理时,优先采用矿床帷幕注浆堵水。⑤在恢复被淹矿井、处理井下涌水点、封堵局部进水通道时,可采用局部注浆堵水措施。⑥为经济有效地排除地下水,应设计适宜的排水系统。⑦为防止环境地质问题发生,应加强地质环境的治理,主要措施有地面岩溶塌陷防治、露天边坡治理、矿坑污水防治、地下水资源保护等。
大水矿床的开拓、采准工程要根据矿区水文地质条件进行合理的布置,并遵循下列原则:①先开拓水文地质条件简单、贮水量小的矿段,再开拓水文地质条件复杂的块段。②先建立好排水系统,有足够的排水能力后,再往富水地段进行开拓。③对位于互有水力联系,处于同一水文地质单元的各矿井,布置多井同时开拓,进行整体疏干,加快疏干速度,缩短矿区开采期限,以利于分散排水负担。④专用的疏干巷道,一般要垂直地下水的补给方向布置,并与采矿工程密切结合,尽可能为以后的开拓工程所利用。⑤对于大水多泥的矿山,为防止主要运输巷道淤积泥浆,放矿溜井和主充填井要布置在穿脉巷道之内。
开采大水矿床时,应加强对开采顺序、顶底板管理、地下水清污分流、水的探测和采掘速度的管理。①开采顺序。在一个阶段里,要先探明和回采水文地质条件简单,涌水量较小的矿体,为开采条件复杂、涌水量较大的矿体创造条件。采矿工作要与地下疏干排水工作相适应。②顶底板管理。矿(岩)体经疏干后,其稳固性均较差,回采时应注意顶板的维护;当矿体与底板承压含水层间有隔水层存在时,要注意底板能否产生底鼓、裂隙而引起突水。③地下水清污分流。井下涌出的清水和生产过程中产生的污水,应按“清污分流,各成体系,综合利用,保护环境”的原则处理。④水的探测。井下采掘作业接近可能发生强涌水地段时,必须坚持“先探后掘”的施工原则,探水孔的终孔位置必须超前工作面一定距离。⑤采掘速度。组织快速掘进,缩短开拓时间,实行强化开采,以保证生产安全。不少国家选用高效率的采矿方法开采大水矿床,如赞比亚孔科拉(Konkola)矿用深孔空场法,波兰鲁德纳(Rudna)铜矿用房柱法和长壁法回采等。