申子通,梁沖沖
(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院,河南 鄭州 450000)
礦山水文地質(zhì)條件分析是礦山資源開發(fā)利用的基礎(chǔ),也是設計運礦巷道的基礎(chǔ)依據(jù),對礦山安全建設起著重要的作用。因此,在開始礦山開采建設之前,需要對礦山水文地質(zhì)條件進行分析,及時查明礦山水文地質(zhì)條件,進而針對礦山水文地質(zhì)問題制定相應的治理措施[1]?;诖耍疚囊阅秤猩嘟饘俚V山為例,講述該礦山的水文地質(zhì)條件,并據(jù)此基礎(chǔ)相應的防治對策。
某有色多金屬礦床海拔高約1000m~1058m,相對高差一般為30m,最大高差約90m。礦區(qū)所處位置海拔相對較低,且相對高差較低,因此礦區(qū)地形切割也較小,屬于淺切割區(qū)域。礦區(qū)山脊總體走向與區(qū)域構(gòu)造跡線一致,均呈北東東向展布。礦區(qū)屬于大陸性氣候,較為干燥、多風、降雨量極少,而蒸發(fā)量極大[3]。礦區(qū)地表水系以暫時性洪流水系為主,向礦區(qū)低洼地帶匯集。
礦區(qū)內(nèi)地下水類型較為簡單,其含水巖組也較單一。第四系沖洪積物零星展布于礦區(qū)溝谷及低洼地帶,未形成統(tǒng)一的含水層。基巖裂隙水的潛水水位埋深較深,約2387m,根據(jù)野外泉點調(diào)查資料顯示,單位涌水量約0.24ml/s·m,總體上屬于無水區(qū)域。地下水類型為Cl--Na+-Ca+型水,礦化硬度一般為12g/L,屬于鹽水。
礦區(qū)含水巖組較為單一,根據(jù)賦存特征可以劃分為兩類,一是沖積淤積砂礫石透水層組,二是基巖風化裂隙含水巖組[2]。礦區(qū)內(nèi)第四系不發(fā)育,主要以零星狀展布于礦區(qū)溝谷及低洼地帶,由于第四系出露面積較小且極為分散,導致第四系未能形成統(tǒng)一的含水層,加之礦區(qū)內(nèi)第四系沉積物厚度較小,難以形成較為穩(wěn)定的沖積淤積砂礫石含水層,因此,礦區(qū)內(nèi)第四系沖積淤積砂礫石為主要的透水層。
基巖風化裂隙水,礦區(qū)內(nèi)基巖裂隙水的潛水水位埋深約為2387m,根據(jù)泉點資料顯示,單位涌水量約0.24ml/s·m,總體上屬于無水區(qū)域。因此,礦區(qū)內(nèi)基巖風化裂隙水對礦體的開發(fā)影響不大。
根據(jù)前文可知,礦區(qū)內(nèi)第四系沖積淤積砂礫石層為礦區(qū)內(nèi)主要的透水層,而礦區(qū)內(nèi)地表水系以洪流水系為主,因此,礦區(qū)地下水的動態(tài)變化受大氣降雨控制明顯,具有地下水為變化隨大氣降雨變化而變化的特征,使得礦區(qū)地下水的潛水水位變化幅度較大,在降雨集中的時段內(nèi),地下水潛水的水位明顯升高,當處于枯水期時,地下水潛水的水位顯著降低。因此,礦區(qū)地下水水位的變化受大氣降雨影響明顯,具有明顯的周期性,即夏季水位變化幅度明顯高于冬季的水位變化。
根據(jù)礦區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn),礦區(qū)暫時性洪流主要從礦區(qū)由東向西徑流,地下水的形成與補給方式與區(qū)域補給方式一致,受地形控制和大氣降雨控制明顯。礦區(qū)地形地貌具有西低東高的特征,因此,礦區(qū)西側(cè)地下水受礦區(qū)東側(cè)地下水的補給。礦區(qū)屬于大陸性氣候區(qū),具有干燥、多風、降雨量少、蒸發(fā)量大的特征,因此,礦區(qū)地下水的排泄主要以地表蒸發(fā)為主,而以地下水向西潛流流出礦區(qū)外次之。
由上文可知,該有色多金屬礦區(qū)中礦體展布于1019m~200m之間,而井下最低排泄標高為1010m,因此,地下水對礦山的開發(fā)具有一定的影響。根據(jù)平硐等涌水點調(diào)查發(fā)現(xiàn),雖然地下深部具有涌水現(xiàn)象,但其涌水量極小,對礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用影響不大。根據(jù)上文所述可知,礦床充水來源主要有兩個方面,一是大氣降水,二是基巖裂隙水。研究區(qū)位于大陸性干旱氣候區(qū),年降雨量小而蒸發(fā)量大,因此,綜合分析認為地下水對礦產(chǎn)資源的開發(fā)有輕微的影響,不妨礙資源的開發(fā)利用。
根據(jù)前文可知,地下水對礦山資源的開發(fā)利用有輕微的影響作用,因此,為了防治地下水對礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用,可以加強以下幾個方面的治理工作。
地下水防治是礦山安全生產(chǎn)的基礎(chǔ),不同的礦山水文地質(zhì)條件存在較大差異,導致礦床充水因素存在差異,因此,在定制防治對策是必須了解地下水充水水源等規(guī)律。在進行開采之前,要對巷道涌水量進行預測,對于涌水量大的礦山,可以采用排水鉆孔等方式將地下水疏出,可以有效的的減少涌水、突水等災害。本文研究所涉及的有色多金屬礦山因坑道涌水量較小,因此,對礦山生產(chǎn)影響不大,可以采用坑道排水措施進行疏排。
礦區(qū)塌陷問題是礦山開采過程中普遍面臨的安全問題,主要誘導因素有三個方面:一是采礦活動形成采空區(qū),致使礦坑上覆巖層支撐力發(fā)生變化而引起塌陷;二是在疏出地下水資源的過程中致使含水層的賦水特征發(fā)生變化,導致巖層收縮而產(chǎn)生塌陷;三是巖溶區(qū)域因地下水過度抽取而導致塌陷[3]。對于前兩類塌陷而言,其發(fā)展較為緩慢,可以通過支護等方式進行支護,改變上覆臨空巖層受力特征;后者在巖溶區(qū)域較為常見,可以采用回填密封的方式進行處理。礦坑塌陷也是該礦山常見的災害之一,尤其是在礦坑斷裂破碎帶附近,加強支護工作是提高礦坑安全的基礎(chǔ)。
露天滑坡災害是礦山生產(chǎn)過程中常見的災害,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:一是深部開采導致上覆巖層受力狀況改變而引起地表滑坡;二是地表開采過程中,工作面設置不合理造成滑坡?;诔R娀抡T因,可以修建擋土墻、設置防滑樁等措施進行防治。此外還可以通過減小工作面邊坡角度,將坡面修建成臺階狀等方式治理。
綜上所述礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用對礦山周邊的工程地質(zhì)條件影響較大,對深部巖層的穩(wěn)定性影響也較大,地下采空區(qū)、過度抽取地下水等都可以誘導地表山體滑坡、地下塌陷等災害,不僅嚴重的威脅著礦山工作人員的安全和制約著礦山生產(chǎn)效率,還對礦山周邊的環(huán)境帶來了較大的破壞。因此,在礦山建設之前進行礦山水文地質(zhì)條件研究顯得尤為重要。本文以某有色多金屬礦山為研究對象,講述了水文地質(zhì)條件包含的研究內(nèi)容,并對常見礦山災害治理進行了簡要的分析,為提高礦山生產(chǎn)安全提供參考。