郭金山，聶龍敏，呂 鑫

我國地大物博，擁有著多樣的地質(zhì)條件，豐富的地下礦產(chǎn)資源。當(dāng)前，探明儲量的礦產(chǎn)資源超百種，其中錫、銀、銅、鐵及煤等礦產(chǎn)資源儲量，均處于世界靠前位置。特別是邁入新世紀(jì)之后，我國地質(zhì)勘察技術(shù)飛速發(fā)展，大幅提高了礦產(chǎn)資源開采技術(shù)水平，在保證社會各領(lǐng)域礦產(chǎn)資源需求下，向多個國家銷售儲量大的礦產(chǎn)資源，穩(wěn)步促進著國民經(jīng)濟增長。然而，伴隨礦產(chǎn)資源開采愈加頻繁，國內(nèi)一些礦山未重視水文地質(zhì)調(diào)查的價值，因而出現(xiàn)了地質(zhì)災(zāi)害，既帶給礦山巨大的經(jīng)濟損失，也威脅著礦山從業(yè)者的生命安全。故此，具體分析礦山水文地質(zhì)調(diào)查要點及注意事項，至關(guān)重要。

1 礦山水文地質(zhì)調(diào)查的重要性

1.1 有助于礦產(chǎn)開采效益的提升

進行礦山地質(zhì)調(diào)查工作時，既要注重調(diào)查地質(zhì)環(huán)境，也要注重報告審批工作，在確保其完善的前提下，全面調(diào)查礦山地質(zhì)，以使水資源使用效率持續(xù)提升，有效避免礦產(chǎn)資源被腐蝕。并且，開展水文地質(zhì)調(diào)查工作，有助于地下水防治成本的節(jié)約，實現(xiàn)礦產(chǎn)開采效益的提升，獲得更為客觀的經(jīng)濟效益。

1.2 有助于調(diào)查工作精準(zhǔn)度的提升

一些學(xué)者在分析水文地質(zhì)工作特點時，注重研究地下水的變化、形成規(guī)律及運動等情況，也注重分析礦區(qū)地下水性質(zhì)等內(nèi)容，并于此前提下完成資源利用最優(yōu)方案的制定。就水文地質(zhì)調(diào)查實際工作情況而言，通常地下水的酸堿值較小，同時占據(jù)較多的為酸性成分，在此背景下礦產(chǎn)資源被腐蝕的程度會持續(xù)加深。此外，地下水發(fā)生相關(guān)運動之后，也會一定改變礦山結(jié)構(gòu)，并且在壓力作用下沉積巖運動會更為劇烈，如此就會較大程度影響到后期的調(diào)查工作。加強對水文地質(zhì)情況的調(diào)查研究，則能更多掌握地下水變化程度、類型等信息，然后在這些信息的幫助下，科學(xué)探測地下水侵蝕性、排泄條件及徑流，防止地下水影響到礦山地質(zhì)調(diào)查工作及周圍環(huán)境。

1.3 有助于環(huán)境污染的減輕

地質(zhì)調(diào)查是提高礦產(chǎn)開采作業(yè)水平的重要舉措。有效開展水文地質(zhì)調(diào)查工作，能使礦山地質(zhì)調(diào)查工作有效性得到一定保障。并且，通過對水文地質(zhì)變化情況的深入調(diào)查及分析，有助于施工人員采用更具科學(xué)性的手段，分析礦井開拓。

2 礦山水文地質(zhì)調(diào)查的要點及注意事項

2.1 地下水的水壓

開展各項工程前，應(yīng)全面分析該工程施工地點對應(yīng)的地層和含水層情況。細致解析礦山地質(zhì)調(diào)查的內(nèi)容，然后向工程規(guī)劃計劃部門反饋地質(zhì)調(diào)查工作所得數(shù)據(jù)，能夠通過后續(xù)的多次研討，找出合理的預(yù)防及解決手段，使未來工程開展中可能出現(xiàn)的問題及隱患得到良好處理。而在眾多潛在問題中地下水的水位標(biāo)高，是最為明顯的一個數(shù)據(jù)，也最容易被調(diào)查出來。現(xiàn)實中地下水的水壓情況，常常受到各個位置的地質(zhì)情況影響，如地層溫度、斷裂及褶皺等。在自然環(huán)境未受種種災(zāi)害影響、破壞前，地下水水壓幾乎是恒定不變的。但在新世紀(jì)下，現(xiàn)代化進程持續(xù)加快，工程開展數(shù)量激增，因而在種種人為因素的干擾及影響下，也導(dǎo)致地下水水壓不穩(wěn)，特別是進行采礦工程時，需先分析開采地點的地下水情況，判斷該區(qū)域地下水壓穩(wěn)定與否。同時要知道，地下水水壓受人為因素影響會出現(xiàn)變化，而此種情況是極難避免的。所以，需要謹慎地選擇開采地點，通過良好掌握礦區(qū)的隔水層、含水層的厚度和位置情況，能夠較大程度避免在水壓的影響下，工程項目效益不佳。

2.2 地下水位的變化

除了地下水的水壓，會給工程有序開展帶來影響之外，頻繁變動的地下水水位，也會誘發(fā)種種水文地質(zhì)災(zāi)害。地下水水位的突然升高或下降，都會較大程度影響到項目工程。尤其是在雨季的時候，降水面積較大，水不斷沖刷地層，使一些區(qū)域出現(xiàn)嚴(yán)重積水，進而出現(xiàn)地面坍塌的情況，而這帶給采礦工作的威脅無疑是巨大的，很可能導(dǎo)致礦井、礦坑坍塌或是被淹。通常而言，地下水水位較為穩(wěn)定，但其會在種種人為因素干擾下，出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。尤其是伴隨工程的持續(xù)推進，會出現(xiàn)非常頻繁的施工活動，進而導(dǎo)致短時間內(nèi)地下水位迅速下降或是上升。如此一來，則會較大程度影響到工程現(xiàn)場。在進行實際調(diào)查時，應(yīng)做好施工區(qū)域周圍水系、降水的全面了解，并對地下水水體的使用和排放做具體分析。

對地下水水體對工程施工的影響做綜合考慮。如某礦區(qū)地質(zhì)條件較為特殊，若礦山經(jīng)常出現(xiàn)水文情況變化的情況，那么則很難保證工程的安全系數(shù)。同時，礦區(qū)地下巖土為吸水性極強的高嶺石，若出現(xiàn)地下水位升高、降低的情況，土體便會于地層內(nèi)部與水接觸，進而給工作面的片幫、冒頂帶來直接影響。水淋濕工作面之后，回采作業(yè)的難度會大大增加，掘進難度變大，并且在流水沖刷下反井底板基底社會變得不穩(wěn)定，導(dǎo)致反井出現(xiàn)不均勻變形。還可能會沖擊部分用作承重的土層，使得地質(zhì)出現(xiàn)不穩(wěn)定變化，土層上層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)浸水情況，降低工程的安全系數(shù)。

2.3 地下水的水質(zhì)

地下水水質(zhì)無疑與生態(tài)環(huán)境息息相關(guān)，也是誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的重要因素。如今全球飲用水資源愈加緊張，而地下水則是人們寶貴的飲用水源。若其受到污染，將會威脅整個人類的生存。所以，在進行礦山地質(zhì)勘察工作的時候，不只要更多關(guān)注水壓與水位的具體情況，也切不可忽視水質(zhì)的問題。由于在開采作業(yè)的持續(xù)影響下，地下水會呈酸性，比如在開采高嶺土礦的時候，會導(dǎo)致深埋于地下的還原性礦石在空氣中長時間暴露，開采時水、氧氣和礦石互相接觸，礦石會出現(xiàn)氧化的情況，進而變?yōu)槿齼r鐵離子，然后水解為氫氧化鐵，不斷增加酸性。加上硫化物礦石，就會進一步加劇礦石地下水的酸性。

現(xiàn)如今，在治理礦山井下酸性水的時候，我們多堅持綜合治理、防治結(jié)合、預(yù)防為主的原則。其中預(yù)防方法較多，如控制礦坑水補給源、地下水疏干系統(tǒng)、減少井下停留的時間等。誠然水質(zhì)問題，并不會直接影響到工程進度與安全系數(shù)，但伴隨建筑、冶金和采礦等諸多相關(guān)工程的持續(xù)發(fā)展，我們在判斷工程價值的時候，依然不只關(guān)注其經(jīng)濟效益。應(yīng)綜合考慮社會、環(huán)境等多方面因素，竭力在保證效益的同時，減少對環(huán)境的傷害，降低各類水文地質(zhì)危害問題的發(fā)生幾率。

2.4 前期的準(zhǔn)備工作

復(fù)雜的地質(zhì)條件，幾乎是每個礦山都面臨的難題，因此，水文地質(zhì)調(diào)查的開展難以一帆風(fēng)順，并且，礦區(qū)地處偏遠，也難以正常的運行各類探測設(shè)備。根據(jù)當(dāng)前我國地質(zhì)調(diào)查工作現(xiàn)狀能得知，如果水文地質(zhì)調(diào)查工作的有序開展，受礦山邊坡變化幅度的較大影響，若具有較大幅度，后期則難以高效開展調(diào)查工作，因此，調(diào)查人員需對邊坡面和邊坡結(jié)構(gòu)面的實際變化做仔細分析，從而能夠采用更具合理性的方法展開調(diào)查。另外，如果調(diào)查人員忽視前期準(zhǔn)備工作，也會導(dǎo)致后期礦山水文地質(zhì)調(diào)查工作難度加大。所以，為了取得更為顯著的調(diào)查效率與質(zhì)量，水文地質(zhì)調(diào)查人員應(yīng)細致收集各數(shù)據(jù)信息，并進行良好整理，如此才能使調(diào)查工作的難度得以明顯降低。

3 工程實例

3.1 工程背景

本次所選礦區(qū)，地貌屬于丘陵地形，特點為東北低、西南高。原始地形坡度比較陡，部分地段地形坡度為50°，具有復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境條件。礦區(qū)共有6.847hm2的損毀土地面積，損毀類型為挖損、污染和壓占。結(jié)合礦區(qū)的實際地質(zhì)環(huán)境，以及工程的開采方式及布局等，礦山進行開采作業(yè)，或是結(jié)束采礦后，都可能會出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害，或是導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害加劇，如采空區(qū)地面塌陷等。礦區(qū)地表出露侏羅紀(jì)地層，下伏為灰?guī)r地層，此區(qū)屬于裸露型巖溶，而地下水和支洞、洞體表面特征、地質(zhì)構(gòu)造、洞底堆積物等因素，與裸露型巖溶穩(wěn)定性息息相關(guān)。該區(qū)巖溶穩(wěn)定性不佳，是因為區(qū)內(nèi)地表水與地下水的水動力具有較強聯(lián)系，在進行采礦作業(yè)時，礦坑排水會將溶槽和溶洞內(nèi)的堆積物帶走，如此則可能導(dǎo)致巖溶出現(xiàn)地面塌陷的情況。若出現(xiàn)這一情況，則會給過往車輛及礦山道路形成嚴(yán)重威脅，甚至給山林、土地等資源帶來一定程度的危害。

3.1.1 礦床水文地質(zhì)特征

基巖裂隙潛水含水層，包含二疊系下統(tǒng)、三疊系上統(tǒng)與侏羅系下統(tǒng)的矽卡巖、角巖、變質(zhì)砂巖，屬于礦體上部圍巖。巖石堅硬、性脆，構(gòu)造縫隙十分發(fā)育，斷裂常出現(xiàn)滴水、淋水的情況，新鮮堅硬、裂隙不發(fā)育地段無重力水，其不具有均勻的富水性，在進行調(diào)查工作時發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的鉆孔漏水，并存在坍孔、掉塊的情況，水位埋深36.25m～163.2m，最大水位相差77.93m，平均含水層厚度為170.58m，泉涌量0.170L/s～0.870L/s，9.456L/s為最大。通過對泉水和小南山礦區(qū)坑道排水的觀測，流量為0.114L/s～19.607L/s。20.25mg/L～38.86mg/L的礦化度，0.07L/s～0.709L/s的總硬度，屬弱酸性水,PH值為5.1～5.9。該層接受大氣降雨補給排于溝谷，或通過裂隙、斷裂下滲，為灰?guī)r裂隙溶洞含水層補給，該裂隙含水層為礦坑直接充水巖層之一。

斷裂構(gòu)造含水帶，裂隙含水層間內(nèi)的斷裂為礦區(qū)規(guī)模較大的，擁有0.5m～30m的糜棱巖和構(gòu)造角礫巖。受氧化等因素的影響，時?？梢姾谕两堑[巖帶，裂隙充填為鐵質(zhì)和泥質(zhì)。雖然斷裂帶的富水性一般，但也發(fā)揮了導(dǎo)水的作用。

礦體底板埋藏有灰?guī)r裂隙溶洞含水層，是礦坑重要的充水來源。此層具有發(fā)育的裂隙和溶洞，地表存在塌陷的情況，9.63%的空洞率，10.12%的巖溶率，溶洞充填礫砂粘土、黑土和稀泥，通常溶洞發(fā)育標(biāo)高為-39.15m～113.26m，具有-240.94m的最大延深。平均78.86m的含水層厚度，鉆孔揭露此含水層的時候，漏水嚴(yán)重，水位埋深高出礦體頂板，為107.46m～112.24m。富水性強，旱季涌水量為10.90L/s。

礦區(qū)東北角分布第四系孔隙潛水含水層，厚度在6m～49m。雨季有0.192L/s的泉水流量，接受大氣降雨與地下徑流下滲補給，水位埋深1m～10m，富水性弱。

3.1.2 礦山開拓坑道水文情況

根據(jù)具體的觀測記錄，并結(jié)合灰?guī)r裂隙溶洞含水層具有不確定因素與大氣降雨變化，1800m3/d～2887m3/d為礦山實際地下排水量。開拓坑道過程中，巖石裂隙發(fā)育帶與破碎帶，存在淋雨狀涌水，上層坑道通常經(jīng)過施工下層坑道疏排水后，基本無水。

3.2 礦區(qū)含水層情況分析

采礦工作的持續(xù)開展破壞了地下含水層，尤其是破壞了含水層結(jié)構(gòu)，使地下含水層破壞、地下水水位下降等，均會影響到區(qū)域生產(chǎn)生活用水的水源。

3.2.1 含水層結(jié)構(gòu)破壞

結(jié)合礦區(qū)的開發(fā)方案，將會加長地下坑道，降至-137m的開采標(biāo)高，增加巷道長度，形成較大的采空區(qū)面積，如此一來也會相應(yīng)加大含水層結(jié)構(gòu)的破壞面積。在溶洞和巖溶水的作用下，前期礦山開拓工程直接報廢。為了避開下盤巖溶水的影響，經(jīng)過多次安全審查后，把采掘工程安排至上盤圍巖內(nèi)。如果礦山后期出現(xiàn)不規(guī)范開采的情況，將會較大程度擾動下盤巖溶水，使采場灌入下盤上部巖溶水，進而一定破壞含水層結(jié)構(gòu)，具有較為嚴(yán)重的影響。

3.2.2 地下水水位下降

礦山開采坑道最大總涌水量據(jù)預(yù)測，為3458.6m3/d。因為礦體地下開采要展開抽排水，地下疏排水必然會降低礦區(qū)周圍，特別是含水層水位，導(dǎo)致地下水為半疏干狀態(tài)。伴隨不斷增加礦體的開采深度，深層含水層將會被更大深度、更大范圍的揭露，進而需求更大的補給量，所以，淺層溶洞裂隙含水層地下水位會明顯降低。

通過分析得知，0.2221km2為礦坑排水的最大影響面積，265m為礦坑排水最大等效影響半徑，伴隨開采巷道深度的增加，將會相應(yīng)降低地下水位，-137m為最大降深標(biāo)高。結(jié)合礦區(qū)水文地質(zhì)特征，不規(guī)則橢圓為疏排水后地下水的降落漏洞形狀。誘發(fā)降落漏洞的重要因素，便是疏干基巖裂隙水含水層，受疏干影響，會進一步降低地下含水層水位，影響程度為中等。

3.3 水文地質(zhì)調(diào)查問題的防治

3.3.1 做好前期準(zhǔn)備工作

在開展實際礦山水文地質(zhì)調(diào)查工作之前，為了保證能夠有序開展各項工作，調(diào)查人員應(yīng)將相關(guān)準(zhǔn)備工作落實到位，嚴(yán)格遵循國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定，以下為主要內(nèi)容：一方面，根據(jù)礦區(qū)的地質(zhì)情況，區(qū)域平均降雨量，以及具體氣候條件等信息數(shù)據(jù)，將調(diào)查工作技術(shù)規(guī)程確定下來，保證其合理性。同時，注重開展實地調(diào)查，旨在能對礦山區(qū)域的地質(zhì)條件全面掌握，尤其是區(qū)域內(nèi)含水層的實際分布范圍。另一方面，深入全面分析上述種種資料，聯(lián)系開采過程中地區(qū)的具體氣候情況，和地下水的實際類型，精準(zhǔn)預(yù)測開采中降水值的實際范圍，并制定可行的應(yīng)對策略。經(jīng)過完善水文地質(zhì)調(diào)查的準(zhǔn)備工作，能使調(diào)查人員更深入掌握區(qū)域內(nèi)的實際水文地質(zhì)情況，進而保證后期勘察工作能夠更有序開展。

3.3.2 地表水的防治

礦山區(qū)域位置在山前的沖擊平原，此種地形地貌情況，能夠為排洪提供便利。在防治地表水的時候，為避免采區(qū)上部出現(xiàn)山洪或外部徑流水的積聚，應(yīng)注重排、截外部山坡徑流水，進而有效減少地表水對地下的補給。排水、導(dǎo)水、截水為采用的主要措施。為截斷坡面徑流，于采區(qū)上部山坡修筑截水溝，以使采區(qū)地表凈流量得以顯著減少。為最大程度避免礦區(qū)積聚和滯留地表降水，應(yīng)加強完善地表排水系統(tǒng)，降低地表水對地下的補給。最后，在巖移區(qū)域范圍之外進行疏導(dǎo)地表降水，或是截排水溝的開挖，從而避免采區(qū)地表積水的情況出現(xiàn)。

3.3.3 地下水的防治

在防治地下水時，采用了井下集中式機械排水的措施，具體內(nèi)容如下：進行泵房與水倉的設(shè)置，將其設(shè)置在主斜井井底（-137m）車場的一側(cè)。水倉與各采場相通的運輸巷道，流水坡度保留3‰～5‰，-137m中段涌水自流匯入水倉。借助斜井水溝與泄水井等方式，把-108m、-75m中段匯水匯集到-137m水倉。在-137m水倉進行水泵地安裝，借助提升斜井抽排到地表。將2條排水管安裝在提升斜井，并于井口進行消防蓄水池的設(shè)置（200m3），將地下水作為消防或生活供水。

3.3.4 礦坑涌水的防治

由于礦山的開拓坑道無法自然排水，因此采取抽水泵抽排的措施。如今，在-75m中段、-50m坑道的專門施工集水區(qū)，分兩段進行地下水的抽排。展開開采工作時，地表降水是治水的一項重點，避免地表水補給井下，就會相應(yīng)減少礦坑用水，做好地表截水排水系統(tǒng)的改進完善，則能良好規(guī)避井下受地表水的影響。開采工作中出現(xiàn)破碎帶、斷裂的時候，可能會出現(xiàn)突水事故，對此要多加留意，建議采用先探后掘的方式進行防水。展開采掘時先進行水孔的打探，將隱伏水體查明，最大程度提高防治的針對性?？傊蟛糠值V體分布于礦區(qū)侵蝕基準(zhǔn)面以上，礦坑正常涌水量＜3000m3/d，有著較為復(fù)雜的水文地質(zhì)條件，若不注重相關(guān)方面，則會嚴(yán)重影響礦山建設(shè)。

3.3.5 含水層破壞的治理

前文提到礦業(yè)活動會一定影響到含水層的結(jié)構(gòu)，多數(shù)為采空區(qū)變形，進而造成頂板出現(xiàn)陷落，給含水層結(jié)構(gòu)帶來破壞。同時，井下抽排水會持續(xù)降低地下水位，進而出現(xiàn)枯竭、疏干的情況，一定程度污染地下水。建議采取如下幾點措施：礦坑水處理之后，應(yīng)按照環(huán)評報告，用于降水漏斗范圍內(nèi)林草的澆灌，盡可能避免出現(xiàn)地下水枯竭的情況；針對坑道涌水，可通過進行污水處理設(shè)施的修建，經(jīng)過處理之后才可排放涌水；做好采空區(qū)廢石回填、留設(shè)礦柱及采空區(qū)變形控制工作，以免由于采空區(qū)變形，給含水層結(jié)構(gòu)形成破壞；注意動態(tài)監(jiān)測地下水與礦坑涌水，若出現(xiàn)異常情況要立刻匯報，進行原因的探索，并據(jù)此展開有效的防治處理。

4 結(jié)語

總之，礦山開采作為我國礦產(chǎn)資源的重要來源，其開采質(zhì)量關(guān)系著眾多行業(yè)的發(fā)展及民眾日常生活。通過科學(xué)的水文地質(zhì)調(diào)查，能對現(xiàn)場的具體水文環(huán)境和變化情況做到深度、全面掌握，進而能在具體施工中采用更為合理、針對性強的施工管理方法及技術(shù)，最大限度降低安全事故的發(fā)生幾率，保證工程的質(zhì)量和施工人員的人身安全。