矿山水文地质调查要点及注意事项分析论文

　　摘要：矿山开采作为我国矿产资源的重要来源，其开采质量关系着众多行业的发展及民众日常生活。为保证矿山开采有序开展，就需要注重水文地质调查。相关人员在进行水文地质调查时，能找出矿山开采存在的问题，并汇总各类难题，通过深入分析后，完成科学解决措施的制定，从而实现矿山的安全开采。鉴于此，文章重点论述了矿山水文地质调查要点及注意事项，并结合工程实例探讨了矿山水文地质调查问题及如何防治。

 

　　关键词：水文地质调查；矿山；地下水；含水层

 

　　我国地大物博，拥有着多样的地质条件，丰富的地下矿产资源。当前，探明储量的矿产资源超百种，其中锡、银、铜、铁及煤等矿产资源储量，均处于世界靠前位置。特别是迈入新世纪之后，我国地质勘察技术飞速发展，大幅提高了矿产资源开采技术水平，在保证社会各领域矿产资源需求下，向多个国家销售储量大的矿产资源，稳步促进着国民经济增长。然而，伴随矿产资源开采愈加频繁，国内一些矿山未重视水文地质调查的价值，因而出现了地质灾害，既带给矿山巨大的经济损失，也威胁着矿山从业者的生命安全。故此，具体分析矿山水文地质调查要点及注意事项，至关重要。

 

 

　　1.1有助于矿产开采效益的提升

 

　　进行矿山地质调查工作时，既要注重调查地质环境，也要注重报告审批工作，在确保其完善的前提下，全面调查矿山地质，以使水资源使用效率持续提升，有效避免矿产资源被腐蚀。并且，开展水文地质调查工作，有助于地下水防治成本的节约，实现矿产开采效益的提升，获得更为客观的经济效益。

 

 

　　1.2有助于调查工作精准度的提升

 

　　一些学者在分析水文地质工作特点时，注重研究地下水的变化、形成规律及运动等情况，也注重分析矿区地下水性质等内容，并于此前提下完成资源利用最优方案的制定。就水文地质调查实际工作情况而言，通常地下水的酸碱值较小，同时占据较多的为酸性成分，在此背景下矿产资源被腐蚀的程度会持续加深。此外，地下水发生相关运动之后，也会一定改变矿山结构，并且在压力作用下沉积岩运动会更为剧烈，如此就会较大程度影响到后期的调查工作。加强对水文地质情况的调查研究，则能更多掌握地下水变化程度、类型等信息，然后在这些信息的帮助下，科学探测地下水侵蚀性、排泄条件及径流，防止地下水影响到矿山地质调查工作及周围环境。

 

　　1.3有助于环境污染的减轻

 

　　地质调查是提高矿产开采作业水平的重要举措。有效开展水文地质调查工作，能使矿山地质调查工作有效性得到一定保障。并且，通过对水文地质变化情况的深入调查及分析，有助于施工人员采用更具科学性的手段，分析矿井开拓。

 

 

　　2.1地下水的水压

 

　　开展各项工程前，应全面分析该工程施工地点对应的地层和含水层情况。细致解析矿山地质调查的内容，然后向工程规划计划部门反馈地质调查工作所得数据，能够通过后续的多次研讨，找出合理的预防及解决手段，使未来工程开展中可能出现的问题及隐患得到良好处理。而在众多潜在问题中地下水的水位标高，是最为明显的一个数据，也最容易被调查出来。现实中地下水的水压情况，常常受到各个位置的地质情况影响，如地层温度、断裂及褶皱等。在自然环境未受种种灾害影响、破坏前，地下水水压几乎是恒定不变的。但在新世纪下，现代化进程持续加快，工程开展数量激增，因而在种种人为因素的干扰及影响下，也导致地下水水压不稳，特别是进行采矿工程时，需先分析开采地点的地下水情况，判断该区域地下水压稳定与否。同时要知道，地下水水压受人为因素影响会出现变化，而此种情况是极难避免的。所以，需要谨慎地选择开采地点，通过良好掌握矿区的隔水层、含水层的厚度和位置情况，能够较大程度避免在水压的影响下，工程项目效益不佳。

 

　　2.2地下水位的变化

 

　　除了地下水的水压，会给工程有序开展带来影响之外，频繁变动的地下水水位，也会诱发种种水文地质灾害。地下水水位的突然升高或下降，都会较大程度影响到项目工程。尤其是在雨季的时候，降水面积较大，水不断冲刷地层，使一些区域出现严重积水，进而出现地面坍塌的情况，而这带给采矿工作的威胁无疑是巨大的，很可能导致矿井、矿坑坍塌或是被淹。通常而言，地下水水位较为稳定，但其会在种种人为因素干扰下，出现不稳定的情况。尤其是伴随工程的持续推进，会出现非常频繁的施工活动，进而导致短时间内地下水位迅速下降或是上升。如此一来，则会较大程度影响到工程现场。在进行实际调查时，应做好施工区域周围水系、降水的全面了解，并对地下水水体的使用和排放做具体分析。

 

　　对地下水水体对工程施工的影响做综合考虑。如某矿区地质条件较为特殊，若矿山经常出现水文情况变化的情况，那么则很难保证工程的安全系数。同时，矿区地下岩土为吸水性极强的高岭石，若出现地下水位升高、降低的情况，土体便会于地层内部与水接触，进而给工作面的片帮、冒顶带来直接影响。水淋湿工作面之后，回采作业的难度会大大增加，掘进难度变大，并且在流水冲刷下反井底板基底社会变得不稳定，导致反井出现不均匀变形。还可能会冲击部分用作承重的土层，使得地质出现不稳定变化，土层上层结构出现浸水情况，降低工程的安全系数。2.3地下水的水质

 

　　地下水水质无疑与生态环境息息相关，也是诱发地质灾害的重要因素。如今全球饮用水资源愈加紧张，而地下水则是人们宝贵的饮用水源。若其受到污染，将会威胁整个人类的生存。所以，在进行矿山地质勘察工作的时候，不只要更多关注水压与水位的具体情况，也切不可忽视水质的问题。由于在开采作业的持续影响下，地下水会呈酸性，比如在开采高岭土矿的时候，会导致深埋于地下的还原性矿石在空气中长时间暴露，开采时水、氧气和矿石互相接触，矿石会出现氧化的情况，进而变为三价铁离子，然后水解为氢氧化铁，不断增加酸性。加上硫化物矿石，就会进一步加剧矿石地下水的酸性。

 

　　现如今，在治理矿山井下酸性水的时候，我们多坚持综合治理、防治结合、预防为主的原则。其中预防方法较多，如控制矿坑水补给源、地下水疏干系统、减少井下停留的时间等。诚然水质问题，并不会直接影响到工程进度与安全系数，但伴随建筑、冶金和采矿等诸多相关工程的持续发展，我们在判断工程价值的时候，依然不只关注其经济效益。应综合考虑社会、环境等多方面因素，竭力在保证效益的同时，减少对环境的伤害，降低各类水文地质危害问题的发生几率。

 

　　2.4前期的准备工作

 

　　复杂的地质条件，几乎是每个矿山都面临的难题，因此，水文地质调查的开展难以一帆风顺，并且，矿区地处偏远，也难以正常的运行各类探测设备。根据当前我国地质调查工作现状能得知，如果水文地质调查工作的有序开展，受矿山边坡变化幅度的较大影响，若具有较大幅度，后期则难以高效开展调查工作，因此，调查人员需对边坡面和边坡结构面的实际变化做仔细分析，从而能够采用更具合理性的方法展开调查。另外，如果调查人员忽视前期准备工作，也会导致后期矿山水文地质调查工作难度加大。所以，为了取得更为显著的调查效率与质量，水文地质调查人员应细致收集各数据信息，并进行良好整理，如此才能使调查工作的难度得以明显降低。

 

 

　　3.1工程背景

 

　　本次所选矿区，地貌属于丘陵地形，特点为东北低、西南高。原始地形坡度比较陡，部分地段地形坡度为50°，具有复杂的地质环境条件。矿区共有6.847hm2的损毁土地面积，损毁类型为挖损、污染和压占。结合矿区的实际地质环境，以及工程的开采方式及布局等，矿山进行开采作业，或是结束采矿后，都可能会出现地质灾害，或是导致地质灾害加剧，如采空区地面塌陷等。矿区地表出露侏罗纪地层，下伏为灰岩地层，此区属于裸露型岩溶，而地下水和支洞、洞体表面特征、地质构造、洞底堆积物等因素，与裸露型岩溶稳定性息息相关。该区岩溶稳定性不佳，是因为区内地表水与地下水的水动力具有较强联系，在进行采矿作业时，矿坑排水会将溶槽和溶洞内的堆积物带走，如此则可能导致岩溶出现地面塌陷的情况。若出现这一情况，则会给过往车辆及矿山道路形成严重威胁，甚至给山林、土地等资源带来一定程度的危害。

 

 

　　3.1.1矿床水文地质特征

 

　　基岩裂隙潜水含水层，包含二叠系下统、三叠系上统与侏罗系下统的矽卡岩、角岩、变质砂岩，属于矿体上部围岩。岩石坚硬、性脆，构造缝隙十分发育，断裂常出现滴水、淋水的情况，新鲜坚硬、裂隙不发育地段无重力水，其不具有均匀的富水性，在进行调查工作时发现严重的钻孔漏水，并存在坍孔、掉块的情况，水位埋深36.25m~163.2m，最大水位相差77.93m，平均含水层厚度为170.58m，泉涌量0.170L/s~0.870L/s，9.456L/s为最大。通过对泉水和小南山矿区坑道排水的观测，流量为0.114L/s~19.607L/s。20.25mg/L~38.86mg/L的矿化度，0.07L/s~0.709L/s的总硬度，属弱酸性水,PH值为5.1~5.9。该层接受大气降雨补给排于沟谷，或通过裂隙、断裂下渗，为灰岩裂隙溶洞含水层补给，该裂隙含水层为矿坑直接充水岩层之一。

 

　　断裂构造含水带，裂隙含水层间内的断裂为矿区规模较大的，拥有0.5m~30m的糜棱岩和构造角砾岩。受氧化等因素的影响，时常可见黑土角砾岩带，裂隙充填为铁质和泥质。虽然断裂带的富水性一般，但也发挥了导水的作用。

 

　　矿体底板埋藏有灰岩裂隙溶洞含水层，是矿坑重要的充水来源。此层具有发育的裂隙和溶洞，地表存在塌陷的情况，9.63%的空洞率，10.12%的岩溶率，溶洞充填砾砂粘土、黑土和稀泥，通常溶洞发育标高为-39.15m~113.26m，具有-240.94m的最大延深。平均78.86m的含水层厚度，钻孔揭露此含水层的时候，漏水严重，水位埋深高出矿体顶板，为107.46m~112.24m。富水性强，旱季涌水量为10.90L/s。

 

　　矿区东北角分布第四系孔隙潜水含水层，厚度在6m~49m。雨季有0.192L/s的泉水流量，接受大气降雨与地下径流下渗补给，水位埋深1m~10m，富水性弱。

 

　　3.1.2矿山开拓坑道水文情况

 

　　根据具体的观测记录，并结合灰岩裂隙溶洞含水层具有不确定因素与大气降雨变化，1800m3/d~2887m3/d为矿山实际地下排水量。开拓坑道过程中，岩石裂隙发育带与破碎带，存在淋雨状涌水，上层坑道通常经过施工下层坑道疏排水后，基本无水。

 

　　3.2矿区含水层情况分析

 

　　采矿工作的持续开展破坏了地下含水层，尤其是破坏了含水层结构，使地下含水层破坏、地下水水位下降等，均会影响到区域生产生活用水的水源。

 

　　3.2.1含水层结构破坏

 

　　结合矿区的开发方案，将会加长地下坑道，降至-137m的开采标高，增加巷道长度，形成较大的采空区面积，如此一来也会相应加大含水层结构的破坏面积。在溶洞和岩溶水的作用下，前期矿山开拓工程直接报废。为了避开下盘岩溶水的影响，经过多次安全审查后，把采掘工程安排至上盘围岩内。如果矿山后期出现不规范开采的情况，将会较大程度扰动下盘岩溶水，使采场灌入下盘上部岩溶水，进而一定破坏含水层结构，具有较为严重的影响。

 

　　3.2.2地下水水位下降

 

　　矿山开采坑道最大总涌水量据预测，为3458.6m3/d。因为矿体地下开采要展开抽排水，地下疏排水必然会降低矿区周围，特别是含水层水位，导致地下水为半疏干状态。伴随不断增加矿体的开采深度，深层含水层将会被更大深度、更大范围的揭露，进而需求更大的补给量，所以，浅层溶洞裂隙含水层地下水位会明显降低。

 

　　通过分析得知，0.2221km2为矿坑排水的最大影响面积，265m为矿坑排水最大等效影响半径，伴随开采巷道深度的增加，将会相应降低地下水位，-137m为最大降深标高。结合矿区水文地质特征，不规则椭圆为疏排水后地下水的降落漏洞形状。诱发降落漏洞的重要因素，便是疏干基岩裂隙水含水层，受疏干影响，会进一步降低地下含水层水位，影响程度为中等。

 

　　3.3水文地质调查问题的防治

 

　　3.3.1做好前期准备工作

 

　　在开展实际矿山水文地质调查工作之前，为了保证能够有序开展各项工作，调查人员应将相关准备工作落实到位，严格遵循国家相关标准、规定，以下为主要内容：一方面，根据矿区的地质情况，区域平均降雨量，以及具体气候条件等信息数据，将调查工作技术规程确定下来，保证其合理性。同时，注重开展实地调查，旨在能对矿山区域的地质条件全面掌握，尤其是区域内含水层的实际分布范围。另一方面，深入全面分析上述种种资料，联系开采过程中地区的具体气候情况，和地下水的实际类型，精准预测开采中降水值的实际范围，并制定可行的应对策略。经过完善水文地质调查的准备工作，能使调查人员更深入掌握区域内的实际水文地质情况，进而保证后期勘察工作能够更有序开展。

 

　　3.3.2地表水的防治

 

　　矿山区域位置在山前的冲击平原，此种地形地貌情况，能够为排洪提供便利。在防治地表水的时候，为避免采区上部出现山洪或外部径流水的积聚，应注重排、截外部山坡径流水，进而有效减少地表水对地下的补给。排水、导水、截水为采用的主要措施。为截断坡面径流，于采区上部山坡修筑截水沟，以使采区地表净流量得以显著减少。为最大程度避免矿区积聚和滞留地表降水，应加强完善地表排水系统，降低地表水对地下的补给。最后，在岩移区域范围之外进行疏导地表降水，或是截排水沟的开挖，从而避免采区地表积水的情况出现。

 

　　3.3.3地下水的防治

 

　　在防治地下水时，采用了井下集中式机械排水的措施，具体内容如下：进行泵房与水仓的设置，将其设置在主斜井井底(-137m)车场的一侧。水仓与各采场相通的运输巷道，流水坡度保留3‰~5‰，-137m中段涌水自流汇入水仓。借助斜井水沟与泄水井等方式，把-108m、-75m中段汇水汇集到-137m水仓。在-137m水仓进行水泵地安装，借助提升斜井抽排到地表。将2条排水管安装在提升斜井，并于井口进行消防蓄水池的设置(200m3)，将地下水作为消防或生活供水。

 

　　3.3.4矿坑涌水的防治

 

　　由于矿山的开拓坑道无法自然排水，因此采取抽水泵抽排的措施。如今，在-75m中段、-50m坑道的专门施工集水区，分两段进行地下水的抽排。展开开采工作时，地表降水是治水的一项重点，避免地表水补给井下，就会相应减少矿坑用水，做好地表截水排水系统的改进完善，则能良好规避井下受地表水的影响。开采工作中出现破碎带、断裂的时候，可能会出现突水事故，对此要多加留意，建议采用先探后掘的方式进行防水。展开采掘时先进行水孔的打探，将隐伏水体查明，最大程度提高防治的针对性。总之，大部分矿体分布于矿区侵蚀基准面以上，矿坑正常涌水量＜3000m3/d，有着较为复杂的水文地质条件，若不注重相关方面，则会严重影响矿山建设。

 

　　3.3.5含水层破坏的治理

 

　　前文提到矿业活动会一定影响到含水层的结构，多数为采空区变形，进而造成顶板出现陷落，给含水层结构带来破坏。同时，井下抽排水会持续降低地下水位，进而出现枯竭、疏干的情况，一定程度污染地下水。建议采取如下几点措施：矿坑水处理之后，应按照环评报告，用于降水漏斗范围内林草的浇灌，尽可能避免出现地下水枯竭的情况；针对坑道涌水，可通过进行污水处理设施的修建，经过处理之后才可排放涌水；做好采空区废石回填、留设矿柱及采空区变形控制工作，以免由于采空区变形，给含水层结构形成破坏；注意动态监测地下水与矿坑涌水，若出现异常情况要立刻汇报，进行原因的探索，并据此展开有效的防治处理。

 

　　4结语

 

　　总之，矿山开采作为我国矿产资源的重要来源，其开采质量关系着众多行业的发展及民众日常生活。通过科学的水文地质调查，能对现场的具体水文环境和变化情况做到深度、全面掌握，进而能在具体施工中采用更为合理、针对性强的施工管理方法及技术，最大限度降低安全事故的发生几率，保证工程的质量和施工人员的人身安全。