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摘要 ：我国矿产资源丰富多样，矿产的开采为我国的发展 带来了巨大的经济效益， 但在矿产资源开采的过程中， 引发一系 列的环境污染问题，其中受矿产开采影响最大的是矿区水文地 质的污染，本文的研究主要集中在矿区开采中普遍出现的基本 水文地质问题以及相应的水文地质特征引发的一系列矿区水害 现象， 根据上述内容对应地提出防治措施。多年的矿产资源开采 经验和水文地质材料显示，研究分析矿区的水文特征和地质条 件，有助于优化矿产资源开采工作和保护当地的水文地质， 对改善我国矿区水文环境具有重要的意义。
关键词 ：矿区,水文地质特征,防治技术
矿产资源是工业社会发展的重要基石，矿产安全合理有效 的开采是我国一直并要长期要求的，但由于矿井水文地质条件 的复杂性及其他的众多影响因素，造成矿井水文地质灾害的频 频发生，为了避免矿区水文灾害的发生，同时缩短矿区勘测时 间，提高矿区作业效率， 必须对矿区的水文地质特征进行分析。
1 矿区的水文地质特征
矿区的水文地质指的是在矿井的建设和生产开采过程中， 所属的矿产资源区及其附近一定区域内的矿床水文地理条件， 矿区的水文地质由矿区的地质所决定，水文地质决定着矿床的 充水情况和实际开采过程中的涌水量，也是决定着矿区开采中 的用于防、排水工作的重要依据，要研究矿区的水文情况，首先 要对地质的情况进行分析，矿区的地质条件具体分为以下三种 地质 ：
(1) 松散含、隔水层。该层一般由砂质黏土为主，具有孔隙， 一般包括 ：松散层空隙潜水含水层、风化基岩裂隙水含水层和 基岩裂隙承压水含水层。其主要矿物层位于地下水位以上， 矿区 的进水边界条件简单，水文资源的补充主要是地表水和地下水， 该层的特点是富水性差， 与区域强含水层或者地表水、地下水集中径流带的联系不密切。
(2) 砂岩裂隙含、隔水层。该层主要由细砂岩组成，也会存 在有石英质砂岩和粗砂岩等，一般存在于泥质岩和矿物岩之间，矿区的进水边界条件中等， 因此， 这层的富水性和砂岩裂隙的发育程度有关， 矿区内的砂岩裂隙一般发育程度不一， 因此富水性也不相同。
(3) 岩溶岩裂隙含水层。该层的组成主要有灰岩、泥岩，一 般位于地下水位以下，矿区的进水边界条件复杂，因此富水性强，水文的补给条件好， 与区域强含水层的联系密切。
上述矿区地质呈现出的水文特征主要有以下 ：
(1) 碎屑岩类裂纹隙水。在松散含、隔水层中形成的水文特 征为碎屑岩类裂纹隙水。该水文主要存在砂岩、碳质页岩、灰 岩、砾岩及矿层等岩石裂隙中， 以潜水形式存在特征为存在的地方结构松散， 厚度变化较大， 导水性相对较好。
(2) 岩溶含水层充水。因地下水和矿床岩溶含水层有着紧密 的联系， 矿床受岩溶层发育状态、岩溶缝隙及岩溶特性结构等因 素的影响， 会导致矿床地下水赋存情况存有明显差异， 再加上矿 山的矿层与岩溶之间， 也有着不同的层次区分， 导致岩溶富水情况和其充水水位受其影响十分显著。
(3) 其他基岩裂隙水。主要赋存于群灰岩、板岩、千枚岩、片 岩、片麻岩及火成岩、侵入岩裂隙中，呈潜水状态存在，岩石浅 部节理及构造裂隙发育，裂隙多为半张开状，泥质充填，含水性 及导水性较差， 水量贫乏， 水质较差， 矿化度低， 属微咸水。随深 度的增加， 裂隙发育程度减弱， 含水性及导水性进一步减弱。
本文中的地质概括与水文的概括是采用岩质划分，再根据 岩质当中的水文情况进行讨论，不同地区的岩土性质有所不同， 划分的方式也有所不同。
2 矿区的水文水源补充来源
矿区的水源补充来源于多种形式，一般地，众多的水文水源 补充根据其来源可以划分为以下 ：
(1) 自然降雨。自然降雨是地球上所有水文补充的最根本的 来源，是地表上的水分受太阳辐射作用自然蒸发后汇集到大气 中，受冷热对流等天气影响，受冷凝结成雨滴降落到矿区，为矿 区水文资源进行补充，该补充来源具有不稳定性和补充量不确定的特点。
(2) 地表水体汇集。地表水体汇集是指地面河流和地下河等因地势的流向， 对矿区的水文资源进行水源的补充， 这是水文水 源补充的常见形式， 该水文补充特点是持续性和波动性， 即可以 持续地为矿区水源进行补充， 但受环境影响和雨水、干旱天气影响较大。
(3) 层次的补充。受地质的沉积作用的影响，含水层与隔水 层相间存在， 形成多层结构的复合承压含水体。不同的隔水层和 含水层的富水性与透水性不相一致， 形成不同的压力， 各层之间 进行水源的相互流动形成的水源的补充。
3 矿区水文防治技术措施
矿区水文灾害防治技术是在分析水文地质条件、研究矿井 突水及其控制因素，对可能发生的突水灾害进行评价研究的基 础上，在可能的突水灾害发生区域利用技术手段进行科学合理 的治理。水文防治必须具备 3 个条件 ：一是丰富的地下水 ;二是 突水动力源 ;三是突水通道。在水文地质因素和人为的矿产开 采动力因素的共同作用下，将会影响这些条件的形成。因此，将 从上述几个方面来讲解水文防治技术措施。
针对构造水文地质条件复杂、矿物资源埋藏深、深部矿物资 源底板保护层薄、灰岩含水层富水的特点，留设安全防水柱、降 低底板含水层水头压力、减小采动对底板隔水层的影响是抑制 突水的根本途径。通过裂隙密集区及导水构造注浆封堵、工作面 底板预注浆加固改造、疏水降压回灌及深部地下水热能利用等 一系列手段， 对矿井突水进行防治。
3.1 保持巷道稳定性、设置禁采区及留设安全防水柱
分析矿区构造带断层和构造裂隙的发育情况，对可能存在 的充水威胁采取不同的应对措施 ：1) 为了保证矿井生产安全， 对穿过断陷带和影响带的开拓掘进巷道， 必须加强支护和维修， 保持其稳定性，防止集中异常抽冒 ;2) 对矿井下部矿层穿过断 陷带和影响带的开拓掘进巷道，应坚持“有疑必探、先探后掘” 的原则，保持巷道稳定性，防止动矿山压力和构造应力集中而 诱发构造裂隙带导入底板灰岩水的危害。3) 应把断陷带设置为 禁采区， 不布置采集工作面， 在禁采区两侧留设防水柱， 计算垂 直于构造异常带的剖面和南翼型通风轨道大巷剖面的防水柱和 防顶底板突水的岩柱，岩柱宽度取两者中的最大值作为禁采区 边界。
3.2 截流注浆加固防治技术
注浆加固是矿井水害防治最有效的技术之一，根据矿井的 水文地质条件以及水害类型， 通过专业的技术工程， 将骨料注入 到断裂带、含水层、陷落柱、钻孔等，使其凝结加固，让导水通 道不在导水，达到防治水的作用。充水通道有很多类型，例如 ：断层、原生节理、裂隙、冒落、导水裂隙带、导水钻孔的地质异 常体等。可通过注浆的方法来隔离水。在矿层开采过程中，顶、 底板岩性的强弱直接影响顶、底板是否突水，充分计算抗拉强 度、内聚力、内摩擦角等参数，分析属于岩层类型，选取通过注 浆加固。同时，也可以充填底板岩体中的节理、裂隙，防治开采 过程中承压水导升。采用截流注浆加固防治技术不仅减少了开 采过程中排水的费用， 减低了环境的污染， 而且有利于减少地下 水系统的破坏。
3.3 疏水降压防治技术。
疏水降压防治技术主要针对于矿井开采过程中，充水含水 层对矿井通水的影响。它通过专业的技术，对含水层进行降压， 降低含水层水源对矿物开采过程中水害的危险。疏水降压防治 技术主要存在两种方式，一种是降压，另一种是疏干。疏干是将 含水层的水位降低到开采工作面以下，达到防治含水层水进入 工作面的危险。疏干的防水通常适用于直接充水含水层。
疏干降压技术是运用抽放水将含水层水压降低到安全范围 内，防治水压过大破坏的顶板，而进入矿井。顶底板直接含水层 通常运用此方法来减少含水层的危害。疏水降压防治技术主要 对预先判定有水害威胁的含水层进行抽放水，从而减少水害的 威胁。当水位降低到安全范围， 满足正常区突水系数和构造破坏 区小于在安全值时， 即可停止抽放水。矿层底板含水层承压水水 压是底板突水的直接影响因素。对底板断裂破碎带含水层疏水 降压，可以降低底板突水危险。到目前为止，疏水降压技术是防 治底板突水比较有效的措施。
4 案例分析
A 矿区地理位置在XX 市XX 县的西北部，距离XX 县20km 左右。矿区内有南北两个生产矿井。矿区内交通便利，拥有多个 铁路、公路、水路交通枢纽，其中，铁路干线经过矿区，矿物开 采后可直上铁路，西有高铁线，东有货运线，南可通向湖泊，水 运可通过河流连通外海地区， 公路更是四通八达， 多条高速公路 纵横交错， 为矿区的开采提供了得天独厚的基础条件。
但矿区的地质条件不甚优越，矿区位于冲积平原，地势比较 平坦，地势标高在 +21m ~ +24m，总体趋势西北高、东南低，尤 其在两侧河流沿岸地势较低， 雨季容易发生内涝。矿区西侧有河 经过，河流连通外海，矿区的地表降水可经此渠道排放。去年水 位 +24.03m(闸上)，两岸筑有大堤， 最大堤距 3000m ~ 3500m， 右堤顶高 +26.61m， 左堤顶高 +27.11m。
通过勘察分析得出该矿区的地质信息有 ：
(1) 松散含、隔水层包含 ：①以现代风积沙为主，主要为中细沙及亚沙土，在河谷滩地和一些地势低洼地带有冲、洪积层， ②灰黄~灰褐色亚沙土及粉沙，均质、疏松、大孔隙度，③棕红色~紫红色粘土或砂质粘土， 夹钙质结核层， 含脊椎动物化石。
(2) 砂岩裂隙含、隔水层主要包含 ：①上部以紫红~暗紫色 泥岩、砂质泥岩为主，下部以紫红色中粗粒长石砂岩为主，②紫 杂~泥岩、砂质泥岩、砂岩，底部有时有砂砾岩，③浅灰到深灰 色砂岩及泥岩、砂质泥岩，含多层可采集矿产层，是盆地的主要含矿地层。
(3) 岩溶岩裂隙含水层主要包含 ：①浅棕黄色~黄褐色亚 粘土、亚沙土，夹粉土质沙层、古土壤层、钙质结核层，底部有 砾石层。②以灰白~灰绿色巨厚层状细中粒长石石英砂岩为主， 夹灰黑~蓝灰色泥岩、砂质泥岩，含薄矿物线，是含油地层。③褐红色~浅肉红色亚粘土、砾石层， 夹钙质结核层。
A矿区水文地质特征分析 ：
(1) 厚度与岩性。该含、隔水层由于古地貌形态的影响，跟 随古地貌形态的变化而变化，整体趋势从东南向西北逐渐变 厚。由上、中、下部的四个含水和四个隔水层组成。隔水层厚 0m ~ 47.50m，平均20m。岩性以固结粘土为主，局部夹有细砂。古地形的缺失部分， 没有隔水作用， 其余部分都有隔水效果。
(2) 富水性。根据A矿区矿井抽水试验资料可知，上含上段单位 涌水量0.437L/s ·m ~ 3.862L/s ·m，渗透系数3.11m/d ~ 9.54m/d， 导 水系数100.32m2/d ~ 546.48m2/d，水位标高2021m ~ 2163m， 上部含 水层富水性中等。为矿区主要供水水源。
A矿区充水水源及充水通道分析 ：
(1) 矿井充水水源。研究区的主要充水含水层(组) 包括两 部分，分别为松散下部含水层和砂岩裂隙含水层(组)。矿井充 水水源有以下几个方面 ：①松散中部含水层水。松散含、隔水层 中含水与砂岩裂隙含、隔水层下含水之间存在稳定的隔水层将 他们隔开，几乎没有水力联系，无法进行水文的补给。但可通过 主井、钻孔对矿井充水。在过往年度调查期间，共发生井筒 6 次 突水。松散含、隔水层中含水也是矿井充水的重要充水水源。② 松散下部含水层水的下渗作用。A矿区岩层与基岩直接接触，通 过基岩渗入补给，又因为距离可采集层较远，因此对矿坑充水 无直接影响。但在提高上限、缩小防水矿产柱开采情况下，其对 矿坑充水有一定的影响， 如不合理留设防水柱、顶板管理措施不 当，易造成矿区岩层工作面充水。③矿产砂岩裂隙含水层水。矿 产砂岩裂隙水主要是底板砂岩水， 没有补给水源的情况下， 出水时间较短，出水后较易疏干。井下出水主要表现形式为现淋滴 水 ;当回采过程中来压期间， 矿产砂岩水就会进去工作面。南侧 采区巷道掘进期间均受到矿产层间的砂岩水危害。④底板灰岩 水。矿产层距离灰岩较近， 当灰岩水头压力大大超过矿产底部岩 层允许承受的最大水压值，灰岩水就成为矿产底板直接充水水 源。从已有的资料表明，奥灰水补给太灰含水组，对矿井开采矿 产层产生安全威胁。⑤采空区积水。矿井范围内无小矿物分布 及小矿物水害威胁。已采采空区已大量积水， 正在回采的工作面 淤积一部分积水。但由于矿产工作面设计留设的阶段矿物柱较小，各采空区积水对附近的采掘工程有一定的安全隐患。
(2) 矿井充水通道 ：①断层。断层错动使基岩发生破裂，增 强了周围裂隙的富水性，断层不仅自身含水、导水。而且可以含 水层(组) 之间相互导通，向工作面充水，成为充水通道。一般 情况下，大断层形成淋水和涌水，很容易疏干。②原生节理、裂 隙。矿井内基岩节理、裂隙的发育，将上覆、下伏含水层(组) 联 系在一起形成导通， 协同矿产层的本身的水力联系， 就成为了矿 井的充水通道。③采矿冒落以及导水裂隙带。在开采矿产的过 程中， 形成了很多的采矿冒落裂隙和导水裂隙， 裂隙将含水层连 接在一起就形成了导水通道。④未封及封闭不良钻孔。未封及 封闭不良钻孔自身含水， 而且将各个含水层联系在一起， 给矿井 充水。当水压过大， 未封及钻孔就是矿井充水的通道。表 17 为顾桥矿的未封及封闭不良钻孔的详细情况。
(3) 水害预测 ：通过分析研究，A矿区内存在着影响地下水 划分的各个因素， 在研究区的表现差异较大。划分研究区内地表 汇水区、基岩易积水区、水流汇集区、富水较强区，进行叠加分 析，各区域叠加个数愈多， 其更易成为水害区。
5 结语
本文从水文地质特征的相关资料入手，分析矿区的地质、水 文条件和水文水源补充来源，重点分析应对矿区的水文防治技 术措施，最后通过一个典型的矿产案例进行水文地质特征的讲 解和有效分析，实时、精准的预测矿区中会发生地质灾害的位 置，并及时采取相应的措施防治，以此降低地质灾害发生的可 能。灾害的预测方法与防治手段，为矿业的勘探、开采开发提供 了有力的技术保证，保障作业安全的同时，提升了工作效率，确 保生产的有序进行。
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