SCI论文（www.lunwensci.com）
摘要：矿山深部采空区的水文地质条件在很大程度上会影响矿物资源的开发和利用，因此，明确采空区的水文地质条件，才能在确保施工安全的同时，避免相关资源的浪费。而从企业的角度来看，要想确保采矿的安全、质量和效率，就应更为全面地掌握深部采空区的水文地质条件，进而通过技术的科学应用和有效发挥，来实现对开采情况的深入了解，这样不仅能够实现深部矿产资源的合理开发，还能最大程度地挖掘其的作用价值。基于此，本文以矿山深部开采的特征和面临的主要问题为切入点，来更深层次地分析矿山深部开采区的水文地质条件。
关键词：矿山；深部开采区；水文地质条件；分析
经济社会和人类社会的持续发展都需要矿产资源作为有力支撑。而对于矿山深部的开采区来说，随着开采深度的逐渐加大，所面临的工作难度会越来越高，应通过对水文地质条件的有效分析，来提高资源的利用率，从而通过逐步加深矿产资源的开发深度，来实现矿山的高效安全生产，进而通过对相关地质灾害的深入分析和了解，来为开采工作提供重要的参考资料。而如何安全有效地推进深部的开采活动，确保高强度的开采条件，已经成为了该领域急需探讨和解决的重点问题。
1矿山深部开采特征
在进行矿山的深部开采时，相关人员既需要明确矿层的分布情况，又要以此为依据来选择合适的开采方式，进而在满足企业采矿需求的同时，确保施工的实际效率、质量和安全。特别是对于深部开采区来说，环境的复杂性使得其对相关人员的操作和经验都有着较高的要求。而如果在此过程中某一个环节没有做好，就会成为安全事故发生的导火线。这就是为什么在进行开采工作时一定要做好通风以及环境处理等方面的工作。除此之外，在进行深部的开采工作时，还需要综合运用多种的开采技术和工艺，进而在立足于实际情况的基础上，通过多种技术的配合，来最大程度的确保施工的安全性，避免出现较大的安全事故。除此之外，在开采的过程中还应该通过管理机制的完善，安全意识的加强，来最大程度地确保深部开采区的综合效益，进而在立足于水文地质条件明确的情况下，来合理推进相关环节。
2矿山深部开采面临的主要问题
2.1矿压表现剧烈
在进行深部的开采工作时，在深度逐步增加的情况下，矿压也会不断加大，从而导致围岩出现变形问题。特别是对深部的开采区来说，围岩的变形增大，会使得巷道的工作面的稳定性变差，那么在矿压的逐步增大的过程中，就很容易引起冲击地压的问题，而这对于施工环境较为复杂的矿山来说，不仅会影响实际的工作效率，还会加大施工的风险性。以冲击地压来说，突发性、剧烈的破坏性是其非常显著的特征，而这种动力的变化现象会形成巨大的冲击作用，进而导致施工现场出现地下水瞬间喷发等问题。
2.2矿井突水及瓦斯涌出
在对矿山进行深部开采时，像矿井突水以及瓦斯涌出都是比较常见的问题，而不管出现哪一个现象，最终都会影响施工的安全性以及开采的实际效率。具体来说，深部开采区矿体所要承受的应力要更大一些，那么当其作用于地下水时，就会将其转为高承压水，而对于矿井岩土来说，气会因为相关的影响因素和扰动变得异常脆弱，因此，当岩体要面对高承压水的强烈冲击时，就会很容易发生突水事故。而在深部的开采工作中，还会广泛地分布着易燃气体，而其的主要成分就是甲烷。而易燃气体的含量与开采的深度有着非常密切的联系，也就是说，随着深度的增加，易燃气体也会随之上升，所以当瓦斯涌出的情况发生时，中毒、爆炸的问题就会接连而起。
2.3矿井高温及矿层自燃
随着开采深度的逐步加深，施工环境的温度也会不断升高，而面对这样的高温情况，会很容易引发矿层自燃。这是因为，首先，地热能热储量会随着深度的增加而越来越丰富。其次，在对矿山进行深部的开采工作时，整个过程中需要不断的进行通风储量，那么在通风的作用下，就会释放出一定的能量，进而导致施工环境温度升高。在实际的开采过程中，一定要严格把控作业的时间，并且对氧化释放的热量进行科学控制，以确保施工的安全性。而在此过程中需要注意的是，在矿体氧化的作用之下，其发生自燃的概率也会随之升高，所以相关人员一定要及时对这些热量进行有效驱散，以免因热量的集聚而出现矿层自燃的问题。
3矿山深部开采区的水文地质条件分析
3.1矿井含水岩组划分
在立足于矿井内的分布规律的基础上，根据岩石的组合以及其的特征，可以将矿井内的含水岩组分为三大类型。首先，是新生界松散含水岩组，而在立足于岩石分布规律的基础上，可以将其划分为两个隔水岩组和两个含水岩组。而隔水层的性能要更为突出一些，以灰绿色砂质粘土为主，而含水层的土质呈松散状，并以褐色粉细砂为主。其次，是含矿层砂岩裂隙含水岩组。而该岩组不管是含水砂岩还是含矿层位的分布，都是在泥质砂岩、泥岩和矿层之间，而且砂岩中原始裂隙也好，还是后生裂隙也好，都是不发育的，并且在整体上流量主要呈衰减趋势。最后，灰岩岩溶裂隙含水岩组。与其他含水层不同的是灰岩岩溶裂隙含水有着非常广泛的分布，而且根据相关的勘察结果可以发现，灰岩岩溶裂隙含水岩组，最为突出的一个特征就是裂隙发育得并不均匀，而这也使得该含水岩组在富水性上具有非常明显的差异性。而对于灰岩岩溶裂隙含水岩组来说，水位恢复的速度是比较缓慢的，而且与抽水试验之前的静止水位相比，恢复后的水位要更低一些，而这也直接表明了灰岩岩溶裂隙含水岩组径流并不十分通畅，并且存储量是含水量的主体。而如果对矿产资源过早地开发和利用，也会导致该含水岩组的水位不断下降。
3.2断层导(含)水特征
对于深部矿井来说，泥质岩屑是断层破碎带的主要填充物，不仅如此，比较明显的泥浆漏失现象也并未在钻孔中发现，而且根据抽水试验的结果可以得出对于深部断裂破碎带来说，其富水性并不是非常强，而且在整个实验的过程中，水位的恢复速度也是相对比较缓慢的，而这也直接表明了断裂破碎带的导水性能并不突出，而且径流也不十分通畅。除此之外，在立足于深部不同勘察区域的基础上，借助相关的调查，还能进一步明确，断裂破碎带不同部位富水性。总而言之，对于矿山深部开采区来说，导水性能差、富水性弱是断裂破碎带非常显著的特征。
3.3陷落柱导(含)水特征
在对矿物资源逐步的开发和利用的过程中，陷落柱构造会很容易会出现塌陷的问题，在通常情况下，应在立足于陷落柱形态的基础上，开明确其长轴展布的方向，进而在此基础上发现其与矿山深部开采区的展布形态是比较一致的，如果从垂直的方向来看，陷落柱主要呈现的是不规则的锥体形状。而根据相关的探测方法，可以明确灰岩与陷落柱外侧的矿层之间，水力的联系并不十分的明显，再加上灰岩中岩溶裂隙是不发育的，所以富水性也并不突出。而如果对该区域进行进一步的开采，那么在回填的过程中如果没有任何异常现象的发生，就可以得知，陷落柱的导水性并不是很好。
3.4地下水的补径排条件
3.4.1新生界松散含水岩组
通常情况下，在地浅表区域是新生界松散含水岩组所处的位置，其主要接受的补给主要来源于两方面，一方面，是地表水的垂直下渗，另一方面，则为大气降水。而除了这两个主要的补给源以外，新生界松散含水岩组还会接受河流的侧向补给，但是要在雨季河流水位上升的过程中来实现。由此可知，对于新生界松散含水岩组来说，其水位主要随着季节的变化而变化。而从新生界松散含水岩组的排泄途径来看，主要包含两种方式，一种是人工开采，另一种是蒸发。如果身处在干旱的季节时，那么工作人员一方面要做好河流的补给工作，另一方面还应通过人工开采的方式，来设置排水设施。
3.4.2含矿层砂岩裂隙含水岩组
在砂岩与泥岩之间是含矿层砂岩裂隙含水岩组所处的位置，正因如此，导致其与新生界松散含水岩组之间的水力关系并不明显，含矿层砂岩裂隙含水岩组与下伏的灰岩岩溶裂隙含水岩组之间的水力联系也并不明显，而这主要是源于泥质岩类的阻隔作用。通常情况下，对于上述的新生界松散含水岩组来说，砂砾含水层会位于其的底部，而且具有非常明显的风化特征，这就使得该岩组的补水方式，是通过风化带向含矿层砂岩含水岩组来进行，而人工采矿活动的排泄也是其主要采用的方式。
3.4.3灰岩岩溶裂隙含水岩组
在对岩岩溶裂隙含水岩组进行相关的研究和分析时，在经过抽水实验后，与最初的原始水位进行比较时，可以发现，其的水位下降是非常明显的，而这些也表明该含水岩组的径流不畅。与此同时，在进行深部资源的开采时，立足于地下水类型的基础上可以得知，以含矿层砂岩含水岩组的地下水是其的重要构成，而灰岩岩溶裂隙含水岩组的地下水并不是。而追根溯源主要是因为，在立足于深部井巷内部的基础上，灰岩的距离要更远一些，而这就是灰岩岩溶裂隙含水岩组中地下水无法径流排泄的主要原因。在对于深部资源进行开采时，不管是疏水降压措施的推进，还是对顶底板的泥浆加固，都会影响会灰岩岩溶裂隙含水岩组地下水的水位，进而导致其呈现下降趋势。总体来说，新生界松散含水岩组底部沙砾岩层是灰岩岩溶裂隙含水层主要接受的补给源，并且在此过程中该逐步形成了不太明显的水力联系，而在对浅层的矿层进行开采时，含矿层砂岩裂隙的水位会呈现下降趋势。
3.5矿井充水因素
3.5.1充水水源分析
在对矿井地下水的补给排条件进行相关的研究和分析时，可以明确矿井深部充水水源主要分为几大类。具体来说，首先将地表水、新生界松散含水岩组上补水以及大气降水划分为一个类型。而通过对其的深入研究可以发现，不管是地表水还是大气水乃至新生界松散含水岩组上部的水都是在岩层之上，而对于深部的矿层来说，主要是在厚层的新生界松散层之下。而新生界松散层与含矿层砂岩水之间之所以没有非常明显的水力联系，主要是因为松散层的隔水性能是非常突出的，从而导致中部隔水层存在，所以在开采的过程中并没有太大的影响，因此这一类型并不是矿井的充水水源。其次，我们将目光放到新生界松散含水岩组下部水上，由于其属于孔隙承压含水层，所以对于矿井来说其虽然不是直接的充水水源，但是却属于间接的充水水源。而如果在进行矿井的设计时，预留了相关尺寸的防水矿柱，就能够对新生界松散含水岩组下部水进行有效的阻断，以防止其冲入到矿井中。而根据相关的研究也可以判断新生界松散含水岩组下部水对整体的施工安全性也没有太大的影响。再次，是含矿层砂岩裂隙水。在对矿井进行相的开采工作时，最为直接的充水水源就是含矿层砂岩裂隙水，而且从初始的用水量来看，含矿层砂岩裂隙的地下水的容量都是比较大的，但是却能在非常短的时间内减少，直至疏干。而根据相应的抽水试验结果，可以进一步地证明，含矿层砂岩裂隙含水岩组不管是渗透性还是富水性都是比较弱的，而且地下水主要以静储量为主，所以并不会对整个开采的过程构成相应的威胁。最后，对于矿山深部的开采区来说，有时可能会在区域内形成一定的积水，所以这时就需要相关人员明确积水的范围，体积以及位置，进而通过全面的分析，来避免其对整个工程造成威胁。
3.5.2充水通道分析
在对矿床充水因素进行分析时，其中一个非常重要的途径就是充水通道，具体从以下几个方面来看。第一，在立足于地质调查结果的基础上，结合钻孔编录的成果，来明确矿井内断裂破碎带的性质和相关特征，比如导水性能不突出，富水性。不仅如此，其的含水层，还具有不均匀的特征。而通过这一系列的分析可知，矿井的主要充水通道并不是断裂破碎带。第二，原生裂隙。像泥岩、砂岩以及灰岩、泥质砂岩都是矿井内基岩的主要构成，而由于基岩裂隙较为发育，在立足于开采工作面的基础上，能够发现基岩中裂隙的发育也具有不均匀的特性，并且由于以顶、底板砂岩是以滴水、凝水为主，所以对于基岩来说，裂隙联连通性也是比较差的，因此矿井的主要充水通道也不是原生裂隙。第三，采动裂隙。对矿物资源进行开采工作时，通常顶板区域会形成裂缝带，而开采工作面的底板区域会形成底板破坏带，但是不管是哪一种，都属于采动裂隙。而从宏观的角度来看，其可以作为主要的导水构造，也就是说在对矿井内预留防水矿柱的基础上，在新生界松散含水岩组中，地下水进入矿井的这一过程可以实现有效地组织，并且在立足于矿井采场距离基岩面最小距离的基础上，也可以判断出采动裂隙并不是主要的充水通道。第四，封闭不良钻孔。对于有些矿井来说，在现阶段会存在几个封闭不良钻孔，而这就会使得钻孔会存在一定的含水，那么在其的有效加持下，就能够穿过各个含水层，从而使矿井充水，那么基于这一情况的基础上，在对矿山深部进行开采时，就会存在较大的安全威胁，特别是对于沟通矿层底部的灰岩岩溶裂隙含水层来说，对其的影响是非常大的。由此可知，封闭不良钻孔是矿井充水主要的通道之一。
3.5.3充水强度
有些矿山自投资开采以来，新生界松散含水岩组会出现相应的突水事故，但是时间都在最初的阶段，而且出水量较小。而在实际开采的工作中，井筒会借助冻结法的方式来确保质量，避免新生界松散含水岩组出现突水问题。与此同时，还可以通过对防水矿柱的预留，以及明确采场距离基岩的最小距离，来降低新生界松散含水层下部对矿井的影响。而对于含矿层砂岩水来说，在相关工作的推进之下，其的出水量会逐渐地降低，并趋于稳定。而由于灰岩岩溶裂隙水会在一定程度上影响矿层的开采，可以借助井上井下相结合的方式来明确其地水文地质条件，进而通过科学的区域治理，以及疏水降压工程的进一步推进，来实现有效地控制。同时，这也在一定程度上加大了工程的开展难度。另外，应进一步明确矿井采空区积水的范围、位置和积水量，进而通过超前的分析以及相应的预报、探放来降低其的不利影响。
4结语
对于矿山深部的开采区来说，其水文地质条件是相对比较复杂，再加上所涉及的含水岩组较多，因此相关工作的开展会具有一定难度。但是从目前的开展效果来看，所出现的突水事故并不多，所以只有掌握好矿山深部开采区的水文地质条件的变化规律，就能够对地下水的赋予规律以及补径排条件有着更深层次的了解，进而在此基础上强化施工的安全性，确保实际的开采效率。由此可知，水文地质条件的分析应被视为矿山深部开采工作的重要一环，而通过明确其的影响和危害，可以更好地开展相应的防范工作，通过相应的试验和研究，进而提高开采施工对地质灾害的防御能力。
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！ 文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/ligonglunwen/66421.html
