SCI论文（www.lunwensci.com）
摘要 ：随着现代矿山开采事业的快速发展，其水文地 质勘察工作迎来崭新局面， 对勘察技术方法的优化运用提 出了更高要求，理应总结探讨相关方法策略，提升勘察工 作质效。基于此，本文首先介绍了水文地质勘察的重要性 和评价内容，分析了矿区水文地质环境对采矿安全的影 响，提出了水文地质勘察中难点问题与优化对策。最后结 合相关实践经验， 简要探讨了地面核磁共振技术在水文地 质勘察中的应用， 阐述了个人的观点。
关键词 ：矿山开采,水文地质勘察,现状,策略
伴随经济发展活力逐步增强，对于矿山水文地质勘察 的实效性要求提高。当前形势下，有必要立足矿山开采工 作实际需求，创新水文地质勘察工作技术方法，拓展延伸 水文地质勘察评价内容， 积极有效引入更加先进的技术方 法， 以全面保证水文地质勘察效果。
1 水文地质勘察的重要性和评价内容
1.1 重要性
水文地质勘察是工程设计的关键环节，可根据实际勘 察结果，优化工程设计图纸等文件资料，以显著增强工程 结构稳定性， 有针对性地规避工程推进过程中可能出现的 各类潜在风险。近年来，国家相关部门高度重视矿山水文 地质勘察工作模式的优化与创新， 在细化完善勘察标准规 范，改进勘察技术方法实施流程等方面制定并实施了诸多 具有导向性的政策策略， 为全面有效提升勘察数据的准确 性提供了基本遵循， 确保了工程施工环境的安全性。
1.2 水文地质评价的内容
在当前技术条件下，水文地质勘察评价的主要内容大 致可分为三个方面内容，一是勘察地下水位和流向等特 点，为矿山开采方案的形成提供依据 ;二是根据地下水 文变化情况，研判未来一段时期的变化趋向，研判矿山开 采中可能出现的土体软化或膨胀等状况， 进而制定符合实 际的防治策略， 消除矿坑边缘稳定性安全隐患 ;三是记录 矿山工程活动中的土壤和地基情况， 搜集整理水文变化资 料，优化矿山工程推进过程。
2 矿区水文地质环境对采矿安全的影响
2.1 造成矿区矿坑突水
受原有地质构造等要素影响，采矿过程中容易出现因 地下水水层变化而造成的矿区矿坑突水问题，降使大量地下水在坑内积聚，破坏矿坑的固有稳定状态，成为采矿 安全事故的重要诱因。对于特殊性较强的岩溶充水矿床而 言，更应该以水文地质勘察的最终结果为参考，定期对矿 坑范围进行排水， 避免因地下水扰动作用而影响地质力学 平衡。
2.2 矿区地面出现坍塌
纵观以往矿山开采实际，普遍存在矿区地面塌陷问 题，这与矿区水文地质环境具有直接关联，需要给予重 视。在部分条件下，矿区地质的主要构成成分为可溶性岩 石，其对地下水扰动作用的影响相对明显，容易出现包括 土层转移和土层松解等在内的多类型结构性变化， 随着受 力作用时间的延长， 最终导致矿区地面坍塌。
2.3 地面裂缝
地面裂缝问题是矿区生产作业中的常见问题，更是水 文地质作用凸显的重要方面。随着矿区矿坑排水作业的有 序推进，矿区生产范围内地下水水位下降，地面构造层中 的水压同步减小，破坏了地面土层的有效应力状态，进而 形成因土体沉降而出现的地面裂缝。地面裂缝的出现往往 伴有较强的张拉应力， 同时形成地面拱起。
2.4 打破矿区边坡稳定
在地下水水力流动作用影响下，矿区边坡的构造现状 可受到干扰与影响， 边坡岩体黏膜力等多项力学指标将出 现明显变化，降低边坡岩石抗剪力，成为矿区滑坡的重要 诱因。受此影响，矿区边坡失稳失衡后，滑坡灾害将阻断 矿区内生产运输路线，既会中断矿区正常生产进度，还会 造成经济损失和人员伤亡。
2.5 地表水影响
自然界范围内的水循环在特定条件下是相对稳定的， 若地下水位变化等受到影响， 则势必会对地表水产生一定 干扰，不利于水循环的整体稳定状态。在地表降水和坑道 积水等条件作用下， 地表水实际状态的调整控制难度系数 将更大， 不利于矿区生产作业安全进行。
3 矿山水文地质勘察中难点问题与优化对策
3.1 测绘难点与优化
在当前技术能力下，矿山水文地质勘察中的测绘布线 应在总体方向上与水文地质变化保持一致，但在实际操作 中却往往面临部分泉、井、钻孔或断裂带等，无形之中为 测绘布线工作的推进实施带来了较大难度。同时，矿山水文地质勘察范围广泛，对测绘布线工作具有严格要求，若 不注重实际作业中的灵活优化控制， 则势必会影响最终水 文地质勘察数据结果。对此，应对矿山矿区范围内的地质 地形状况进行全面调查分析， 掌握水文地质勘察测绘布线 作业的关键要点，按照最小单元尺寸数据要求，绘制形成 特定大小比例的勘察测绘地图。制定详细可行的水文地 质勘察测绘技术方案， 明确各个测绘环节与步骤的具体要 求，将测绘布线误差偏差控制在技术允许范围内。
3.2 物探技术应用难点与优化
物探技术在矿山水文地质勘察中始终发挥着不可替 代的关键角色， 对于全面获取目标范围内的水文地质数据 信息具有重要作用，是提升勘察成效的主流技术方法。在 实践中，物探技术的应用需根据矿山矿区范围特点，按照 差异性要求选定符合要求的物探方法， 但在选择过程中往 往会受到诸多客观要素影响， 更多情况下会通过现场试验 等方法确定具体测线方位和位置等信息。若技术人员对矿 山地质条件的分析不充分， 则势必难以形成更加精准有效 的测量极距、供电极距和电测剖面数等基础信息。对此， 应按照物探技术的基本应用要求， 合理配置物探技术应用 的各项装置，确保测线方向正确，避免潜在扰动性因素影 响， 以获取最为理想的勘察效果。
3.3 钻探技术难点与优化
现代钻探技术的创新发展与实践运用，为新时期矿山 水文地质勘察提供了更为灵活多变的技术工具， 使传统技 术条件下难以实现的勘察效果更具实现可能。在钻探技术 辅助下， 矿区区域范围内的水文地质条件可通过钻孔方式 获取，通过在目标范围内进行钻孔，可获取包括水化学特 征、岩性结构、富水性和埋藏条件等在内的多项水文地质 数据信息。该技术的应用需要针对矿区不同环境进行差异 化处理，注意区别不同布设方式的适用性，避免盲目照抄 照搬。以矿山区域山前冲洪积平原为例，钻探技术的不同 布设方法所获取到的含水层信息存在明显不同，这需要 科学掌握钻探点位， 在整体范围内优化点位数量和布局状 态。同时，可构建基于钻探数据的水文地质概念模型，直 观地描述矿山水文地质特点。
3.4 抽水试验技术难点与优化
在矿山水文地质勘察要求越来越高的趋势下，如何采 用科学有效的技术方法比对分析含水层富水性，向来都是 实践中的难点之一，也是业内广泛关注的重点问题。对此， 可采用抽水试验技术，将试验获取到的各类数据信息进行 比对分析，设定含水层富水性的基本数值，然后持续进行 抽水试验，将试验数据信息偏离幅度进行纵向比对，当超 出技术允许偏差值时，则表明水文地质风险较大。抽水试验技术的应用需注重试验过程的连续性，按照由浅到深的 顺序进行抽水，确保松散空隙含水层和裂隙含水层等均可 在试验范围内得以覆盖。此外，还应根据矿山矿区富水性 含水层的基本状态， 综合确定最大降深抽水试验方案。
4 矿山水文地质勘察中的关键技术问题
4.1 地下水的测量
(1)矿坑涌水量的预测。矿山水文地质勘察中矿坑用 水量预测的准确性与否，直接关系到矿山开采工作的整体 实效。通常情况下，若所预测出的矿坑涌水量与实际涌水 量偏差较大，则容易造成后期矿坑内部积水过多，不利于 安全作业， 甚至诱发形成淹井事故。在当前技术体系中， 矿 坑涌水量预测的方式方法主要包括水动力学法、水均衡法 和水文地质比拟法等，这些不同的预测方法具有不同的适 用条件与操作要求， 需要结合矿山基本特征予以综合择定。
(2)矿井涌水量的实测。矿山矿坑内的水量具有特定 变化规律，通过对矿井涌水量进行实测，可获取更加全面 的数据信息，为矿井突水控制、排水和防探水等工作开展 提供基础数据依据。一方面，可根据水沟水流速度测量涌 水量，即在矿井指定范围内测量流速，选择最为适宜的已 知过水断面数据，然后计算校核最终涌水量。另一方面， 可在水沟位置安设堰板测量涌水量，即堰测法，通过准确 设定堰板参数，利用公式计算实际矿井涌水量。此外，矿 井涌水量实测还可通过水仓水泵观测来实现。
4.2 矿山生产水文地质工作
矿山生产水文地质工作更多情况下对基础调查具有 较强以来，通过勘察详细数据信息，掌握矿山水文地质状 况，以科学布设矿山防治水工程，构造矿山生产作业的安 全屏障， 确保整体经济效益。
(1)矿床充水的自然因素。导致矿床充水的自然因素 多种多样，最为常见的为自然降水、地表流水和河流透水 等，对矿床造成的影响强弱有别。此外，矿床围岩性质和 岩层透水性等同样造成充水状况， 不利于矿山生产安全有 序进行。
(2)地下水害的治理。制定系统完善的矿山地下水害 治理方案，明确不同环节的具体治理操作要求，重点针对 矿井水源通道等，对未来一段时期的水害演变规律作出 预测，提高地下水害治理的实效性。根据矿井周边区域条 件，结合矿山范围内历史最高洪水水位数值，布设井巷 口，配合截水沟等排水设施，使矿区范围内的多余积水能 够顺利排出，以防止河渠水渗入其中。采用地表疏干法、 地下疏干法、明沟疏干法或联合疏干法等矿床疏干方法， 破除含水层渗透条件的束缚，充分容纳更多数量的地下水，提高治理效率。
(3)透水前的征兆及防水措施。研究表明，矿山生产 作业中井巷透水的征兆极为明显， 需要技术人员对此保持 密切观察或采用监测仪器设备进行监测， 以及时采取科学 有效的防水措施。比如，岩壁或顶板区域突然有大量水体 渗出，则表明矿井围岩的松散性增强，应根据专业技术要 求，做到探水前进。
(4)注浆堵水。注浆堵水是矿山生产水文地质工作的 重要构成内容， 其可采用到的具体介质类型包括硅酸盐类 型浆液和化学类型浆液等。无论是何种类型的介质，注浆 堵水作业方法均应根据矿山水文地质工作要求， 提前配置 性能完善的浆液，掺入特定数量的有机高分子化合物，以 增强浆液粘度， 形成更好的灌注条件。
4.3 地面河流的防渗方法
首先，可采用渗压计法，通过专业化测量装置，以连 续性的方式观测河水在特定区域范围内的渗透压力，根 据监测数据判断河流渗漏状态，实现对整个矿山范围内 水文条件的全面监测，进而提升河床和湖泊防渗效果。其 次，可采用地下水位观测法，即以河流或其他水体周边环 境为主要面向对象， 采用物探方法探测地表下的断裂构造 位置， 分析研判地表水断裂破碎带与地下水变化的水力关 系。提高地面河流防渗操作人员专业水平，科学运用包括 万用表和自记水位仪等仪器设备， 减少数据误差。
4.4 塌陷区水文地质工作
在多类型影响要素作用下，矿山生产作业区域难免出 现塌陷区，若不及时采取科学方法予以处理，则势必会放 大安全隐患系数。对此，应首先对塌陷区进行全面考察， 针对采区通往地表的天窗状况，分别采用导流堤法、防洪 排水沟法或预先疏干地表水法等进行处理， 将汇集在塌陷 区域内的多余积水尽快排出， 并在指定区域修建塌陷区防 洪排水沟，改变塌陷区地质地层的原有状态。加强对采空 区的强化管理，及时搜集矿区降水和井下排水基础数据， 形成更具针对性的防洪排水工程设计方案， 同时将巷道顶 板压力保持在合理条件下。
5 地面核磁共振技术在水文地质勘察中的应用
5.1 地面核磁共振技术特点
地面核磁共振技术是基于现代核磁感应技术衍生而 来的新型技术方法，属于地球物理新方法，其主要通过核 磁感应系统上，向勘察目标范围发射电流脉冲信号，根据 信号幅值、强度和持续时间等，判断矿山含水层的赋存状 态。从以往实践来看，地面核磁共振技术的直接性较强， 具有更高勘察效率， 可在更短时间内完成更多数量的勘察工作任务，且数据信息量丰富，具有较高分辨率，在矿山 水文地质勘察领域中具有理想发展前景。经过长期探索与 优化，地面核磁共振技术的应用更趋成熟，适用性明显增 强，可勘察目标范围内自由水含量高低，并通过模型化的 方式描述出来。
5.2 地面核磁共振数据处理
地面核磁共振技术向被测对象发出的探测信号首先 是脉冲信号，通过对相关数据进行识别和处理，可获取到 全面准确的地球物理数据，包括矿山含水层的深度、厚 度、含水量和平均孔隙等。在获取到地面核磁共振数据 后，应将其实际值与目标值进行纵向比对分析，当超出允 许偏离值后，则可发出预警信息，辅助技术人员及时调整 信号数据类型，修复数据偏差。根据地面核磁共振技术方 法测量到的信号初始振幅和初始相位等， 可通过反演得到 单位体积含水量多少以及含水层的导电性。在经过勘察数 据去粗的基础上， 可根据实测条件和技术参数等绘制矿山 水文地质数据模型， 构造脉冲矩阵。
5.3 地面核磁共振法的应用条件与影响因素
与其他类型的技术方法相类似，地面核磁共振技术的 应用同样会受到诸多因素影响，比如电磁干扰背景、电阻 率条件、介质电性条件和地貌类型等。因此，为增强地面 核磁共振技术应用的实效性， 应为其配置性能更加稳定可 靠的电磁噪声监测器等仪器， 以准确获取地下含水层顶板 埋深数据，增强抵御外部扰动因素干扰的能力。以含水层 上覆介质电阻率较大的状况为例， 地面核磁共振技术应用 中的信号离散性将会减弱，拟合曲线更具规则性，表明其 衰减能量影响趋于降低，具有良好找水效果，符合更高要 求的矿山水文地质勘察要求。
6 结语
综上所述，受技术方法、矿山类型与数据处理等要素 影响， 当前矿山水文地质勘察实践中依然存在诸多短板与 不足，束缚着水文地质勘察工作整体质效的优化提升。因 此，技术人员应摒弃传统陈旧的水文地质勘察工作思维限 制，建立健全基于全要素的勘察技术方法体系，精准把握 水文地质勘察的核心要点与内容， 科学处理勘察工作实践 中遇到的各类难题， 引入包括地面核磁共振在内的多类型 先进技术，为全面提升水文地质勘察质效奠定基础，为促 进现代矿山开采事业高质量发展贡献力量。
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/76494.html
