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摘要 ：本文系统阐述了深部水文地质勘查在大采深 金属矿山防治水中的重要性。首先，介绍了深部水文地质 勘查技术工作和水文地质引发矿山灾害分析 ；其次， 从评 价深部开采井巷围岩岩体质量和稳定性、对深部资源增 储、开采提供合理依据、对矿床开采技术条件的复杂性进 行评价等方面，阐明了深部水文地质勘查对大采深金属 矿山工程建设的重要性 ；最后， 从研判深部地下水含水系 统、流动系统、确定深部矿床充水水源与通道、验证含水 层的富水性与隔水层隔水性、查明岩溶、裂隙、构造向深 部空间展布、监测深部地下水位动态变化情况、提高深部 拟建中段涌水量计算准确性等方面， 深入探讨了深部水文 地质勘查对防治水工作的重要性。
关键词 ：水文地质勘查,大采深金属矿山,防治水,重要性
1 深部水文地质勘查技术工作概述
1.1 深部水文地质勘查的定义和目的
矿井水灾是矿井安全生产的主要问题，随着科学技术 的进步，矿井水灾的发生概率越来越小。深部水文地质勘 查是指在矿山采掘过程中， 对深层地下水文地质条件进行 详细的调查和分析工作， 以确保矿山生产安全和防治水工 作的有效开展。其目的主要有两个方面 ：一是了解矿区深 部地下水情况，确定可能存在的水源和水流路径，并制定 相应的防治水措施 ；二是预测和评价采掘对地下水环境 的影响，为科学规划和高效利用矿山资源提供数据支撑。 在大采深金属矿山开采过程中，随着采深的加深，地下水 位也相应下降、水压增大、水质变差等问题将逐渐凸显。 这些水文地质问题如果得不到妥善处理， 将会严重危及矿 山生产安全，甚至导致灾害事故的发生。因此，通过深部 水文地质勘查技术的应用， 可以全面了解矿山地下水环境 的特点和变化趋势，及时发现潜在的水害隐患，并制定合 理的防治水方案， 最终实现可持续发展的目标。
1.2 深部水文地质勘查的技术方法与手段
深部水文地质勘查是一项综合性的工程技术，其方法 和流程涉及多个学科领域，包括水文地质学、岩石力学、 地球物理、地球化学、数值模拟等。
首先，对采矿区域进行现场勘查， 获取有关地质构造、 岩层结构、水文地质条件等方面的基本信息。这一步需要 采用地表勘查、钻探和地下水位测定等手段，获取必要数 据。其次，对采矿区域的水文地质环境进行分析，了解地 下水的形成和运移特征、水化学特性以及地下水与矿体之 间的相互作用关系。这一步可以通过实验室分析和现场监 测相结合的方式，获取必要数据。再次，应用数值模拟方 法，对采矿区域的水文地质情况进行模拟和预测。这一步 可以采用有限元法、有限差分法等数值模拟软件，对地下 水流动和污染传输等过程进行数值计算，并输出模拟结 果。最后， 根据勘查和分析结果， 制定相应的防治水方案。 这一步需要根据矿山特点和水文地质条件， 综合考虑各种 因素，例如，开采方式、矿体结构、地下水位变化规律等， 制定相应的防治水措施， 并实施监测和评估。
2 水文地质因素引发矿山灾害分析
水文地质因素是矿山灾害中的一个重要因素，其常见 作用主要包括地层、地下水、断层构造及地表地貌等。以 大采深金属矿山为例， 本文将从以下三个方面分析水文地 质因素对于矿山灾害的影响。
首先，大采深金属矿山一般都会穿越不同类型地层， 而这些地层在物理性质、化学性质、稳定性等方面存在差 异。例如靠近地表的煤系地层比较松软易崩塌，随着深度 增加，岩石的硬度和韧性也会随之增强。如果没有充分的 认识和控制这些地层特征， 在矿山开采过程中就会遇到地 层移位、地层塌陷或者岩体滑坡等问题，给矿工生命和财 产安全带来风险。
其次，当矿山深度超过一定范围时，必然面临着地质 压力的增大和水文地质条件的变化。由于地下水位埋深 加深，水压力也随之增大，如果地下水没有得到合理的排 放，在矿山开采过程中就会产生涌水、冒顶等情况。同时， 矿山工作面和输送巷道等地方都会发生地面下沉变形， 这 也与地下水流动和水压力有关。因此，在大采深金属矿山 开采过程中，对于合理掌握地下水位变化规律，及时排放 水压力，稳定地质体结构，防止灾害事故的发生具有重要 意义。
最后，断层构造和地表地貌是影响矿山灾害的另一个 因素。断层构造是指发生在岩石内部的破裂和滑动现象， 常常引起地震、崩塌、滑坡等现象， 对矿山带来极大威胁。 地表地貌则包括山地、平原、河流、湖泊等各种自然地理 条件，不同地形地貌对于矿山开采有不同的影响。例如， 陡峭的山壁容易发生山体滑坡等地质灾害 ；而平缓的山 坡则容易发生坡面崩塌等问题。因此，在实际开采中，需 要充分掌握区域的地质构造、地表地貌特征等信息，合理 制定开采方案， 以降低灾害的风险。
3 深部水文地质勘查对大采深矿山工程建设的重要性分析
3.1 评价深部开采井巷围岩岩体质量和稳定性
深部开采井巷围岩岩体质量和稳定性评价是深部水 文地质勘查工作中不可或缺的一环。在深部矿山建设和开 采过程中， 井巷围岩岩体的质量和稳定性对于设备正常运 行、人员安全以及矿山生产的连续性起着至关重要的作 用。在实际工作中，需要根据实际情况对评价标准进行细 化，拆分更多的岩石质量等级，以便更加精准地评价井巷 围岩的质量和稳定性， 从而制定出相应的治理措施。
例如，在某深部金属矿山建设中，勘查人员在进行深 部水文地质勘查时，首先，利用钻孔、采样和实验分析等 方法对井巷周围地下水的流向、含量、压力、污染物等信 息进行调查和收集。其次，通过安装自动化监测系统，对 井下水位、温度、电导率等指标进行实时监测和数据储 存。岩心取样则选取合适位置进行钻孔取芯，并将岩心送 回实验室进行岩土力学参数的测试与分析。
3.2 对深部资源增储、开采提供有力依据
深部水文地质勘查对大采深矿山工程建设的重要性 不仅体现在评价井巷围岩岩体稳定性上， 同时还可以为深 部资源增储、开采提供有力依据。深部矿山开采具有较高 的技术难度和风险， 需要借助先进科技手段和准确数据分 析，才能最大限度地发掘深部资源。例如，在某深部金属 矿山工程建设中， 水文地质勘查首先通过地下水调查和深 部地质勘探，发现地下水资源丰富。之后，通过地下水调 查和深部地质勘探， 勘查人员收集到了大量的地下水相关 信息和矿床地质资料。然后，利用这些数据进行分析和研 究，通过多因素综合预测技术，精准地确定了地下矿物资 源的产出量和产出速度。
3.3 对矿床开采技术条件的复杂性做出评价
随着矿业行业向深部开拓的趋势，传统采掘工艺遭遇 了较大的挑战， 对矿床开采技术条件的复杂性评价是必不 可少的一环。在勘查过程中通过钻孔波速探测研究深部钻 孔弹性波在不同性质和结构的岩体中的传播特性， 解决获 得钻孔中岩体动力参数， 评价深部硐体及矿床顶底板的稳定性， 确定岩体构造破碎带、裂隙密集带等的位置、厚度， 评价岩体完整性和强度，建立工程地质数值模型。在结合 深部开拓设计，并考虑地下水对岩体强度、稳定性的影响 条件下，模拟开采条件下的硐室应力、应变规律，对深部 不同开采中段的硐室稳定性作出评价， 推荐矿坑安全隔水 顶板预留厚度， 优选合理采掘工艺。
在大采深金属矿中，最主要的挑战是岩石层结构复 杂，内部存在许多裂隙和缝隙，导致岩体稳定性较低，容 易发生局部崩塌、塌陷和涌水等不良情况。为了解决这个 问题，采用钻孔波速探测方法，根据不同性质和结构的岩 体中弹性波的传播特性，确定岩体构造破碎带、裂隙密集 带等位置、厚度，并评价岩体完整性和强度，建立合理的 工程地质数值模型。
4 深部水文地质勘查对防治水工作重要性分析
4.1 研判深部地下水含水系统、流动系统
深部地下水系统是指地下水的空间分布状态，而地下 水流动系统则包括地下水的来源、运移规律和排泄方式 等。勘查过程中通过单孔（群孔） 抽放水试验对矿区深部 地下水形成扰动，通过对地下水长期监测和数据收集分 析，建立起深部地下水水流运动的模型，并对水流速度、 压力和流向等参数进行了模拟计算和精细分析， 根据数值 模拟结果，建立地下水流动系统三维模型。通过地下水流 动系统进行详细研究，可以了解地下水的流动特点，预测 其产生变化的可能趋势，从而制定出相应的防治水方案。 起到超前预判， 达到防灾减灾的效果。
4.2 确定深部矿床充水水源与通道
深部水文地质勘查对于防治水工作具有重要性，其主 要体现在可以确定深部矿床充水水源与通道。深部水文地 质勘查是一种全面了解和评估地下水的方法， 通过多种技 术手段，以系统化、科学化的方式确定深部矿床的充水水 源及通道。在勘查过程中通过深部地下水调查、开展相关 水质分析、同位素测试及示踪试验，研究大气降水、地下 水、地表水等与矿坑水之间的相互关系，进一步查清矿床 充水来源， 通过水文地质剖面分析和数值模拟等方法找出 深部矿床充水的来源及运移路径， 从而制定有效的防治水 方案。
例如，在中国某铜矿山建设过程中，勘查人员通过水 文地质勘查，实施了大量的地下水观测和数值模拟，开展 相关水质分析及同位素测试最终确定了铜矿床充水水源 及通道，并形成了完善的防治水策略。通过确定深部矿床 充水水源及通道， 就可以避免由于地下水因素所导致的生 产事故发生，有效控制地下水的流动，提高井下工作的安 全性和稳定性。
4.3 验证含水层的富水性与隔水层隔水性
首先，对于含水层的富水性验证，主要是通过考察孔 隙度、渗透度等参数来确定。在大采深金属矿开采过程 中，含水层的富水性可能会导致涌水、崩塌等不良情况的 发生，因此需要针对每个含水层认真评估，确保富水层能 够得到有效控制。例如，可以根据含水层的孔隙度、渗透 系数等参数，绘制出地下水流向和汇集规律图，为防治涌 水提供重要依据。其次，隔水层隔水性验证是指验证地质 构造中隔水层的隔水能力。在大采深金属矿开采过程中， 矿山下方往往存在隔水层， 起到了很好的防止地下水上升 或下降作用。如果隔水层的隔水能力不足，则很容易导致 涌水、崩塌等不良情况的发生。因此，需要通过采集钻孔 样本和岩芯信息，对隔水层进行物理力学特性分析，确认 其隔水能力是否满足要求。
4.4 查明岩溶、裂隙、构造向深部空间展布
深部水文地质勘查可通过钻孔井下电视，获得孔壁岩 体裂隙的发育程度、结构面产状、宽度以及不良地质结构 面和不同岩层的分界线等，通过节理裂隙统计，获取了不 同地段不同层位的裂隙优势产状，主要导水构造的展布。 首先，岩溶的勘查需要使用钻孔、地质剖面和物探测井等 多种手段来检测地下空间中岩溶洞穴的位置及大小分布， 以此为基础进一步研究地下水的运移规律。其次，对于裂 隙的勘查，则需要考虑到方向、大小、密度和连通性等参 数，并结合地震资料等得出更准确的结果。最后，对于构 造的探查，可以通过地表地质剖面、地震资料、井筒等多 种方式来探测构造断层的分布、形态和特征参数等。在此 基础上，制定相应的防治水方案，有效减少井下涌水等问 题，提高矿山的开采效率和安全性。
4.5 监测深部地下水位动态变化情况
现代科技手段的不断发展，使得我们可以利用各种先 进的监测技术来实现对深部地下水位的实时监测和数据 处理。这些技术包括测井、水压计、水位计以及化学分析 等。首先，测井是常见的地下水监测技术，它通过将测量 仪器放置在井孔中， 利用物理方法或者电子技术来测量地 下水位高度和其他相关参数。这种方法具有测量准确、操 作简单等优点，被广泛应用于深部水文地质勘查领域。其 次，水压计是地下水监测装置，它通过测量地下水压力来 了解地下水位从而进行预警和控制。水压计通常由一个空 心的浸入地下水中的传感器和一个记录仪组成， 能够通过 数字化信号传输到上游控制系统，并在线监测和记录数 据。水位计是另一种流行的地下水监测装置，它可以精确 测量地下水位变化和水位高度，使用范围广泛。水位计可 以实现远程传输数据、防护性能好等特点，对于深部地下水位监测具有不可替代的作用。
4.6 提高深部拟建中段涌水量计算准确性
在大采深金属矿山的防治水工作中，深部拟建中段涌 水量是一个重要而复杂的问题。如何提高深部拟建中段涌 水量计算准确性， 对于避免涌水事故和保障生产安全具有 至关重要的意义。
首先，进行细致、全面的水文地质勘查是提高深部拟 建中段涌水量计算准确性的基础。水文地质勘查是通过系 统、深入的地下水探测技术，获取地下水位、水文地质条 件、水化学特征等数据，建立科学的数据库，建立水文地 质概念模型和数学模型，选择切合实际的计算参数，结合 矿山开采方案， 预测出不同开采中段的最大和正常矿坑涌 水量，为矿山防治水方案的制定提供资料，为后续的涌水 量计算提供必要的数据支撑。其中需要注重多方面的内 容，如钻孔勘探、岩样分析、测井探测、地球物理勘探、地 下水位调查以及水体分析等。通过整合和分析这些数据， 可以更加准确地估算出深部拟建中段的涌水量， 并有效预 测可能存在的涌水危险源。其次，在涌水量计算过程中应 用新技术、新方法，不断提高计算精度和准确性。数值模 拟技术、人工智能、机器学习等技术的应用，可以有效提 高模型的准确度和可靠性。通过建立三维数字地质模型和 数值流动模拟软件， 能够更加精准地预测深部地下水运动 规律和响应特征，深入研究涌水产生的原因和机理，并对 矿山的防治水策略进行优化和调整。最后，在现场监测和 实时反馈方面，也是提高涌水量计算准确性的关键。利用 先进的智能传感器和实时监测系统， 及时掌握涌水情况和 变化趋势，并通过远程数据传输技术将数据上传至云端， 以便及时分析评估并采取相应的措施。
5 结论与展望
通过对深部地下水含水系统、流动系统等方面的研 究，可以更加精准地预测深部矿床充水水源与通道及涌水 量，并验证含水层的富水性与隔水性，进而制定科学合理 的防治水方案。同时，深部水文地质勘查还可以评价深部 开采井巷围岩岩体质量和稳定性， 为大采深矿山工程建设 提供可靠依据， 确保施工安全。此外， 对于深部资源增储、 开采提供有力依据，能够帮助矿山企业实现资源最大化 利用和生产效益的最大化。针对未来，深部水文地质勘查 将会更加注重创新技术的应用，如人工智能、大数据分析 等，以实现更高的计算精度和准确性 ；同时，加强现场监 测和实时反馈，建立完善的灾害预警机制，及早发现并应 对各类风险， 提高矿山防治水的整体水平。
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