礦山水文地質類型對地下礦產開采的影響

陳玉昌

（安徽省地礦局第一水文工程地質勘察院，安徽 蚌埠 233000）

礦山開采安全問題一直是限制礦山資源利用效率的重要制約因素，也是嚴重危及井下采礦工人生命安全的最直接的安全隱患。我國是資源需求大國，對礦產資源的開發利用提出了較高的要求，為滿足社會市場的基本需求，必需進行較大規模的開采活動[1]。礦山開采環境是極其復雜的，不僅可能面臨采空區域上覆巖層形變引起的巖爆、塌陷等事故，還可能出現因地下水而造成的突水、冒水等，而后者主要與礦山所在區域水文地質條件關系密切。因此，加強礦山水文地質類型的研究工作，有助于降低地下礦產開采的危險度。

1 礦山水文地質類型的劃分

礦山水文地質類型的劃分原則不同，所劃分的類型也存在差異，一般按照礦山充水類型和礦山水文地質復雜程度劃分。

1.1 礦山充水類型劃分

礦山充水類型劃分是根據地質勘查結果，根據地下水賦存條件的差異進行劃分，常見的有以下6種類型：①孔隙型地下水，該類地下水是礦山中常見的組成類型，地下水常賦存于密集的孔隙中；②巖溶型地下水，主要發育在碳酸鹽巖廣布的區域，及地下水主要賦存于溶洞及溶蝕裂隙中；③裂隙型地下水，主要與礦區導水構造關系密切，地下水賦存于構造破碎帶、節理、裂隙中；④地表型水體，主要指的是地表湖泊等通過水體的下滲作用補給深部地下水，開礦過程中可能引發大量水體的影響[2]；⑤老空水型，這是在開采過程中不按照設計嚴格進行采礦活動所致；⑥混合型，礦山充水因素較為復雜，為上述多種類型的混合，該類礦山水文地質條件復雜，對開采活動影響較大。

1.2 按照水文地質條件復雜程度劃分

根據礦山水文地質條件的復雜程度劃分礦山水文地質類型是常用的方法，在水文地質條件勘查過程中，根據充水因素等綜合分析，可劃分4種類型：①簡單型，指的是地質條件和水文地質條件均較為簡單，充水因素單一，對礦山開采影響較小或者容易消除影響的地下水類型；②中等型，一般指的是礦山充水因素存在一定的復雜性，礦床的充水因素可能存在多方面的來源，在確定的范圍內容易勘查的地下水類型；③復雜型，指的是地質條件和水文地質條件都較復雜，局昂山充水因素多，勘查難度較大，無法對深部進行準確了解的地下水類型；④極復雜型，礦山地下水含水量大，來源補給途徑多，礦山開采存在一定的危險性，極易造成突水、坍塌等現象。

2 水文地質類型對地下礦產開采的影響

水文地質類型對地下礦產開采的影響主要體現在地下水方面，這是由于水文地質類型是反映不同復雜程度、不同特征的地下水狀況。因此，本文主要論述水文地質類型中的承壓水、潛水和上層滯水對礦產資源開采的影響。

2.1 地下水壓力引起礦山巖層危害

地下水指的是賦存于地下一定深度范圍內的水體。因此，地下水一般具有承壓特征（潛水除外），處于相對穩定的兩個相對隔水層之間。在外界條件未發現明顯改變的狀態下，上覆巖層對地下水的靜壓力和地下水的承壓力是相互平衡的，即一般不會出現動壓力變化。當進行采礦活動時，隨著上覆巖層逐漸剝落，使得地下水的靜壓力明顯改變，這就使得局部區域的地下水承壓力大于上覆巖層的靜壓力，導致局部地下水壓力相對突然增大而出現安全事故。

若在采礦平硐內存在較多的粉土層，則可能出現流砂現象，造成粉土層的形變、位移等。此外，若開采平硐與地下含水層比較靠近時，由于地下水的壓力相對增大，可能引發地下水壓爆圍巖而發生突水等現象[3]。因此，在進行礦山水文地質調查過程中，要確定充水因素是否為承壓水，并且要查明承壓含水層的空間位置，防治突水等問題的出現。

2.2 地下水水位變化對礦山的影響

自然條件下地下水中的潛水水位、局部上層滯水水位等隨著地表大氣降水的變化而發現較大幅度的變化，而承壓地下水一般具有相對穩定的地下水位。因此，僅分析淺部潛水和上層滯水水位對礦山開采的影響。由于受到人類采礦活動以及自然因素的雙重作用下，礦山區域地下水水位會發現明顯的變化，表現為地下水水位的上升和下降。其中地下水水位上升主要受控于地表大氣降水，當降水量增多時，通過地表裂隙等下滲，導致水位上升，此時對開采造成較大的影響，如開礦平硐注水等問題的出現，并且隨著水位上升，可能誘發崩塌等地質災害的發生率，對礦山安全生產造成威脅。地下水水位下降受采礦活動影響和地表大氣降水共同影響，當地表大氣降水量減少時，地下水水位會明顯下降，加之采礦活動設計的排水設施，使得地下水水位下降較明顯，即切斷了地表水體的補給來源，增大了地下水的排泄量，此時容易使得礦山土層的硬度逐漸增加，使得原有的工程地質條件發生明顯改變，礦山基礎設施形變嚴重，不利于礦山安全生產。

2.3 地下水對礦山開礦基礎設施的影響

地下資源的開發過程是復雜的，在開采過程中必須考慮地下水的影響作用，因此，在設計礦山基礎設施時必須將其設置于當地地下水平均水位之上，對于某些礦山開采需要，在地下水水位之下也可設置相應的基礎，但必須進行相應的防護處理。礦山基礎設施的穩定、安全性能直接關系著礦山開采的安全性能，需對礦山基礎設施進行保護。但是，隨著地下水水位等的變化，使得原來位于地下水水位上部的基礎設施位于地下水中，使得基礎設施的損耗速率明顯增強，甚至嚴重影響著設施的正常使用，嚴重者造成井下安全事故的發生。因此，地下水對礦山基礎設施的影響較大，間接的影響了礦山的安全生產。

3 結語

綜上所述，礦山水文地質類型對礦山地下礦產的開發利用影響較大，復雜的水文地質條件對礦產資源的開發利用帶來了威脅。本文從兩個方面分析了礦山水文地質類型的劃分，即按照礦床充水因素可劃分為孔隙型、巖溶型、裂隙型、地表型、老空水型和混合型6類，按照水文地質條件的復雜程度劃分為簡單型、中等型、復雜性和極復雜型4類。在此基礎上，文章從地下水壓力引起礦山巖層危害、地下水水位變化對礦山的影響和地下水對礦山開礦基礎設施的影響3個方面分析了地下水對礦山資源開發的影響作用，為提高礦山安全生產提供幫助。