水文地質勘查在礦產資源開采中的重要性分析

白潔璇

（甘肅煤田地質研究所，甘肅 蘭州 730030）

水文地質勘查根據礦井地質條件、水文地質類型、礦床開采方式、礦井建設規劃等，布設工程量。工作方法有：水文地質調查、水文地質填圖、地球物理勘探，水文地質鉆探、抽（放）水試驗、地下水動態觀測、采樣測試等勘查技術手段。水文地質勘查與礦產資源地質勘查工作階段相適應，分為預查、普查、詳查、勘探4個階段。工作程度也逐步深入，由普查階段的大致了解勘查區水文地質條件，到勘探階段的詳細查明水文地質條件，評價礦井充水因素，預算先期開采礦段涌水量，預測開采過程中發生突水的可能性和地段，評價開采后水文地質條件的可能變化，評價礦井水的利用可能性，為礦井建設可行性研究和初步設計提供地質資料。

1 在礦產資源勘查中水文地質工作中存在的問題

1.1 勘查工作注重地質條件、資源儲量，對水文地質勘查工作不夠重視

在礦產資源勘查中，多數礦產勘查屬于商業性地質勘查，水文地質僅僅是開采技術條件中的一項基礎工作，并非專門的水文地質勘查。基于對勘查成果的要求，勘查重點往往都在于地質結構、礦產資源儲量、礦產品的質量，而忽略了勘查中水文地質工作重要性。如果礦床或礦產資源儲量滿足應有查明程度，估算了資源儲量后，勘查單位與探（采）礦權人則會基于向有關管理部門提交報告。

1.2 水文地質工作簡單化

部分水文地質工作停留在在水文地質調查、填圖階段，未能依據規范要求、實際生產需要，合理布設水文地質工作。例如，一些礦區利用地質資料，憑借理論知識與工作經驗對水文地質條件進行分析推測，沒有具體的實物工作量。有些礦區有地表水系、水庫，在勘查過程中，只是在水文地質平面圖中簡單標明地表水系、水庫的位置，沒有對水系的徑流量變化，枯水期水位、豐水期水位，歷史最高洪水位，水庫的庫容變化、壩體結構、穩固性等，有可能對未來資源量開采造成的實際影響的因素進行收集、分析。部分礦產資源儲量的核實，按照要求礦產資源儲量勘查水平應達到詳查級以上，但它的水文地質調查只是局限在區域資料調查方面，結合礦區抽水試驗成果，求得礦體主要充水含水層的滲透系數，涌水量，充水因素，將其作為預測用水量的主要依據，卻未對老采空區的積水面積、積水量進行詳細調查，未對礦井開采影響等進行評價分析。

2 水文地質勘查在礦產資源開采中的重要性分析

水文地質勘查對礦產資源開采具有重要指導作用，其對礦產資源開采安全、開采效率以及開采質量具有重要意義，此次從三個方面對水文地質勘查在礦產資源開采中的重要性進行了細致分析，如圖所示。

圖1 水文地質勘查在礦產資源開采中的重要性

2.1 為礦區總體發展規劃提供依據，為礦井建設可行性研究和初步設計提供地質資料

一切地質勘查工作的最終目的，都是為了礦井建設的可行性與建設生產服務的。查清礦區區域范圍的地表水流系統的匯水、滲漏、疏水能力等，掌握當地歷年降水量和最高洪水位資料，可以合理的建立礦井疏水、防水、排水系統。如：礦井井口、工業場地內建筑的標高，應高于當地歷年最高洪水位。當礦井井口、工業場地建筑標高低于當地歷年最高洪水位時，當井口附近、塌陷區內外的地表水體可能潰入井下，當礦井受到河流、山洪威脅時，均應當修筑堤壩、溝渠或采取其他防排水措施。礦井還應配備與礦井涌水量相匹配的水泵、排水管路、配電設備和水倉等，確保礦井能夠正常排水。

2.2 避免礦產資源開采中受到水害的威脅

水文地質勘查可以有效避免礦產資源開采中出現水文地質災害發生，對礦產資源開采的安全具有重要作用。受到水害威脅的生產礦井，當具有下列情況之一時，應依據礦井的地質構造、水文地質條件、礦層賦存條件、圍巖力學性質、開采方法等因素，留設防隔水巖柱。

表1 應留設防隔水巖柱的情況列表

因此井工開采充水因素主要為開采煤層時導水裂隙帶使各含水層之間產生水力聯系。導水裂隙帶高度與煤層的上覆巖層的巖性、力學性質和采煤頂板管理方法等因素相關。

水文地質結構主要由含水層、隔水層組成。在自然狀態下，含水層間由于存在隔水層，含水層間越流補給可能較弱，水力聯系弱，但隨著礦產資源開采活動會改變礦山水文地質結構。在礦產資源開采前期，通過礦井基建作業，各種巷道和礦井的挖掘會直接揭露水文地質結構的含水層和隔水層[1]。在礦產資源開采期間，由于礦區地下賦巖結構遭到破壞，形成的導水裂隙帶向上延伸至主要充水含水層，使各含水層之間產生水力聯系；甚至可能延伸至地表水體，將會導致地下水、地表水沿著倒水裂隙涌入礦井。在礦產資源開采過程中如果破壞底板圍巖，當底板含水層的水頭壓力大于上覆巖層給予的靜壓力，會使含水層水壓增大，底板無法承受含水層水壓，地下水體會通過開采產生的縫隙向上涌出，從而引發礦井鼓底、突水事故發生。礦區內發育斷裂構造，一般斷裂構造附近由于巖石裂隙發育，存在以斷裂構造為中心的局部富水區，而正斷層往往導水性較好。此外如果在礦產巖層分布中存在較多的粉土層，由于水文地質類型的不同，在礦山開采過程中將會改變礦山巖層結構，會造成不同程度的流沙現象，從而引發巖層危害，比如礦井崩塌、地表塌陷等，會對礦產資源開采施工安全產生一定的威脅。

所以在礦產資源開采前通過水文地質勘查了解礦區水文地質特征是十分必要的，明確礦區水文地質結構特征，以及地下水水壓、水量以及水位等信息，此外還要嚴格核實在礦產資源開采過程中可能會出現的礦區充水是否是承壓水引起的。根據水文地質勘查結果對礦產資源開采過程中可能出現的水文地質災害進行預測，并預先設定出應對水文地質災害的措施，減小水文地質災害對礦產資源開采的危害，從而避免在礦產資源開采過程中水文地質災害的發生，以此保證礦產資源開采施工安全。

2.3 保障礦產資源開采效率

水文地質勘查工作的有效完成不僅能夠有效避免礦產資源開采中出現水文地質災害的發生，同時還能確保礦產資源開采施工工作的順利開展，保證礦產資源開采效率。在礦產資源開采施工之前，首先要通過水文地質勘查工作查明礦區水文地質條件，水文地質勘查工作涉及到水文地質測繪、水文地質鉆探施工以及地下水動態觀測，通過對礦區地下水動態觀測了解礦區地下水水量、水壓以及水位變化情況；通過水文地質鉆探勘查了解礦區地下水含水層分布特征，以及含水層厚度和深度；通過水文地質測繪了解礦區巖土層結構和地下水情況[3]。通過以上三部分水文地質勘查工作了解水文地質運行規律、地下水成因條件以及水力學條件，掌握水文地質的動態數據，將其作為礦產資源開采施工依據，并結合實際礦產資源開采施工現場周邊環境，制定出科學合理的礦產資源開采施工計劃，施工計劃包括礦床開采順序、開采工作面設定位置、開采設備施工位置、礦產資源開采深度、礦產資源開采范圍等等，為礦產資源開采施工計劃設計內容以及設計依據。

通過對礦區水文地質勘查，制定合理的礦產資源開采施工計劃和施工方案，使礦產資源開采施工能夠在預期時間內完成，以此保證礦產資源開采效率。

2.4 做好礦區水資源規劃

我國西北部的礦區多處于干旱、半干旱的缺水地區，這就使水資源條件成為制約礦產資源開采的重要因素。因此，對礦區做出合理規劃，做好礦井地下水資源化工作，對礦區的大氣降水、地表水、地下水進行綜合利用，礦區水文地質勘查工作具有特非常重要的作用。

2.5 解決好礦區環境的水文地質問題

由于礦產資源開采的發展，礦區建設規模的不斷擴大，一方面使得礦山開發對地質環境質量的要求不斷提高，一方面礦山開發對地質環境的影響越發劇烈。我國礦產資源分布區域廣大，開發強度高，對礦區地質環境帶來的變化是廣泛、深刻的。礦區環境保護不僅是礦區自身問題，還是巨大的社會問題，在國民經濟的發展和國土規劃、水資源、環境保護中占有越來越重要的地位，因此，也成為我國礦產資源開采工業發展的重要約束因素之一。由于礦產資源開采強度、范圍、深度的增加以及機械化程度的提高，不僅出現一些老的地質環境問題，如突水、巷道變形、破壞、地面沉陷和塌陷等，還隨之出現一些新的問題，如崩塌、滑坡、生態環境惡化、地下水位下降、水污染等。因此，評價、預測礦山建設和礦產資源開采可能引發的地質環境變化、地質災害發生，為地質環境保護和地質災害防治提供可行、合理的措施成為礦產建設和礦產資源開發必不可少的工作。其中，水文地質勘查工作又是最主要的內容，環境水文地質問題成為環境地質和生態環境保護的核心問題。

3 結束語

此次對水文地質勘查在礦產資源開采中的重要性進行了分析，有助于提高礦產資源開采工程對水文地質勘查工作的重視程度，根據實際礦產資源開采現場情況，開展水文地質勘查工作，保證礦產資源開采施工安全、效率和質量，從而促進采礦業快速發展。由于此次研究時間有限，雖然取得了一定的研究成果，但還存在一些不足之處，今后還會對水文地質勘查方法以及勘查內容進行詳細研究，為水文地質勘查提供參考依據。