礦區水文地質特征及災害預測防治措施研究

楊 超

（甘肅省地礦局第一地質礦產勘察院，甘肅 天水 741000）

隨著我國市場經濟發展進程的不斷加快，各行各業對礦產資源的使用量需求越來越大。然而，水文地質問題一直是影響礦產資源生產開發效率的主要因素。基于此，相關人員應加大金屬礦產水文地質類型劃分與特征方面的研究力度，即在明確不同水文地質類型特點的情況下，找出具有應用準確性的金屬礦產水文地質類型劃分結果。這是促進地區進行現代化經濟建設背景下金屬礦產資源開發建設行業快速穩定發展的重要課題，研究人員應將其重視起來。

1 礦區水文地質特征

根據礦區近些年的水文地質情況和對實地勘察，筆者發現該礦區的主要特征是巖溶含水層充水；因地下水和礦床巖溶含水層有著緊密的聯系，礦床受巖溶層發育狀態、巖溶縫隙特點及巖溶特性結構等因素的影響，會導致礦床地下水賦存情況存有明顯差異，再加上礦山的礦層與巖溶之間，也有著不同的層次區分，導致巖溶富水情況和其充水水位受其影響十分顯著。礦區內構造情況和礦山規模決定著礦床賦存地帶和青箬與巖溶成長的狀態等都有著關鍵性的影響。礦區地下水的補給工作，主要是以大氣降水量的方式進行，礦區巖層豎直運動是巖溶縫隙上方地下水運動方式，礦區地下水在花崗巖上進行滲透時，其運動狀態才呈現為水平特征。花崗巖因為其本身特別堅硬，所以其形態會對地下水流動，有著控制作用。花崗巖存在存在多個相比較突出的情況下，形成此區域局部某位置的分水嶺，在這情況下巖溶含水層系統整體形成后，會在各個板塊之間出現獨立的特征。礦區的地下水存在于大多數礦床賦存的水文地質單元內，礦區礦井涌水量的突出特性，會引發突水事故，很難準確對該礦區內突水事故進行預測，再加上礦區的開采疏水方式，較為煩瑣復雜。礦區天然形成的斷裂帶、人為開采造成的裂痕與導水陷落柱等因素，使礦井涌水起到疏通作用。與此同時，人為的勘探打鉆孔以及部分巖溶脫落，也可以為礦井中涌水提供重要作用。礦區巖溶洼地上方會存在第四系覆蓋，這些覆蓋會極大地影響大氣降水對其進行滲透。然而礦區中巖溶裂痕出比較突出的裸露部分，大氣的降水可以通過這些裂痕進行滲透。

2 造成地質災害的水文地質因素

2.1 沙土液化現象導致地質災害發生

沙土液化現象就是沙土緊密程度有所變化，從原本固體狀態變為松散的狀態。導致沙土液化的原因有多種，其中水文因素是導致沙土液化的主要成因。大自然中地震的破壞力是有目共睹的，所以在地震過后地質結構中會有諸多含水量較高的沙粒和粉末狀物質相互參合，進而導致沙土液化現象。松散的土粉與一些含水量高的物質參合在一起后，就會形成類似洪流不斷地向下流淌，不斷地沖刷礦區地下礦物質最后形成空洞，而且空洞還會逐漸的變大，這樣就極易導致塌陷發生。

2.2 地基變形因素

地基是保障礦區安全及生產的重要基礎設施，地基的變形多是受水文因素的影響，導致建筑穩定性能大打折扣。因此，礦區的地基經常會選擇軟土建造，雖然軟土的硬度不足，穩定性方面也遠比不上其他材料，但其侵蝕防護能力較強，手地下水影響較低。雖然礦區地基軟土有良好的抗水壓力，但小孔中仍然存在水壓力，影響地基的穩定性。

2.3 水文因素造成地面沉降

人們的過渡開采，是地質災害發生的重要原因之一，我國地下水資源并非取之不盡，用之不竭。由于部分開發商對地下水的過度開發，會使礦區地下水位出現下降的現象，為礦區安全生產埋下隱患，地下礦層空間的壓力變小，情節嚴重就容易出現礦區塌陷的情況。

3 礦區水文地質災害預測防治措施

3.1 礦水害防治對策

（1）地表水防治。①對于地表水體進行定期開展詳細調查，同時分析區內河流情況，以及回采過程中引發的塌陷問題，廢棄井與河床裂縫等，在多雨時節來臨之前，對裂縫進行充填，避免地下水的入滲。②針對地下水情況設置有效的防治方案與技術規范，針對地下水情況設置有效的防治方案與技術規范，工程師應當對防治水方案進行嚴格把關，同時上報集團公司，得到批準后才可具體應用。③礦區開采過程中，應當對《年度雨季“三防”計劃》進行嚴格遵守，科學合理地進行護坡加固和清理水溝，做好防滲和防洪工作。

（2）開礦點水防治。①和周邊的一些采礦點進行定期圖紙交換，對開礦點的具體情況進行實際測量，對鄰近礦點涌水問題進行結合分析。②針對于一些存在較大隱患礦點開采過程中，應當針對水患問題制定科學合理的水情報互通制度，并針對水患問題制定相應的防止措施。③有效監管礦界防水柱，依照臨近礦井水文地質情況以及圍巖特征與開采技術手段礦層賦存情況的進行充分綜合分析，充分的保留防水柱。④對實際了解到的采掘情況進行充分分析，同時也不能放過有關人員在此方面提出的一些看法和認識，并在采礦工程采掘平面圖中進行標注。⑤加強采礦工作人員的培訓工作，使其能夠更好的判斷透水預兆。

（3）承壓水防治。①堅持技術管理法：不僅要抓宣傳工作，還要更好地落實培訓工作，對組織結構進行不斷完善，加強技術管理，做好承壓水防治。②并和科研院所建立緊密的聯系，通過先進的水文地質勘查手段，充分調查區內的水文地質情況以及承壓水情況，特別要針對一些導水構造以及奧灰巖巖溶水水源分布情況，開展詳細的調查研究工作。③加強觀測奧灰水動態情況，通過地面聯合抽水試驗，詳細調查奧灰含水層的分布特征，對其變化情況進行嚴密監控。

3.2 地質災害的防治措施

由于西北地區的這一礦區儲量豐富，逐漸加大了對該礦區的開采強度和開采深度。在大規模的勘探開采下，礦區地層構造遭到破壞，經監測結果可知，該礦區采空區域的上層頂板厚度小于38m、采掘寬度小于12m，因此不斷有地面沉降以及局部塌陷的情況發生；在加上該礦區由于植被覆蓋率差、土地沙漠化嚴重、地層內的含水量較少，枯水期來臨時，更是令含水層與隔水層之間的距離變大，對于土層結構不能起到強有力的支撐作用，令大力開采后的礦區土層架構更加不穩。因此需要根據預測結果，結合上述水文地質特征做出相應的防治措施。已知結合該礦區在上述兩方面的問題，提出下述幾項防治措施。

（1）從開采過程中來看：要安排合理的抽汲技術，以此適當地處理地下水，并設置防水、防砂安全煤柱，有效防止地下水缺失導致的地面塌陷，同時根據疏降水位、水體補給來源兩方面，采取合理的水體處理措施，減少塌陷的可能。

（2）從充填方式上：在施工過程中，可以預先運用充填法來管理頂板，減小對礦體的有效開采厚度，大幅度減少地面下沉量和其他變形值，令巖層平緩移動，阻止地表下沉。

（3）再從開采方式上來看：采用條帶式開采方式，盡量將礦區開采以采一條留一條的形式進行，設置的條帶寬為22m ～28m，以此將礦層劃分成條帶相間的形式。

（4）同時在開采過程中要注意消除開采邊界的影響，盡量以協調的方式開采，確保各個工作面之間錯開一定距離，相互抵消或部分抵消由地面拉伸和壓縮引起的變形，從而減少地面的變形量。

（5）由于西北礦區山坡高坡陡，切割較強烈，斜坡上的碎石粘性土、強風化砂泥巖及泥巖軟弱結構面形成臨空面，在重力以及地殼活動的作用下，容易產生土質或土巖質滑坡、崩塌。所以要盡量減少人工開挖邊坡，在斜坡上修建載水排水溝；并在坡體臨空面前緣，采取擋土措施，防止坡體滑動。

（6）利用礦區體積大、數量多的固體廢物，對塌陷區作回填處理。種植綠植，提高該礦區的植被覆蓋率，減輕土地沙漠化的問題，穩固礦區地層結構。礦區地面沉降塌陷的預測和治理，是做好該礦區地質災害防御的重要環節，所提出的防治對策，為礦區的勘探與開采，提供強有力的技術支持。

3.3 做好水文觀測工作

為了更好地達到礦區防治水的目的，做好水文觀測是重要的工作，也是必要的手段，水文觀測常見的措施有3 個。①做好水文觀測，首先要掌握科學詳細的水文地質資料，充分考慮到氣象、降水量分布和補給排泄等影響因素，考慮分析洪水泛濫的形成及影響因素。②在礦區內部，利用先進的技術設置水文觀測孔，對水壓、水位以及水量的變化進行嚴密的監測和觀察，總結變化的規律，明確礦區內部多種水的來源以及相互關系。③礦井涌水量也是觀測的要點，要重點監測并總結季節變化的規律。

4 水文地質類型劃分結果分析

據某次全國調查統計結果顯示，金屬礦產水文地質類型復雜和極復雜型的金屬礦產共有905 個，主要分布在貴州、山西、安徽、河南以及重慶等9 個省區，占全國金屬礦產復雜與極復雜礦井總數的74.3%。經勘查，上述9 個省區的金屬礦產資源開發建設過程常受水文地質問題的影響發生重特大突水貨透水事故，研究人員應將其作為金屬礦產防治水工作的重點監督管理以及監督檢查對象，從而最大限度的提升我國金屬礦產資源的開發建設效率。如表1 所示，全國金屬礦產水文地質類型復雜和極復雜礦井統計表。針對上述金屬礦產水文地質復雜及極復雜影響問題，研究人員應強化防治水機構、人員及設備保障措施的研究力度。但在目前，金屬礦產水文地質專業技術人員數量平均到每個金屬礦產，不到兩人，對于金屬礦產開發較少的省區，每個金屬礦產防治水專業技術人員配備不到1 人。同樣，防治水機械設備，如專用探放水鉆機的配備數量僅為2.07 臺，個別省份，如廣西、甘肅等地平均到每個金屬礦井設備僅不到一臺。為此，相關建設人員應根據水文地質類型劃分及特征情況，配備相應的防治水專業技術人員與機械設備，從而不斷健全防治水機構。這是滿足當前現代化經濟建設背景下，各行各業對金屬礦產資源開發使用需求的關鍵，研究人員應將其作用于實踐，以加快金屬礦產資源開發行業的快速穩定發展進程。

表1 全國礦區水文地質類型復雜和極復雜礦井統計表

5 結語

通過對礦區水文地質特征的有效分析，實時、精準的預測礦區中會發生地質災害的位置，并及時采取相應的措施防治，以此降低地質災害發生的可能。災害的預測方法與防治手段，為礦業的勘探、開采開發提供了有力的技術保證，保障作業安全的同時，提升了工作效率，確保生產的有序進行。