礦山水文地質(zhì)類(lèi)型及地下水對(duì)采礦的作用及影響淺析

陳勇

（山東省核工業(yè)二四八地質(zhì)大隊(duì)，山東 青島 266000）

0 引言

近年來(lái)，隨著煤炭開(kāi)采業(yè)的不斷發(fā)展，各種類(lèi)型礦山的發(fā)展不斷加速，安全問(wèn)題更加惡化。在嚴(yán)重的礦山洪水事故中，若是不能迅速精準(zhǔn)地控制礦山的水文地質(zhì)危險(xiǎn)因素，不但會(huì)影響生產(chǎn)期間人員和財(cái)產(chǎn)的流失，而且會(huì)影響礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)將表現(xiàn)出更強(qiáng)大的影響力。在這方面，分析礦山的水文地質(zhì)類(lèi)型和防止其對(duì)地下水開(kāi)采產(chǎn)生影響的預(yù)防措施在實(shí)踐中相當(dāng)重要。

我國(guó)是自然資源豐富，礦產(chǎn)資源豐富的國(guó)家，但是不能過(guò)度開(kāi)采，要保持資源的可持續(xù)發(fā)展。采礦項(xiàng)目只能在國(guó)家政策許可的條件下開(kāi)發(fā)，采礦工程不是隨便的工程，是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)過(guò)程，不合理的操作和其他自然因素在采礦過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致各種安全事故發(fā)生，安全事故的發(fā)生會(huì)影響采礦項(xiàng)目的進(jìn)展，在嚴(yán)重的情況下會(huì)影響采礦人員個(gè)人的安全以及礦山周邊居民的生命財(cái)產(chǎn)。原有礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)會(huì)被采礦項(xiàng)目而破壞，降低礦山和周?chē)矫}的穩(wěn)定性，并導(dǎo)致山體滑坡的事故發(fā)生。特別是，水文地質(zhì)類(lèi)型的不同有可能造成水文事故。所以，需要采取科學(xué)預(yù)防措施以確保采礦安全。

1 地下水對(duì)采礦的影響

在采礦過(guò)程中會(huì)經(jīng)常發(fā)生采礦事故。一般而言，造成采礦事故的原因大多為人為因素和物理因素。無(wú)論何種因素，對(duì)采礦人員和周邊居民造成的損害都非常大，并且會(huì)影響采礦項(xiàng)目的進(jìn)度。考慮到多種因素，政府和礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)公司必須采取適當(dāng)?shù)姆婪洞胧┖吞幚碛?jì)劃，以最大程度地減少人為因素和物理因素對(duì)采礦項(xiàng)目的影響，并減少采礦事故的發(fā)生，以下是對(duì)導(dǎo)致采礦水文事故的各種因素的具體分析[1]。

1.1 地下水對(duì)礦山基礎(chǔ)的影響

在開(kāi)采過(guò)程中，有必要認(rèn)真分析地下水對(duì)礦山基礎(chǔ)的影響并進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)查。除非有特殊要求，否則規(guī)劃人員在規(guī)劃采礦項(xiàng)目的基礎(chǔ)時(shí)需要確定基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的位置，一般安裝在地下水位之上，如有特殊要求，應(yīng)在地下水位之下安裝必要的基礎(chǔ)設(shè)施，采取防水措施，并采取必要的防腐處理，以在一定程度上提高礦山的穩(wěn)定性。在承壓水層中安裝基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，必須嚴(yán)格控制地下水水位高度，利用降低水位的方法盡量防止地下水噴出現(xiàn)象發(fā)生，并確保采礦工程進(jìn)展順利。

1.2 物理因素

在水文地質(zhì)類(lèi)型采礦項(xiàng)目中，物理因素是造成水文事故的主要原因之一。物理因素經(jīng)常與礦山本身的地質(zhì)和結(jié)構(gòu)特征以及環(huán)境和采礦氣候有關(guān)，這是造成水文事故的主要原因。如果要減少水文事故發(fā)生的可能性，則需要將其從根源上排除，但是不可能徹底消除事故根源，只能更好的控制。礦產(chǎn)資源的水文地質(zhì)類(lèi)型，要求在正式開(kāi)采之前做好預(yù)測(cè)和水文事故安全風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急措施。在水文地質(zhì)礦山中經(jīng)常有大量的地下水蓄積，把沉積的地下水的排出是采礦過(guò)程的重要步驟。要排除地下水，必須首先確定地下水沉積物的詳細(xì)位置，以使礦井中的地下水不會(huì)失衡。氣候因素主要是陰雨天氣對(duì)采礦施工的影響，而采礦期間出現(xiàn)大雨則會(huì)導(dǎo)致滑坡等事故。因此，在開(kāi)采之前，有必要預(yù)測(cè)和了解施工期間的天氣狀況，并與當(dāng)?shù)貧夂蚓致?lián)系以獲取真實(shí)的氣候數(shù)據(jù)，從而避免在雨天開(kāi)采。

1.3 地下水變化影響礦山

地下水位受物理環(huán)境和人為因素的影響而波動(dòng)，但隨著當(dāng)前采礦業(yè)的飛速進(jìn)步，許多地方的地下水都受到人工開(kāi)采的影響，因此發(fā)生了很大變化。加入在礦山土壤層的支撐能力之外，便會(huì)造成嚴(yán)重的破壞，出于這個(gè)原因，導(dǎo)致地下水位上升表現(xiàn)為降水增加、溫度變化、人工灌溉和建筑破壞。地下水位的持續(xù)上升會(huì)直接在土壤中出現(xiàn)鹽堿化現(xiàn)象，從而導(dǎo)致礦山建筑物嚴(yán)重腐蝕，并增加發(fā)生安全事故和安全問(wèn)題的可能性。另外，地下水位呈上升趨勢(shì)后，將會(huì)發(fā)生許多邊坡塌陷、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。人類(lèi)無(wú)法抵抗自然災(zāi)害，但是為了有效地預(yù)防自然災(zāi)害，有必要在以后的工作中進(jìn)行大量的研究和分析。導(dǎo)致地下水位下降的因素主要是人為因素，例如排除地下水和改變河流流向。當(dāng)?shù)叵滤陆禃r(shí)，礦山的巖石和土壤固化，將會(huì)引起嚴(yán)重的問(wèn)題，諸如地面塌陷和裂縫，非常影響礦山的地質(zhì)狀況并阻礙礦山的開(kāi)采工作。由于這些因素，地下水位的反復(fù)變化，會(huì)使礦山的地基變形[2]。

2 地下水對(duì)采礦工作的影響以及作用

2.1 礦山土質(zhì)層

采礦過(guò)程中地下水的變化可能會(huì)對(duì)采礦基礎(chǔ)設(shè)施工程產(chǎn)生嚴(yán)重影響。開(kāi)采時(shí)，如果沒(méi)有特別需要，可以根據(jù)地下水的上升位置設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)并進(jìn)行監(jiān)督，而且可以根據(jù)地下水的變化采取預(yù)防措施。在此過(guò)程中，采礦工作會(huì)對(duì)周?chē)膸r層造成不同程度的損害，因此需要保護(hù)和處理巖層以增加穩(wěn)定性。同樣，較高的地下水壓力也可能導(dǎo)致涌水和噴發(fā)，對(duì)于這樣的突發(fā)狀況，需要填充基礎(chǔ)設(shè)施并有效管理地下水位。

2.2 加強(qiáng)防治意識(shí)以及安全隱患排查

采礦過(guò)程中具有許多潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，如果要減少發(fā)生水文安全事故的可能性，就要消除隱患。消除潛在安全風(fēng)險(xiǎn)，可以從以下方面進(jìn)行：首先，建立完整的安全風(fēng)險(xiǎn)消除工作體制，為整個(gè)工作制定詳細(xì)而具體的計(jì)劃，然后根據(jù)計(jì)劃執(zhí)行各項(xiàng)任務(wù)，從而盡快高效的完成任務(wù)，其次，在調(diào)查潛在安全風(fēng)險(xiǎn)的過(guò)程中，需要記錄和分析有關(guān)數(shù)據(jù)和信息，以利于后續(xù)操作。最后，對(duì)于所調(diào)查的所有隱性安全風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)采取相應(yīng)的解決方案，以防止因處理不及時(shí)而導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，那么消除安全風(fēng)險(xiǎn)工作就沒(méi)有效果[3]。

2.3 加強(qiáng)安全隱患的排查，增加資金投入

建立積極的觀念，并且增加資本投資，大致可以分為以下幾個(gè)方面。（1）建立積極的觀念，增加水文地質(zhì)事故管理預(yù)算的資金投入。為了確保采礦工程的順利展開(kāi)，政府和企業(yè)都必須不斷增加資本投資并，用資金保障來(lái)減少安全風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生。（2）合理解決水文事故中搬遷補(bǔ)助費(fèi)與治理預(yù)算資金的關(guān)系，加大投入資金的力度。如果發(fā)現(xiàn)潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，必須及時(shí)避免和管理。不論發(fā)生任何地質(zhì)或水文事故，都需要做好全面管理和安撫工作。諸如，需要及時(shí)向受影響的居民提供財(cái)政補(bǔ)助，并且要抓好礦業(yè)權(quán)管理，做好包容性治理工作，確保市場(chǎng)秩序穩(wěn)定，提高礦產(chǎn)資源服務(wù)的綜合效益。（3）發(fā)生的水生地質(zhì)事故必須根據(jù)治理、搬遷的成本因素進(jìn)行處理，選擇合適的方法進(jìn)行處理。此外，加強(qiáng)采礦權(quán)的管理，科學(xué)合理地制定地方采礦權(quán)設(shè)置計(jì)劃，嚴(yán)格規(guī)范地方采礦權(quán)。從源頭上改善采礦權(quán)市場(chǎng)的機(jī)制，以提高市場(chǎng)運(yùn)作和資源管理服務(wù)的水平。從安全機(jī)制的角度出發(fā)，有必要最大程度減少安全事故的發(fā)生，企業(yè)要做好全面防范潛在安全隱患，加強(qiáng)水文地質(zhì)條件的監(jiān)測(cè)檢查，避免各種安全隱患的工作。在資源開(kāi)采過(guò)程中，要預(yù)防和管理較為容易發(fā)生的地質(zhì)水文事故，增強(qiáng)對(duì)礦產(chǎn)資源的保護(hù)，重視環(huán)境維護(hù)工作。為了保持礦產(chǎn)資源更好的開(kāi)采，必須及時(shí)分析水文地質(zhì)事故發(fā)生的可能性，與此同時(shí)要調(diào)查重大風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題和潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，提高調(diào)查和處理工作效率。對(duì)于事故頻發(fā)的地區(qū)，列為重要的研究部分，企業(yè)工作人員必須實(shí)時(shí)了解礦產(chǎn)的條件狀況，在工作過(guò)程中收獲工作經(jīng)驗(yàn)，并完成調(diào)查工作。在調(diào)查期間，應(yīng)注意設(shè)備、人員和地理環(huán)境等影響因素。此外，必須使用多種監(jiān)督方式來(lái)監(jiān)督礦井的具體狀況并適當(dāng)?shù)厥占瘮?shù)據(jù)，進(jìn)行分析和處理。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)巖石變形和位移狀況，檢測(cè)周?chē)膸r石，以短信的形式提供全面的分析和報(bào)告監(jiān)測(cè)信息，以防止發(fā)生潛在的安全問(wèn)題。

2.4 水文地質(zhì)監(jiān)測(cè)

必須加強(qiáng)水文和地質(zhì)監(jiān)測(cè)，以減少發(fā)生地下水安全事故的可能性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能由地下水因素引起的潛在安全風(fēng)險(xiǎn)，并立即找到有效的解決方案。例如：2015年以后的礦業(yè)公司中，為防止發(fā)生安全事故，將相關(guān)人員分配到要調(diào)查的檢測(cè)區(qū)域和經(jīng)常發(fā)生地下水安全事故的區(qū)域，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控，通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)全面的綜合測(cè)量[4]。

礦山的水質(zhì)特性對(duì)水文地質(zhì)調(diào)查有一定影響。水質(zhì)性質(zhì)是與固體、液體和氣態(tài)巖石的性質(zhì)密切相關(guān)，例如水溶性、持水性和透水性等，這些性質(zhì)在礦山與地下水的相互作用下表現(xiàn)出來(lái)。水質(zhì)的常見(jiàn)頻率是在每年淡水季和豐水季期間，采樣兩次地下水，可以針對(duì)特定情況適當(dāng)增加采樣頻率。了解水質(zhì)變化的規(guī)則后，也可以每1至2年進(jìn)行一次采樣。礦山中的地下水種類(lèi)很豐富，根據(jù)埋藏條件的不同，可分為上層停滯水、潛水和承壓水。此外，根據(jù)水層的各種孔隙特征，可以將其分為孔隙水、裂隙水和巖溶水，不同形式的地下水對(duì)水的物理性質(zhì)有不同的影響。

通過(guò)測(cè)試和分析有關(guān)水物理特性的數(shù)據(jù)，可以為水文研究礦井中地下水位和體積的變化提供基本的設(shè)計(jì)依據(jù)。根據(jù)研究水理特性，不僅改變了礦山的強(qiáng)度，而且還引起礦山變形，直接影響建筑物的穩(wěn)定性。通過(guò)了解水理特性在礦山地質(zhì)調(diào)查工作中的作用和影響，可以確保礦山地質(zhì)調(diào)查和評(píng)價(jià)工作的綜合性，進(jìn)一步推動(dòng)礦山地質(zhì)調(diào)查工作的順利開(kāi)展[5]。

2.5 機(jī)制創(chuàng)新

要及時(shí)創(chuàng)新管理機(jī)制，依據(jù)實(shí)際情況制定科學(xué)合理的應(yīng)急管理措施，并建立一支高度專(zhuān)業(yè)化的采掘隊(duì)伍，對(duì)已經(jīng)發(fā)生的一些安全事故，要及時(shí)進(jìn)行預(yù)防和管理。礦井周?chē)赡軙?huì)修建水庫(kù)，因此有必要集中精力加強(qiáng)對(duì)水庫(kù)的固定，從而保持一定程度的生態(tài)平衡。相關(guān)工作人員需要建立防范觀念，在問(wèn)題發(fā)生之前加以預(yù)防，經(jīng)常性注意一些危險(xiǎn)區(qū)域，并及時(shí)關(guān)注天氣情況的變化。如果遇到下雨的天氣，則需要及時(shí)采取措施以確保采礦安全，從而有效地避免災(zāi)難。由于礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)中經(jīng)常發(fā)生地質(zhì)水文事故，所以有必要提高對(duì)采礦工作的防治水平，以確保生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。在有效利用礦產(chǎn)資源的同時(shí)，也要考慮采礦對(duì)環(huán)境的影響。在礦產(chǎn)資源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的進(jìn)程中，資源價(jià)值不斷體現(xiàn)出來(lái)，經(jīng)濟(jì)的飛速增長(zhǎng)受到一定程度的抑制，礦產(chǎn)資源的有償開(kāi)發(fā)能夠有效地防止過(guò)度開(kāi)采的發(fā)生，在市場(chǎng)上也可以采取一些措施，進(jìn)行市場(chǎng)控制。為了健全安全生產(chǎn)控制機(jī)制，需要嚴(yán)格遵守法律法規(guī)，取得安全生產(chǎn)許可證。除此之外，將加強(qiáng)對(duì)安全生產(chǎn)和安全管理的監(jiān)督，使礦業(yè)公司得到有效的監(jiān)督和管理。第一，安全監(jiān)督部門(mén)必須開(kāi)展工作，開(kāi)展研究工作，明確煤礦公司的安全水平，以利于安全許可證的審批和管理。第二，必須完善責(zé)任和權(quán)利機(jī)制，利用約束責(zé)任和權(quán)利的方法，適當(dāng)獎(jiǎng)勵(lì)在采礦業(yè)安全管理中表現(xiàn)良好的員工，并且采取提高工資的措施來(lái)激勵(lì)員工。

3 結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)行任何采礦工作之前，有必要對(duì)礦山的水文地質(zhì)和地下水進(jìn)行調(diào)查，進(jìn)行充分的準(zhǔn)備工作，掌握礦區(qū)的地質(zhì)條件，實(shí)施相應(yīng)的預(yù)防措施，并使用先進(jìn)的高科技技術(shù)進(jìn)行測(cè)量和測(cè)試，并嚴(yán)格遵守這些規(guī)定。在采礦過(guò)程中，必須嚴(yán)格按照安全管理的要求，并針對(duì)每種環(huán)境選擇不同的采礦手段和措施，只有強(qiáng)化管理安全控制，從而積累采礦經(jīng)驗(yàn)，才能減少礦山的水文地質(zhì)類(lèi)型和地下水對(duì)采礦的影響，進(jìn)一步提高采礦的安全性和效率[6]。