礦山水文地質類型對地下水開采的影響及工程防范措施

丁 軒

（河北省地質工程勘查院，河北 保定 071000）

礦山開采不可避免的會對區域地質環境造成影響，改變巖體結構與裂隙力學性質。這些改變會作用于礦區地下水，造成地下水泄露、涌水、干涸。這些變化都不利于地下水資源的合理利用與開采[1]。因此，有必要針對礦山水文地質的類型，分別研究其對地下水開采的影響，將歷史勘察數據整理為理論，進而應用理論指導工程實踐，尋找防范措施，以便科學、合理、規范的開采自然資源，為社會發展提供礦產資源支持的同時，保護自然資源，為后代留下“金山銀山”。

1 礦山水文地質類型對地下水開采的影響

礦山水文地質類型，根據其充分含水層的空隙特征，可以分為充水巖層以孔隙巖層為主的礦山、充水巖層以裂隙巖層為主的礦山和充水巖層以溶洞巖層為主的礦山三大類。這三類礦山水文地質類型中，地下水的儲存方式不同，因此對開采的影響也不盡相同。孔隙巖層類型的礦山，充水巖層的涌水量取決于巖層空隙豐富程度、巖層厚度以及自然地理等條件。裂隙巖層類型的礦山，充水巖層的涌水量取決于巖體結構、裂隙發育程度等因素，具體情況還需要深入研究裂隙的礦產結構、深度、充填情況。溶洞巖層類型的礦山，充水巖層的涌水量取決于溶洞的發育情況、充填形況等因素，同時還需要勘察參考溶洞的地質構造、古地理和自然地理條件。

例如歷史勘察實踐中，膠東半島某礦區，水文地質環境由洪水和沖積作用產生的含砂礫的中、粗孔隙水含水層組成，巖層具有不同的豐度和不同的巖性[2]。其巖層斷裂帶分布圖見圖1。

圖1 礦山水文地質斷裂帶分布圖

橫向上以粗砂、礫石為主的中砂為主，兩側為細粉砂。縱向上，沖積扇頂部由中粗砂和礫石組成，邊緣由細粉砂和粉質粘土組成，在此巖層中含水能力強，單井涌水量一般大于3000m3/d。

2 地下水開采的防范措施

礦山地質勘探受多種因素影響，包括地下水的類型、地下水的水位和變化幅度、含水層和含水層的厚度和分布、土壤或礦層的強度和滲透性等。提高勘探工作質量，需要加強地下水研究，明確水文地質研究評價的內容，評價地下水對礦層和建筑物層的作用和影響；制定相應的水文地質研究防治方案。研究基金會的設計和施工提供準確的水文地質數據，減少地下水問題的可能性，并減少礦山建設對地下水的破壞，水文地質調查報告結合采礦和地質調查的主要設計和施工過程，對地下水的影響和危害進行評估。

實施井灌區節水改造、水源置換、水井封補、地下水水源補給等相關工程，對地下水超采區實施控制。對于有替代水源需要輸送到有限采區的地下水用戶，逐步替代有限采區的水源，并對井水進行封堵填井[3]。對壓力礦區井灌區無替代水源條件下，實施節水改造工程。結合干濕期水資源變化，及時進行地下水補給建設。南水北調工程后，水資源開采范圍的壓力將明顯提高，且行了疏浚，對河道采取了多項工程措施，如利用地表水滲漏條件、雨水蓄積和排放標準廢物水回灌地下含水層，增加地下水資源供給，提高用水效率和抵御風險能力。

自給井開發的減少和過度開采的停止是該地區形成天坑的主要原因[4]。減產是應對水位急劇下降的最直接、最有效的方法之一。加強地下水管理和保護，政府制定了《超采區綜合整治方案》，指出到2020年，將目前淺層超采情況全部減少，公共供水管網覆蓋自備井全部封閉填塞，節水灌區采用替代減少地下水、地表水，農業灌溉采用電動抽水，水井不需填滿，在干旱年份可作為備用水源。到2020年，嚴重超采區中小企事業單位井全部封堵、充填，一般超采區大型企事業單位井開采量減少50%。

3 防治實例

3.1 背景介紹

以2015年為基準年，2020年作為規劃水平年，采用減少開采量、地下水人工回灌、減少地下水集中超采三種措施，分別計算三種防范措施的均衡量，驗證地下水開采保護的效果。具體結果見表1。

表1 不同方案地下水均衡量計算結果

通過三種措施的對比，措施1總供水量為34145.15萬m3，總排泄量為364.644億m3，超回收231.129億m3。其中，降水入滲量略有減少，為25763.09億m3，河流滲流量略有增加，為37820萬m3，灌溉回歸量略有增加，為18188.4萬m3，側徑流量略有增加，為2798.22萬m3。與基準年相比，總供應量減少了19,812,600m3。措施二總供水量為33720.33萬m3，總排泄量為34929.66萬m3，超回收量為120933萬m3。

3.2 效果分析

與三種措施相比，措施一通過減少產量，關閉自備井，減少了總排泄和總供給，與基準年相比，過剩產量減少了3413.56萬m3。在措施2中，通過定期人工補給，增加了總供水量，減少了總排泄量。與基準年相比，產能過剩減少4515.52萬m3。措施3通過調整工業布局，系統總供水量超過總排水量，地下水位由負平衡變為正平衡，平衡差為232.08萬m3。這三種解決方案比降低地下水位來控制生產更不可行，根據實地考察，現階段企業生產生活使用自給井，用水量充足，從而可以滿足正常用水量需求。不斷減產必然影響企業的發展，與地方經濟改革的發展方向背道而馳。第二種措施通過人工回灌一般可行。根據實地調查，該地區已經有地下水補給項目，但由于水量的限制，補給項目進展緩慢。后期可能因旱季和雨季的變化而完成地下水回灌等工程。第三個措施是相當可行的。生產方案的變更不會影響企業正常生產生活，下料倉區域水位將得到恢復。同時，控制咸水邊界以北咸水徑流，有效防止咸水從海水滲入，防止優質淡水質量下降。因此，三措施結合二措施，綜合考慮第一措施，調整產業布局，定期實施補水工程，實施節水修復工程，可以最大限度地減少落水坑面積，達到最佳效果。

4 結語

礦山企業地質調查的種類很多，對礦山企業發展有著重要的影響。因此，礦工必須分析和了解礦山水文地質調查的類型，積極應用有針對性的勘探技術，顯著提高礦山水文地質調查質量。地下水是重要的自然資源，儲量有限且極易遭到破壞。研究礦山水文地質環境對地下水開采的影響可以防患于未然，科學合理的安排開采施工，既是對自然資源的開發，也是對自然環境的保護，對于減緩地下水位的持續下降，保護地下水資源具有重要意義。由于研究區域的限制，沒有在全國范圍內開展各種類型、各種情況的礦山水文地址類型的研究，以點帶面的研究方式難免會出現偏頗，將在后續研究工作中重點關注，加強實地數據的采集與整理，開展進一步的研究工作。