礦山水工環(huán)地質(zhì)特征對資源開采的影響

李葉剛

（江西省地質(zhì)局第五地質(zhì)大隊，江西 新余 338000）

水工地質(zhì)特征是影響礦山資源開采的重要因素，不僅會影響礦山開采效率，還會威脅礦工的人身安全。同時礦山水工地質(zhì)特征還直接影響了礦產(chǎn)資源能否實現(xiàn)最大化利用。而對礦山水工地質(zhì)特征資源開采的影響進行研究分析，則能為降低水工地質(zhì)特征對資源開采的影響提供依據(jù)，繼而為提高資源開采效率提高便利。

1 水工環(huán)境地質(zhì)勘察的重要性

1.1 提高礦山開采效率

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展進步，推動了勘探技術(shù)的發(fā)展，各種新的勘探技術(shù)被應(yīng)用到礦山環(huán)境勘察當中，并發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，不僅可以確保勘察結(jié)果具有可靠性與準確性，還可以為礦物搜尋以及水源探查等工作提供支持，使礦山開采效率得到提升，確保礦山開采工作能夠有序進行。

不僅如此，將各種新型勘探技術(shù)融入到水工環(huán)境勘察當中，還可以保障礦工人身安全，降低安全事故的發(fā)生，減少傷亡率。例如：加強GIS技術(shù)以及RS技術(shù)在礦山開采中的應(yīng)用，能夠有效提高勘察結(jié)果的可靠性與準確性，為后續(xù)工作的開展打下堅實基礎(chǔ)。

1.2 降低礦山開采風險

和其他行業(yè)不同，礦山開采屬于高危行業(yè)，所以，勘察工作對于礦山開采非常重要。如果在開采前沒有做好勘察工作，消除開采過程中的安全隱患并做好相應(yīng)防護，很有可能在開采過程中引發(fā)安全事故，對礦工的人身安全造成危害。因此，必須要高度重視礦山開采安全，降低安全事故發(fā)生的可能。應(yīng)該加強對水工環(huán)境勘察技術(shù)的應(yīng)用，使采礦企業(yè)能夠準確掌握當?shù)氐乃きh(huán)境，了解礦山開采過程中可能存在的安全隱患，并提前做好礦山開采準備，如此才能有效降低礦山開采風險，保障礦工人身安全。在對礦山進行開采時，隨著開采程度的不斷深入，會破壞礦山內(nèi)巖石平衡，影響礦山山體穩(wěn)定性，導致安全事故發(fā)生。而做好水工環(huán)境勘察，能有效避免這一情況的發(fā)生，降低礦山開采風險。

1.3 提高資源合理利用率

在進行礦山開采工作時，很容易便會打破礦區(qū)當中的生態(tài)平衡，引發(fā)生態(tài)與地質(zhì)問題，從而影響礦山開采工作的進行。而開展水工環(huán)境地質(zhì)勘察工作，則能夠有效改善這一情況，降低開采隱患與礦區(qū)破壞程度。利用適合的勘察技術(shù)，可以讓礦工準確掌握金屬礦石所在的位置，從而開采出更具有價值的金屬礦石，防止出現(xiàn)資源浪費這一情況，通過這種方式可以有效提高礦產(chǎn)資源使用率。除此之外，在開展水工環(huán)境勘察時，通常情況下工作人員需要將開采設(shè)備放在水下，這樣可以提高勘察效果，使其發(fā)揮出應(yīng)有的作用和價值，不僅能夠降低安全隱患，同時還能夠提高資源利用效率，加強對資源的合理利用。

2 礦山水工環(huán)地質(zhì)環(huán)境

2.1 水文地質(zhì)特征

通常情況下，水文地質(zhì)災(zāi)害給礦山勘察以及礦產(chǎn)資源開采帶來的影響更大[1]。其中水文地質(zhì)災(zāi)害包括：巖溶坍塌、地面沉降以及沙土液化等。通常情況下，工作人員在對水文地質(zhì)特征進行勘察時，應(yīng)該對礦床充水原因與水文地質(zhì)條件展開勘察研究，同時還要對礦坑當中的涌水量開展測量，并對礦山內(nèi)水資源的使用情況進行科學、合理地評價，使礦山企業(yè)能夠準確掌握供水的水源方向。其中水文地質(zhì)單元是指擁有排泄條件、補給以及徑流的地下水系統(tǒng)，主要借助滲透系數(shù)、導水系數(shù)以及給水度等對礦山內(nèi)的水文地質(zhì)特征進行表示。

一般來說，大型露天礦床主要分布于山區(qū)中南部，為切割式地貌，整個礦區(qū)的地勢東高西低。如圖1所示。同時露天礦床還會集中于泥盆系內(nèi)，整個地層呈現(xiàn)北西走向，和地表之間的傾斜度大概在20°～40°當中，并且整個地層結(jié)構(gòu)以單斜結(jié)構(gòu)為主，并且在結(jié)構(gòu)當中擁有眾多褶皺，尤其是在斷裂層附近，使得結(jié)構(gòu)的傾斜角度過大。

圖1 切割式地貌

2.2 地質(zhì)災(zāi)害評估

礦山水工環(huán)遭受地質(zhì)災(zāi)害，是影響開采礦山工程安全建設(shè)的直接因素[2]。而地質(zhì)勘察的目的便是讓礦山開采企業(yè)掌握礦區(qū)內(nèi)的地質(zhì)條件，為后續(xù)礦山開采工作打下堅實基礎(chǔ)，確保開采工作能夠順利進行，符合檢查標準。此外工作人員在對礦山地質(zhì)環(huán)境進行勘察時，還要對礦區(qū)內(nèi)邊坡的穩(wěn)定性與巖體質(zhì)量進行勘察，使礦山企業(yè)可以準確預(yù)測地質(zhì)災(zāi)害，保障礦山開采安全，降低安全隱患。在實際開采當中，工作人員需要根據(jù)礦區(qū)內(nèi)巖體種類以及力學性質(zhì)對可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害，進行科學、合理地預(yù)防，避免地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。另外在對礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害進行評估時，工作人員需要對礦山內(nèi)的情況有個正確的認識和了解，以此來開展評估工作從而更加準確的對地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的危險性與可能性進行評估。并使用相應(yīng)的勘察技術(shù)對礦區(qū)地質(zhì)情況進行勘察，獲得各項數(shù)據(jù)，最后再對各項數(shù)據(jù)分析，以此來提高地質(zhì)災(zāi)害評估的準確性與可靠性。

2.3 自然環(huán)境地質(zhì)勘察

通常情況下，礦工在礦山開采過程中，稍有不慎便會引發(fā)自然災(zāi)害，對礦山開采造成危害，不僅會影響礦山開采效率，還會對礦工人身安全造成危害，而在礦山開采前做好自然環(huán)境勘察工作，能夠讓工作人員準確掌握礦山內(nèi)的實際情況，對礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)特征有個直觀了解，并對可能存在的自然災(zāi)害開展預(yù)測，提前做好防護措施。其中常見的自然災(zāi)害主要有泥石流、水土污染以及地面塌陷等。因此，為了減少自然災(zāi)害發(fā)生，保護礦山開采安全，提高礦山開采效率，礦山開采企業(yè)必須要做好自然環(huán)境地質(zhì)勘察工作，加深對礦區(qū)環(huán)境的了解和認識，從而更好地進行礦山開采工作。

3 礦山水工地質(zhì)特征對資源開采的影響

3.1 充水情況對礦山開采的影響

由于礦山所在區(qū)域的地表形態(tài)為山谷地形，因此當雨季來臨時，大氣降水便成為了地下水和地表水的重要來源，通過第四系表土層滲透到井下當中，這樣當?shù)V層內(nèi)的傾角變大時，大氣降水便會向井下進水滲透，導致井下出現(xiàn)充水情況，影響礦山開采，導致安全事故發(fā)生。此外當?shù)V井當中發(fā)生充水這一情況時，不僅會對金屬礦石開采造成阻礙，降低開采效率，還容易引發(fā)安全事故，危害礦工人身安全。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，影響礦山開采的地下水分別為巖溶水、孔隙水以及裂隙水等。而孔隙水具有弱富水性的特點，對于金屬礦石開采的影響相對較小；而裂隙水分為直接充水層和間接充水層，其中直接充水層為砂巖，間接充水層位裂隙和水層，但無論是間接充水層還是直接充水層都會對金屬礦石的開采工作造成影響。另外巖溶水主要為石炭系層內(nèi)的巖溶水以及奧陶系巖溶水，但需要注意的是，二者都是間接充水層，因此都會對礦山開采工作造成很大影響。如圖2所示。

圖2 巖溶水

3.2 復雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)對開采方案的影響

為了更好地進行礦山開采工作，降低安全事故的發(fā)生，使礦山開采效率得到提升，就必須在礦山開采前，制定一個科學、合理地礦山開采方案，并根據(jù)方案要求進行開采，確保開采工作能夠順利進行。但需要注意的是，大部分礦區(qū)內(nèi)的水工環(huán)境地質(zhì)情況較差，對礦山開采造成很大影響，使得礦山開采難度大，再加上傳統(tǒng)的礦山開采方案已經(jīng)難以滿足現(xiàn)階段對于礦山開采工作的需求，所以必須要根據(jù)礦山的實際情況對開采方案進行優(yōu)化，確保開采方案符合相關(guān)標準，使礦山開采工作能夠有序進行，降低礦山開采難度，保證礦山開采安全，提高礦山開采的靈活性，最大程度上發(fā)揮出開采方案的作用和價值。目前，隨著對露天礦床的開采不斷深入，采用的開采方案分別為露天開采法和全境界開采法。

（1）全境界開采法是將整個礦區(qū)內(nèi)的礦產(chǎn)資源視為一個整體，然后利用支架來讓礦體擁有良好的穩(wěn)定性，再借助大石塊對礦體進行加固，這樣即便礦工在開采過程中遇到什么問題，也能夠及時采取相應(yīng)的措施進行解決。并且這種開采方案擁有良好的彈性、操作安全，防止安全事故的發(fā)生。

（2）露天開采法主要應(yīng)用于相對偏僻陡峭的礦區(qū)當中，擁有一定的限制性[3]。礦工在進行開采前，要借助專門的機器將容易崩落的位置進行挖鑿，直到把所有陡幫變得平緩后，才可以利用輕型機器人對礦山洞口進行清理，最后在進行金屬礦山開采工作。但需要注意的是，這一開采方案對于工作人員以及開采設(shè)備都有著極高的要求，因此在使用這種方案對礦山進行開采時，積極引進先進開采設(shè)備并做好人員招聘工作，以此來滿足礦山開采工作的需求。這種方案可以有效增加礦體的穩(wěn)定性，防止安全事故的發(fā)生。

3.3 多元地質(zhì)環(huán)境對開采順序的影響

地質(zhì)環(huán)境多元化也對礦山開采造成了很大影響，使得礦山企業(yè)在對其進行開采時，需要根據(jù)不同的地質(zhì)環(huán)境來調(diào)整開采順序，以此來確保礦山開采工作能夠有序進行，保障礦山開采安全，提高礦山開采效率。通常情況下，傳統(tǒng)礦山開采順序是通過人工勘察的方式來進行，實現(xiàn)提高礦產(chǎn)資源含量，降低金屬礦石開采難度以及提高開采安全的探測。并且為了降低人員傷亡，減少安全事故發(fā)生，在進行勘察時，要盡可能使用機器進行勘察，以此來代替人工勘察在后續(xù)的勘察過程中，逐漸用勘察機器來替代了人工勘察。不過因為機器十分笨重，不僅移動困難，而且也加大了礦山開采難度，使得礦山開采企業(yè)在確定礦山開采價值后，需要及時進行開礦、礦口處理與采礦等工作。

隨著科技的發(fā)展，目前礦山勘察與開采技術(shù)已經(jīng)有了顯著進步，再加上傳統(tǒng)礦山開采順序已經(jīng)無法滿足礦山開采需求，因此需要對開采順序進行適當?shù)恼{(diào)整，只有這樣才能有效提高礦山開采效率，促進礦山開采企業(yè)發(fā)展。現(xiàn)階段，新的礦山開采順序并不用對上下行進行區(qū)分，礦工可以利用智能探測設(shè)備，對礦山進行試開采工作，將礦山表層的礦石資源進行處理，從而為后續(xù)的開采工作打下堅實基礎(chǔ)，確保后續(xù)的開采工作能夠有序進行。水工地質(zhì)環(huán)境會對礦山開采順序造成影響，但同樣能夠促進礦山開采順序的完善，使礦山開采效率和質(zhì)量得到提升，最大程度上發(fā)揮出礦山開采信息的作用和價值，推動礦山開采企業(yè)發(fā)展。

3.4 堅硬巖體對開采深度的影響

礦山多位于偏遠地區(qū)，且很容易便會受到周圍水工環(huán)境地質(zhì)影響，使得礦山中開采區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造十分獨特，不僅地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜，而且?guī)r體非常堅硬，給礦山開采工作增加了很大阻礙，不利于礦山開采工作的開展，嚴重影響了礦山開采效率和質(zhì)量。現(xiàn)階段礦山開采正向深層礦以及隱藏礦的開采發(fā)展，淺表層的礦層數(shù)量正在不斷減少，導致巖體對開采深度的影響也在逐漸加深，阻礙了我國礦山開采工作的開展。

受到水工環(huán)地質(zhì)影響，礦山中的巖體十分堅硬，為金屬礦石的開采工作增加了很大阻礙，提高了金屬礦石開采難度[4]。尤其是隨著巖體的不斷加深，對礦山開采深度更是有著重要影響。其中礦區(qū)內(nèi)的巖石多為巖石以及石英石，都十分堅硬。礦工在對巖體進行開采時，必須要利用重型機器，將巖體粉碎，然后再進行清理，以此來保證礦山開采深度。但需要注意的是，因為礦區(qū)內(nèi)巖體過于堅硬，所以礦工在使用重型機器進行開采時，很容易便會出現(xiàn)機器損壞和故障，導致礦山開采成本直線上升，無法保證礦山開采深度，嚴重影響礦山開采工作的進行。

由于受到水工環(huán)影響，使得礦區(qū)內(nèi)各巖體當中還會含有眾多地下水，當?shù)V工對巖體進行開采作業(yè)時，便會出現(xiàn)地下水外滲的情況，增加井下充水情況，使得礦山開采難度增加。尤其是隨著開采深度的不斷提升，礦區(qū)內(nèi)的地下水含量也會變得更多，不僅會對礦山開采效率和質(zhì)量造成影響，還容易引發(fā)安全事故的發(fā)生，危害礦工人身安全。為了避免這一情況發(fā)生，保證礦山開采安全，確保礦山開采工作能夠有序進行，礦山開采企業(yè)就必須在開采前，做好水工地質(zhì)勘察工作，準確了解礦區(qū)內(nèi)巖體和地質(zhì)構(gòu)造，并根據(jù)礦區(qū)內(nèi)的實際情況科學、合理的制定一個開采方案，從而為后續(xù)開采工作的開展打下堅實基礎(chǔ)。

對于礦山開采過程中可能出現(xiàn)的安全問題，工作人員還要提前做好預(yù)防措施，這樣當遇到問題時，相關(guān)人員便可以根據(jù)相關(guān)措施進行補救，最大程度上降低損失，保證礦山開采工作能夠順利進行，提高礦山開采效率和質(zhì)量，保證開采安全。

4 結(jié)論

總而言之，要想降低礦山水工地質(zhì)特征對資源開采的影響，確保金屬礦開采工作能夠順利進行，必須要全面考慮各種降低方法和實際情況，從而進行有利方案選擇，在此基礎(chǔ)上，才能將各種降低方法整合在一起，進而降低礦山水工地質(zhì)特征對資源開采的影響。