水文地質(zhì)因素對礦山地質(zhì)災(zāi)害的影響及防治措施研究

許志偉

我國整體國土面積十分廣闊，地區(qū)之間在地理環(huán)境方面存在的差異性比較大，部分區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生比較頻繁，為盡量減少地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的危害與影響，降低經(jīng)濟損失與減少人員傷亡，應(yīng)針對地質(zhì)災(zāi)害形成的水文地質(zhì)展開詳細(xì)分析，增強防災(zāi)減災(zāi)質(zhì)量與效率。

1 水文地質(zhì)基本概述

通過水文地質(zhì)，可以將地下水變化與流動反映出來，對于地下水來講，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，因此流動也較為復(fù)雜。礦山發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害與地殼進行的自然運動都能將地下水發(fā)生的流動變化體現(xiàn)出來，在開發(fā)或者是使用地下水時，很可能會導(dǎo)致礦山地質(zhì)發(fā)生災(zāi)害。

2 礦山地質(zhì)災(zāi)害的主要類型

第一，冒頂片幫。此種災(zāi)害比較普遍，其中主要為塊體冒落、巖石脫落、底層坍落和地質(zhì)結(jié)構(gòu)、采礦引發(fā)的坍塌，尤其是礦巖整體穩(wěn)定性較大，難以采礦的礦體和軟弱夾層比較容易出現(xiàn)大規(guī)?？迓?，造成冒頂事故。第二，采空區(qū)、山地面塌陷。一般來講地面塌陷會發(fā)生在井下開采礦山和地下井，采空區(qū)由于礦柱過少或者是受損造成其支撐能力較差，進而導(dǎo)致地面出現(xiàn)塌陷。并且礦體埋藏相對較深礦區(qū)展開開采工作時沒有及時進行回填以及崩落采空區(qū)，隨著規(guī)模的逐漸增加，塌陷的面積與規(guī)模也會變得越來越大。除此之外，巖溶分布區(qū)當(dāng)中，在礦山排水疏干影響下，上方會出現(xiàn)塌陷。第三，井下突水。這種情況下主要受含水層影響，受非正常開采和違規(guī)操作影響，如果遇到采空區(qū)、積水巷道、地下暗河、溶洞等含水體，可能會導(dǎo)致隔離巖層發(fā)生失穩(wěn)問題，進而引發(fā)災(zāi)害。特別是進行水體下采礦時，需進行專門論證并且運用專門防治措施。第四，滑坡和崩塌。這兩種現(xiàn)象屬于露天礦上中較為常見的地質(zhì)災(zāi)害，發(fā)生頻度比較高，影響礦山安全性，采空區(qū)發(fā)生山體滑坡可能是受到超量開采影響，同時也可能發(fā)生露天礦場自身邊坡失穩(wěn)情況。上述災(zāi)害和地質(zhì)條件、自然環(huán)境之間的聯(lián)系十分緊密。第五，地下水位下降。礦山無論是進行露天開采還是地下開采，均需要進行程度不同的疏干排水，在此情況下，地下水位十分容易出現(xiàn)下降問題，產(chǎn)生大疏排漏斗，導(dǎo)致地表水系、地下水系發(fā)生破壞，降低地表整體蓄水能力。地下水位一旦出現(xiàn)下降問題，產(chǎn)生的危害難以恢復(fù)，可能會造成巖溶塌陷問題。第六，泥石流。泥石流的出現(xiàn)主要是由于礦山在開采時廢渣、尾礦未能進行規(guī)范管理造成，廢渣、尾礦在處理時運用隨選隨排方式，因此會在山坡或者是溝谷大量堆積，一旦出現(xiàn)大于，就容易引發(fā)泥石流，對于采礦工作的安全性危害較大。第七，深部巖爆。就巖爆來講，主要是受到應(yīng)力的作用和影響，開采時如果深度超過一千米，受到的應(yīng)力影響將會比較大，導(dǎo)致巖層出現(xiàn)巖爆情況?；谄屏褭C制進行分析，巖爆的產(chǎn)生主要是由于開挖卸荷時巖石本身彈性應(yīng)變可以進行瞬間釋放，進而導(dǎo)致脆性破裂和爆裂情況出現(xiàn)。

3 礦山地質(zhì)災(zāi)害分布特征與防治現(xiàn)狀

從分布特征來講，首先，地質(zhì)災(zāi)害的實際分布會在地質(zhì)環(huán)境分布不同的情況下有所不同。災(zāi)害分布往往較大程度上會被周邊地質(zhì)環(huán)境所影響，其中主要為泥石流、滑坡、崩塌等，平原地區(qū)發(fā)生災(zāi)害往往會使地表受到破壞，或者是導(dǎo)致制備破壞有所加劇，我國由于地理面積廣闊，因此地質(zhì)環(huán)境具有的差異性相對較大，結(jié)合地形地質(zhì)、巖石、水文氣象，災(zāi)害發(fā)生概率由高到低分布為中高山地區(qū)、中低山丘陵、平原盆地、黃土高原、戈壁沙漠、多年凍土區(qū)域。2020年全國發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害中，滑坡4810起、崩塌1797 起、泥石流899 起、地面塌陷183 起、地裂縫143 起、地面沉降8 起，造成139 人死亡（失蹤）、58 人受傷，直接經(jīng)濟損失50.2 億元。2020年地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生數(shù)與2019年相比增加26.8%。在峽谷與山地比較多的區(qū)域中，在多雨和氣候溫順影響下，容易出現(xiàn)滑坡、泥石流情況，在開采礦山影響下，地質(zhì)災(zāi)害實際發(fā)生概率會有所加劇。其次，礦區(qū)發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害具有類型多樣特點，并且實際發(fā)生頻次具有差異性。礦區(qū)出現(xiàn)地震情況時，往往會發(fā)生地表變形、破裂、泥石流、斜坡失穩(wěn)等問題，進而導(dǎo)致砂土液化、泥石流等，最終造成礦區(qū)中發(fā)生地表破裂，但是災(zāi)害發(fā)生頻次具有一定差異性。最后，不同礦區(qū)發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害具體類型。地區(qū)如果降水比較豐沛，則地質(zhì)災(zāi)害便會比較高發(fā)，西北地區(qū)雖然會出現(xiàn)滑坡、塌陷等地質(zhì)災(zāi)害，但往往產(chǎn)生的危害性并不大。早期開展礦山地質(zhì)相關(guān)工作時，一直運用先開采然后治理的模式，這種方式雖然能夠使經(jīng)濟效益獲得極大程度提升，但是往往會嚴(yán)重破壞礦山環(huán)境，導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)。在開采和治理二者矛盾逐漸激化的情況下，認(rèn)識到了保護礦山的重要性，開始通過有序且科學(xué)的方式展開礦山開采，并且合理措施修復(fù)治理環(huán)境，其中主要涉及水資源、地形地貌、土地資源，約束礦山開采行為，在綠色開采思想理念影響下，礦山開采過程中，環(huán)保意識明顯提升，這在一定程度上加強了對于礦山地質(zhì)的保護，能夠利用有效方式對地質(zhì)災(zāi)害進行監(jiān)測和預(yù)防，其中主要為崩塌、滑坡、地面塌陷、泥石流等，進而減少礦山地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的影響與風(fēng)險，提升相關(guān)環(huán)境的治理效果和恢復(fù)效果。

4 水文地質(zhì)因素對于礦山地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的影響

4.1 含水層結(jié)構(gòu)受到破壞造成礦山地面發(fā)生塌陷

礦山進行高強度開發(fā)情況下，難免會導(dǎo)致礦山地質(zhì)環(huán)境發(fā)生破壞，嚴(yán)重影響礦山含水層。開采活動會直接造成含水層導(dǎo)水、含水、隔水多種能力出現(xiàn)變化，造成水動力層出現(xiàn)擾動，破壞含水層結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致地面發(fā)生塌陷，對于結(jié)構(gòu)破壞來講，包含的類型為三類。首先，建設(shè)礦井揭露含水層；其次，導(dǎo)水裂隙帶受到影響拓寬明顯，礦井中出現(xiàn)含水層滲漏；最后，含水層通過裂隙在空采區(qū)出現(xiàn)，以致于板底突水。這單種情況的出現(xiàn)會破壞礦山覆巖發(fā)育，造成含水層實際滲漏速度明顯增加，地表產(chǎn)生拉伸縫隙，并且地面會出現(xiàn)塌陷，坍塌區(qū)域中積水明顯，進而使礦山開采時的安全性受到較大不良影響。同時含水層在結(jié)構(gòu)受到破壞以后，會出現(xiàn)持續(xù)排水活動，產(chǎn)生降落漏斗，采礦活動在逐漸進行過程中，漏斗面積會明顯增加，進而礦山結(jié)構(gòu)受到破壞，威脅礦山整體穩(wěn)定性，容易引發(fā)滑坡以及崩塌現(xiàn)象。

4.2 水位變化影響地下水平衡

開采礦山時，會將大量地下水抽排疏干，以致于地下水位出現(xiàn)大幅下降問題，區(qū)域當(dāng)中水平衡會被破壞，進而導(dǎo)致地下水發(fā)生枯竭，并且對工農(nóng)業(yè)用水、生活用水產(chǎn)生嚴(yán)重不良影響，對周圍居民生活形成破壞，在停止進行排水以后，地下水平衡會出現(xiàn)持續(xù)性變化，逐漸向含水層介質(zhì)進行回灌，造成斷層出現(xiàn)導(dǎo)水性變化。同時含水層在徑流、補給、排水方面也會有所變化。地下水平衡對于地質(zhì)構(gòu)造以及地形地貌具有控制性作用，因此平衡不穩(wěn)定情況下，地下水在流場形態(tài)上會有所改變，由原本水平流動向著垂直流動，流動速度也會有所加快，受水動力影響，低洼區(qū)域可能會出現(xiàn)沼澤化或者是被淹沒情況，進而使礦區(qū)整體生產(chǎn)安全受到嚴(yán)重威脅。

4.3 水污染導(dǎo)致礦山環(huán)境負(fù)擔(dān)有所加重

如果礦山出現(xiàn)水質(zhì)污染，則附近水土環(huán)境承擔(dān)的負(fù)擔(dān)有所加重。問題主要體現(xiàn)在這幾方面：首先，地表水污染，原因為有害物質(zhì)發(fā)生累積、礦石淋濾、礦坑排水導(dǎo)致有害物質(zhì)發(fā)生堆積。在此影響下，有害元素會發(fā)生富集，對農(nóng)業(yè)、工業(yè)用水整體水質(zhì)產(chǎn)生不良影響。其次，地下水污染，原因在于礦石淋濾、礦坑水向著河流排入然后對地下水進行補給，以及礦坑排水會產(chǎn)生串層污染。進而導(dǎo)致有害元素向地下滲入，對河流湖泊當(dāng)中的生物會產(chǎn)生一定威脅，生物鏈?zhǔn)艿狡茐?。最后，突土壤污染，原因在于廢水中懸浮物、固體廢棄物發(fā)生的淋濾作用，以及礦坑未能達到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。進而重金屬離子會對耕地產(chǎn)生污染，影響附近居民安全健康。一般來講，礦石中含有重金屬元素，在開采過程中，氰化物、重金屬、殘留炸藥等含有的有害元素往往一部分會滲入到地下，另一部分會在地表殘留，以致于水質(zhì)被污染。同時水質(zhì)污染會導(dǎo)致土壤質(zhì)量受到影響，降低土地利用率以及耕地價值。

5 水文地質(zhì)因素影響下礦山地質(zhì)災(zāi)害防治措施

5.1 做好勘察工作與調(diào)研工作

水文地質(zhì)因素對于地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的影響會比較大，應(yīng)注重預(yù)防策略的制定與提升，在此過程中，應(yīng)展開調(diào)研工作、勘查工作，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，并且獲取數(shù)據(jù)時體現(xiàn)出針對性，推動各項工作完善，盡量將不必要問題的產(chǎn)生減少。首先，針對災(zāi)害進行初期勘察時，應(yīng)充分了解災(zāi)害類型、災(zāi)害原因、災(zāi)害產(chǎn)生的影響，使各項內(nèi)容處于掌握中，進而預(yù)防工作在實際執(zhí)行時可以體現(xiàn)出明顯針對性，降低不必要問題的發(fā)生概率，進而使災(zāi)害解決力度得以鞏固。其次，落實調(diào)研工作和勘查工作的部署，加強各項工作分析、測算，進而使今后工作安排獲得有效改善。

5.2 加強災(zāi)害監(jiān)測工作

為了將地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生盡量減少，降低災(zāi)害產(chǎn)生的影響與損失，相關(guān)部門需盡量將防治地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)督工作與研究工作做好，保證防治工作整體水平，進而使公共安全獲得比較充分的保證，確保人民實際生活質(zhì)量。并且工作中，強化災(zāi)害預(yù)警，積極吸收先進管理理念，加強對水文地質(zhì)的了解，推動相關(guān)措施落實，對于地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)域，盡量不展開工程建設(shè)。正式施工時需先勘察水文、地形，加強對區(qū)域水文了解。并且施工時有效展開監(jiān)測工作，避免地殼發(fā)生突然移動問題。管理部門應(yīng)積極展開管理工作，施工單位制定合理、科學(xué)方案，結(jié)合施工方案展開施工，規(guī)范施工過程。除此之外，重視運用監(jiān)測系統(tǒng)，及時將存在的安全問題發(fā)現(xiàn)，結(jié)合問題實施預(yù)防措施，盡量降低不利因素產(chǎn)生的影響，進而使工程在運行時的安全性獲得比較充分的保證。并且需要考慮到環(huán)境產(chǎn)生的影響，氣候、季節(jié)往往會對地質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響，處于夏季時降雨量往往比較大，多數(shù)地區(qū)地下水位會有所上升，雨量如果過多，則容易導(dǎo)致地下水位出現(xiàn)升高情況，導(dǎo)致土壤層受到破壞，在夏季時，應(yīng)加強監(jiān)測地下水位，地下水位在比較淺的情況下，需運用合理措施展開防治工作。

5.3 及時修復(fù)受到嚴(yán)重破壞的區(qū)域

為了將滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害減少，應(yīng)重視礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)重破壞的區(qū)域，如果區(qū)域中裂縫較大或者是塌陷較大，需做好刺絲圍欄防治工作，放置安全警示牌，然后通過就近取土發(fā)布方法，填充塌陷位置中穩(wěn)定的區(qū)域，并且針對塌陷區(qū)域展開支撐加固工作，避免出現(xiàn)崩塌或者是滑坡情況。形成坍塌以及滑坡的區(qū)域中，應(yīng)展開抗滑擋墻以及減重工作，通過抗滑樁以及預(yù)應(yīng)力錨桿增強失穩(wěn)坡體整體穩(wěn)定性，坡腳位置通過擋墻以及擋渣壩降低對于生活區(qū)產(chǎn)生的破壞。防治泥石流過程中，可以運用生活、工程措施二者結(jié)合方式，對于工程措施來講，主要為攔擋、防護、排導(dǎo)。對于生物措施來講，主要為運用植樹造林以及修復(fù)植被，通過運用上述措施事先預(yù)防。

5.4 保證地表水與地下水處于動力平衡狀態(tài)

為了使礦山水動力平衡獲得比較充分的保證，應(yīng)積極監(jiān)測礦山中的地表水以及地下水，具體實施時，應(yīng)關(guān)注這幾方面：第一，做好監(jiān)測點控制工作，通過當(dāng)前水文鉆孔建設(shè)長期監(jiān)測井，運用定點采樣形式測試分析水文質(zhì)量。第二，對于水平衡出現(xiàn)的被破壞風(fēng)險，進行開采時選擇對于巖層實際破壞程度比較小的方式，防止出現(xiàn)不良鉆孔，進而使水層結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性獲得比較充分的保證。第三，重視礦坑排水收集工作以及排水量計算工作，了解礦區(qū)排水可能對含水層產(chǎn)生的影響，監(jiān)測過程中的重點內(nèi)容為水溫、水層厚度、流速、水位、水質(zhì)這些方面，并且針對排水城可能對水平衡產(chǎn)生的不良影響進行分析，保證水平衡保護整體效果。

5.5 構(gòu)建災(zāi)害處理科學(xué)管理體系

災(zāi)害在發(fā)生情況下，相關(guān)工作人員應(yīng)結(jié)合實際情況運用有效處理措施，進而盡量減少災(zāi)害產(chǎn)生的影響，以免災(zāi)害出現(xiàn)較大損失。災(zāi)害類型不同時，應(yīng)設(shè)置差異性應(yīng)急預(yù)案，保證應(yīng)急預(yù)案的不同。并且在實施過程中，形成以人為本思想理念，了解開采活動可能會產(chǎn)生的影響，以免出現(xiàn)二次傷害，這就需要施工方以及相關(guān)部門建立災(zāi)害專項預(yù)案，盡量減少災(zāi)害產(chǎn)生的不良影響。

5.6 針對廢水廢棄物做好資源化管理

開采礦山時往往會產(chǎn)生廢棄物以及廢水，在此過程中需重視資源化管理，促進污廢水進行循環(huán)利用，降低工程使用地下清水實際次數(shù)，執(zhí)行廢棄物回收標(biāo)準(zhǔn)，保證廢棄物以及廢水達到排放標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上向外排放。如果供水井止水不良，應(yīng)展開封堵工作，防止發(fā)生傳播污染情況，最為重要的是封堵分水嶺位置供水井，通過自山而下方式展開注漿封堵以后實施水壓測試，進而使風(fēng)度以后的效果獲得比較充分的保證，區(qū)域在已經(jīng)發(fā)生污染的情況下，利用垂直反應(yīng)墻、壓水測試、生物降解、復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)等多種方式將污染物有效去除，進而保證治理工作開展效果。

5.7 展開綜合治理工作

針對水文地質(zhì)進行治理過程中，應(yīng)強化地下水污染和開發(fā)用工作，進而使治理效果獲得比較充分的保證，促進地下水呈現(xiàn)出良好穩(wěn)定性。地下水在被污水污染情況下，往往會破壞地下水生態(tài)結(jié)構(gòu)，形成的危害比較大，為防止水文地質(zhì)產(chǎn)生不良影響，針對地下污水展開強化治理十分重要。治理時可以運用綜合治理方式，實現(xiàn)對水源污染的有效治理，并且做好污染源分析工作，避免出現(xiàn)大范圍污染情況，也需充分了解污染源，積極運用污染處理全新技術(shù)，保證治理質(zhì)量與效率。同時水污染治理中應(yīng)合理開發(fā)、科學(xué)利用水資源，我國地下水資源雖然比較豐富，但是區(qū)域分布存在一定差異性，過度開采、開發(fā)地下水問題比較突出，這對于地質(zhì)系統(tǒng)整體穩(wěn)定性會產(chǎn)生較大不良影響。地下水總量在過多的情況下，形成的沖擊力會嚴(yán)重影響地下結(jié)構(gòu)，難以保證地質(zhì)系統(tǒng)整體穩(wěn)定性。并且地下水過度開采未能進行及時補給的情況下，地下水位會發(fā)生明顯下降問題，嚴(yán)重時可能使漏斗區(qū)域發(fā)生地面塌陷，這就需要科學(xué)計算、判斷地下水資源。同時區(qū)域?qū)嶋H情況結(jié)合在一起，減少災(zāi)害產(chǎn)生的損失。

5.8 科學(xué)開發(fā)和利用資源

在開發(fā)資源過程中，應(yīng)保證開發(fā)利用的科學(xué)性、合理性，油氣資源、礦產(chǎn)資、水資源等進行開發(fā)利用以后，針對出現(xiàn)的地面沉降問題，應(yīng)及時展開補償，通過外河地質(zhì)構(gòu)造針對地下開挖對應(yīng)地質(zhì)構(gòu)造展開補償，體現(xiàn)出資源在開發(fā)、利用時的科學(xué)性、合理性，降低開發(fā)利用時發(fā)生非科學(xué)水文地質(zhì)轉(zhuǎn)化問題，避免出現(xiàn)比較嚴(yán)重地質(zhì)災(zāi)害。

5.9 重視重點區(qū)域防治

針對邊坡變化進行實時檢測，使邊坡穩(wěn)定性獲得充分保證，由專業(yè)人員針對礦山地址進行勘察，針對已經(jīng)出現(xiàn)的災(zāi)害點，在正式進行開采之前需將加固工作做好。開采挖掘坑道時，應(yīng)保證坑道中獲得足夠支撐，并且落實防護工作。以防在支撐不足情況下出現(xiàn)坍塌問題。同時應(yīng)重視隱患排查工作的實施，盡量使?jié)撛陲L(fēng)險實際發(fā)生概率降低，減少災(zāi)害發(fā)生。可以由專人進行檢查，并且做好數(shù)據(jù)分析、收集、處理工作。通過針對重點區(qū)域進行防治，可以進一步優(yōu)化災(zāi)害防治工作的整體效果。

6 結(jié)語

水文地質(zhì)因素會顯著影響礦山地質(zhì)災(zāi)害，地質(zhì)災(zāi)害如果大規(guī)模出現(xiàn)，產(chǎn)生的經(jīng)濟損失勢必會比較大，充分分析采礦時存在的潛在隱患，運用對應(yīng)防治措施，可以使礦山開采時的安全性獲得極大程度的保證，降低災(zāi)害發(fā)生的概率以及產(chǎn)生的影響，促進礦山開采工作的順利進行。