郭 俊，王 婧

（青海省有色第三地質(zhì)勘查院，青海 西寧 810000）

礦山水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)擁有隔水層與含水層，其內(nèi)部真實的組合關(guān)系還帶有采掘空間、導(dǎo)水通道與各類補充型水源等，此結(jié)構(gòu)的活動運行會直接影響到采掘活動的整體安全，只有加強(qiáng)礦山周遭的生態(tài)保護(hù)才能使水資源的補給更為合理，使其能量變化與正常代謝更加有效。

1 礦山水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)中水害的主要類型

礦山水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)的水害存有較多類型，由于其開采強(qiáng)度的改變而發(fā)生了開采重心向西轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，也出現(xiàn)了更多類型的水害。相較于礦山水文地質(zhì)內(nèi)額結(jié)構(gòu)特征，礦井水害與其有著極高的相似度，因而專業(yè)人員也可對礦井水害進(jìn)行深入研究。具體來說，相關(guān)人員可依照充分含水層、煤層、導(dǎo)水通道與充水水源等關(guān)系對水害結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理劃分。從充水水源與開采煤層的空間位置上來講，可將水害劃分成貫通型水害、底板水害、頂板水害、地表水水害與大氣降水水害等。根據(jù)老空水害等典型問題又能將其分成老空水害、其他類型水害等。

（1）開采層與充水水源間的水害。對于地表水水害而言，其煤層開采會經(jīng)常受到地表湖水與地表海水的威脅，多存在于水庫底部的煤礦開采。頂板水害或底板水害都存在單層水害、組合型水害，在實行煤層開采期間會遭受多類基巖的威脅，此類水害多發(fā)生在我國的西北部，如東北、西北型煤田等。貫通型水害主要分成斷層水害、陷落柱水害等，若在煤層開采過程中突然遭受突水威脅，則可能輸此類水害，其大多會發(fā)生在各類開采區(qū)。

（2）老空水害的主要類型。其一，正常的老空水害可分成隔離型、底板型、同層型與頂板型等水害類型，開采人員可依照不同形態(tài)來確認(rèn)水害名稱，并采用對應(yīng)性措施進(jìn)行高效管控。其二，老空水害還囊括了其他類型水害，即側(cè)向含水層、煤層含水層水害，由于此類煤層本身就帶有水分，在開采過程中可能會在側(cè)向遭遇突水威脅。

2 礦山水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)中水害的具體特征

在完成水害類型的劃分后，為使其防治工作更有針對性，管理人員需了解每項水害的具體特征，當(dāng)發(fā)生水害時其防治重點才會更為明確。

（1）大氣降水水害。地下含水層內(nèi)的重要補給水源即為地表水與大氣降水，根據(jù)當(dāng)前的礦山開采現(xiàn)狀，大氣降水為直接且唯一的充水水源，其降水強(qiáng)度會給礦山水害帶來重要影響，二者在時間上還存有極強(qiáng)的同步性。因此，防治大氣降水水害的主要方式為隔斷因開采而引發(fā)的坡面徑流、地面裂縫、導(dǎo)水縫隙帶與大氣降水間的聯(lián)系，在雨季期間還要及時對地面裂縫進(jìn)行封堵，改進(jìn)季節(jié)性河流的改道與鋪底。而在防治地表水害期間，工作人員需對采動范圍進(jìn)行有效控制，避免因?qū)a(chǎn)生的裂隙破壞隔水層，或利用填充等方式降低導(dǎo)水裂隙帶的發(fā)育高度，使隔水層的整體結(jié)構(gòu)保持完整。

（2）頂板水害與底板水害。就頂板水害來說，若層狀結(jié)構(gòu)完整，且遭遇突水時其內(nèi)部的導(dǎo)水裂隙帶、煤層垮落帶會影響到頂部含水層，繼而發(fā)生頂板水害類事故。根據(jù)當(dāng)前的多種頂板水害案例，主要可分成離層水害、組合型水害與單層水害等，而組合型水害依照其不同的組合關(guān)系與結(jié)構(gòu)類型還能細(xì)化為更多類型。防治頂板水害的主要原則為維持隔水層結(jié)構(gòu)的完整度，其主要措施有限厚開采、充填開采等，在開采期間要降低其給隔水層帶去的影響。

針對底板水害來說，此類危害的威脅主要在于底板中石灰?guī)r內(nèi)部的含水層，此類危害也可詳細(xì)劃分成組合型水害與單層水害。根據(jù)石灰?guī)r自身易巖溶的性質(zhì)，會給含水層帶去較大壓力，在開采過程中極有可能發(fā)生事故。在防控底板含水層期間要采用改造注漿、工作面注漿或疏水降壓法等。

（3）貫通型水害。貫通型水害產(chǎn)生的主要原因在于煤層的大力開采引發(fā)的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)擾動，也為水害提供了更為便利的通道。在劃分此類水害時還能對照其致災(zāi)機(jī)制與不同結(jié)構(gòu)，由于我國主要的水災(zāi)事故皆來自于斷層導(dǎo)水，多處礦山事故也源于導(dǎo)水陷落柱，治理或預(yù)防的關(guān)鍵為采用注漿等多種手段來加強(qiáng)導(dǎo)水通道的限制，并將含水層與采掘空間進(jìn)行一定的隔離。

（4）老空水害的防治手段。當(dāng)采空區(qū)域被水填充后會形成一定程度的積水區(qū)，若擾動積水區(qū)或開采煤層則會引發(fā)突水事故，基于開采煤層與采空區(qū)間的位置不同，其形成的老空水害的類型也各不相同，因而只有在了解該區(qū)域正常的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)后采取的防治手段才更加有效。針對其他類型的水害，工作人員在防治期間還要對照不同的煤層形態(tài)，從而增強(qiáng)防治工作的合理性與可行性。

3 礦山水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)的采動響應(yīng)

在研究礦山水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)的采動響應(yīng)時，工作人員需看出在采掘活動的影響下該區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的隔水層與含水層的損壞體現(xiàn)與具體變化。采動響應(yīng)與地質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)的諸多要素，如工作強(qiáng)度、采掘位置、地質(zhì)溫度、時間效應(yīng)、水的滲流與地質(zhì)結(jié)構(gòu)等有著密切聯(lián)系。

（1）覆巖采動響應(yīng)。礦山覆巖中的基巖與松散層的不同主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)、組合，二者間的厚度也與富水層位不同。覆巖內(nèi)部的松散層與基巖的接觸面在巖體內(nèi)的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面中，會對覆巖的破壞與變形產(chǎn)生極大影響。覆巖變形的主要形式為“上三帶”，也就是常說的彎曲下沉帶、裂縫帶與垮落帶等，此類形態(tài)會改變覆巖的整體地質(zhì)結(jié)構(gòu)。離層含水與單層含水會引發(fā)突水水害；在富水或松散層組合結(jié)構(gòu)中會出現(xiàn)采掘潰砂類水害。在防治頂板突水期間，工作人員需仔細(xì)研究隔水層的厚度與位置、水壓作用、導(dǎo)水裂隙帶的高度與開采時間等，才能最大限度的遏制頂板突水事故。

采掘潰砂屬當(dāng)前礦山開采中較嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，由于在采掘期間松散層內(nèi)的水砂流入礦山下，其行為嚴(yán)重威脅到了地質(zhì)挖掘工作人員的安全。相較于多種流砂災(zāi)害來說，采掘潰砂的危害程度更高，由于其帶有高勢能、高水壓等特點，一旦發(fā)生危害則會因其沖擊力強(qiáng)、速度快給礦山開采人員帶去極大傷害，并形成灌頂式的災(zāi)害。比如，在2018 年底某礦山在開采過程中就因采掘潰砂給相關(guān)人員造成了極大的傷害，也帶去了多種經(jīng)濟(jì)損失。

采掘潰砂主要的危險源位于采掘活動中的潰砂通道與含水砂層，若導(dǎo)水裂隙帶與垮落帶進(jìn)入到含水砂層就會引發(fā)此類事故。在發(fā)生潰砂的過程中其水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)將與其采動響應(yīng)產(chǎn)生密切聯(lián)系，并將其分成滲透破壞型、直接揭露型與人為通道溝通型等。發(fā)生采掘潰砂需滿足多種條件，比如，含水砂層的通道要達(dá)到運移與啟動條件，且?guī)r體遭受破壞的程度較高。

（2）底板采動響應(yīng)。由于各巖體的地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，礦山還存有底板采動響應(yīng)，具體來說，當(dāng)前我國的多種煤礦都遭受著底板石灰?guī)r中含水層的威脅，如華南的茅口灰?guī)r、華北的石灰?guī)r等。隨著采掘深度的改變，水壓也變得越來越高，各煤層在開采期間會遭受高地溫、高地應(yīng)力、高水壓的強(qiáng)力威脅。在礦井發(fā)生突水事故后，礦井內(nèi)部的涌水量會急劇增加，繼而快速降低地下水位。比如，某礦山在開采過程中發(fā)生了含水層內(nèi)的突水事故，發(fā)生事故的位置其觀測孔的水位下降了15m 左右。

防治底板突水的主要措施為工作人員需時常關(guān)注采動前后的地質(zhì)結(jié)構(gòu)變化，如水位水壓、富水性、含水層的具體位置、巖層的破壞深度與底板的變形狀態(tài)等，通過科學(xué)的檢測技術(shù)能精準(zhǔn)地測量出其前后變化的具體數(shù)值，通過對此類事故的詳細(xì)研究，了解其發(fā)生的條件，才能最大化降低底板突水事故給水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)帶來的影響。當(dāng)前我國劃分底板突水類型的主要依據(jù)為石灰?guī)r組合，借助不同的水文地質(zhì)條件可切實掌握底板突水的實際狀況。

例如，青海地區(qū)在進(jìn)行底板采動響應(yīng)時，其工作人員發(fā)現(xiàn)因水壓或采掘深度的改變會給煤層開采帶去較大威脅，并引發(fā)突水事故，在詳細(xì)研究該區(qū)域的各項地質(zhì)指標(biāo)后，對其進(jìn)行科學(xué)化改造，降低了事故發(fā)生的概率。

（3）地質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)的采動響應(yīng)。地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的采動響應(yīng)將主要帶來貫通型水害，其事故類型可分成采掘潰砂、頂?shù)装逋凰取Ｈ敉凰鹿蕩в袛嗔褬?gòu)造，其主要擁有著兩種形式，即因開采擾動而產(chǎn)生的斷層活化，并形成了導(dǎo)水通道；因煤層開采而生成的天然導(dǎo)水通道，相較于斷層突水，巖溶塌陷與陷落柱的結(jié)構(gòu)與其相似，且產(chǎn)生的水害發(fā)生機(jī)制也相同。華北等多個地區(qū)的煤層會遭受石灰?guī)r水的威脅，底板高承壓下的石灰?guī)r水會涌入其底部正在發(fā)育的礦區(qū)，繼而出現(xiàn)斷層或巖溶陷落柱，其在進(jìn)入到溶穴后會引發(fā)后果嚴(yán)重的突水事故。比如，某礦山在挖掘過程中因工作面出現(xiàn)斷層而引發(fā)底板突水，部分區(qū)域甚至還出現(xiàn)了采掘潰砂現(xiàn)象，其突水量在短時間內(nèi)快速升高，改變了該區(qū)域的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)。

專業(yè)人員為改善區(qū)域性水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)特性，要對其進(jìn)行充分的研究與保護(hù)，具體來說，在進(jìn)行煤層開采的同時要設(shè)計多類安全煤柱，其主要作用為充分的分析與考慮煤層開采后的破壞范圍。針對安全煤柱的設(shè)置要充分結(jié)合其實際尺寸，并有效控制水砂、地下水或地表水進(jìn)入到礦井內(nèi)的現(xiàn)象，增強(qiáng)此類水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)的有效性。在設(shè)計各項災(zāi)害防治措施的過程中，要仔細(xì)研究阻水結(jié)構(gòu)中的空間位置、穩(wěn)定性、性質(zhì)與阻水厚度等，借助充分的研究與指導(dǎo)，適時填充隔水層或含水層，而運用注漿填充法能有效遏制含水層內(nèi)的富水性，提升整體的隔水強(qiáng)度，增強(qiáng)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的改造效果。

4 結(jié)語

綜上所述，通過對礦山水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)的詳細(xì)研究，工作人員應(yīng)了解此類水害的主要類型，在分析了對應(yīng)性的采動響應(yīng)后要對該區(qū)域的綜合環(huán)境有更為明確的認(rèn)識，在采取礦產(chǎn)資源時要不斷提升其準(zhǔn)確性與安全性，利用采動效應(yīng)的專業(yè)化分析提升此類資源開發(fā)利用的綜合效益。