楊 超

（甘肅省地礦局第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘察院，甘肅 天水 741000）

隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，各行各業(yè)對(duì)礦產(chǎn)資源的使用量需求越來(lái)越大。然而，水文地質(zhì)問(wèn)題一直是影響礦產(chǎn)資源生產(chǎn)開發(fā)效率的主要因素?；诖?，相關(guān)人員應(yīng)加大金屬礦產(chǎn)水文地質(zhì)類型劃分與特征方面的研究力度，即在明確不同水文地質(zhì)類型特點(diǎn)的情況下，找出具有應(yīng)用準(zhǔn)確性的金屬礦產(chǎn)水文地質(zhì)類型劃分結(jié)果。這是促進(jìn)地區(qū)進(jìn)行現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)背景下金屬礦產(chǎn)資源開發(fā)建設(shè)行業(yè)快速穩(wěn)定發(fā)展的重要課題，研究人員應(yīng)將其重視起來(lái)。

1 礦區(qū)水文地質(zhì)特征

根據(jù)礦區(qū)近些年的水文地質(zhì)情況和對(duì)實(shí)地勘察，筆者發(fā)現(xiàn)該礦區(qū)的主要特征是巖溶含水層充水；因地下水和礦床巖溶含水層有著緊密的聯(lián)系，礦床受巖溶層發(fā)育狀態(tài)、巖溶縫隙特點(diǎn)及巖溶特性結(jié)構(gòu)等因素的影響，會(huì)導(dǎo)致礦床地下水賦存情況存有明顯差異，再加上礦山的礦層與巖溶之間，也有著不同的層次區(qū)分，導(dǎo)致巖溶富水情況和其充水水位受其影響十分顯著。礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造情況和礦山規(guī)模決定著礦床賦存地帶和青箬與巖溶成長(zhǎng)的狀態(tài)等都有著關(guān)鍵性的影響。礦區(qū)地下水的補(bǔ)給工作，主要是以大氣降水量的方式進(jìn)行，礦區(qū)巖層豎直運(yùn)動(dòng)是巖溶縫隙上方地下水運(yùn)動(dòng)方式，礦區(qū)地下水在花崗巖上進(jìn)行滲透時(shí)，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)才呈現(xiàn)為水平特征。花崗巖因?yàn)槠浔旧硖貏e堅(jiān)硬，所以其形態(tài)會(huì)對(duì)地下水流動(dòng)，有著控制作用?；◢弾r存在存在多個(gè)相比較突出的情況下，形成此區(qū)域局部某位置的分水嶺，在這情況下巖溶含水層系統(tǒng)整體形成后，會(huì)在各個(gè)板塊之間出現(xiàn)獨(dú)立的特征。礦區(qū)的地下水存在于大多數(shù)礦床賦存的水文地質(zhì)單元內(nèi)，礦區(qū)礦井涌水量的突出特性，會(huì)引發(fā)突水事故，很難準(zhǔn)確對(duì)該礦區(qū)內(nèi)突水事故進(jìn)行預(yù)測(cè)，再加上礦區(qū)的開采疏水方式，較為煩瑣復(fù)雜。礦區(qū)天然形成的斷裂帶、人為開采造成的裂痕與導(dǎo)水陷落柱等因素，使礦井涌水起到疏通作用。與此同時(shí)，人為的勘探打鉆孔以及部分巖溶脫落，也可以為礦井中涌水提供重要作用。礦區(qū)巖溶洼地上方會(huì)存在第四系覆蓋，這些覆蓋會(huì)極大地影響大氣降水對(duì)其進(jìn)行滲透。然而礦區(qū)中巖溶裂痕出比較突出的裸露部分，大氣的降水可以通過(guò)這些裂痕進(jìn)行滲透。

2 造成地質(zhì)災(zāi)害的水文地質(zhì)因素

2.1 沙土液化現(xiàn)象導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生

沙土液化現(xiàn)象就是沙土緊密程度有所變化，從原本固體狀態(tài)變?yōu)樗缮⒌臓顟B(tài)。導(dǎo)致沙土液化的原因有多種，其中水文因素是導(dǎo)致沙土液化的主要成因。大自然中地震的破壞力是有目共睹的，所以在地震過(guò)后地質(zhì)結(jié)構(gòu)中會(huì)有諸多含水量較高的沙粒和粉末狀物質(zhì)相互參合，進(jìn)而導(dǎo)致沙土液化現(xiàn)象。松散的土粉與一些含水量高的物質(zhì)參合在一起后，就會(huì)形成類似洪流不斷地向下流淌，不斷地沖刷礦區(qū)地下礦物質(zhì)最后形成空洞，而且空洞還會(huì)逐漸的變大，這樣就極易導(dǎo)致塌陷發(fā)生。

2.2 地基變形因素

地基是保障礦區(qū)安全及生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，地基的變形多是受水文因素的影響，導(dǎo)致建筑穩(wěn)定性能大打折扣。因此，礦區(qū)的地基經(jīng)常會(huì)選擇軟土建造，雖然軟土的硬度不足，穩(wěn)定性方面也遠(yuǎn)比不上其他材料，但其侵蝕防護(hù)能力較強(qiáng)，手地下水影響較低。雖然礦區(qū)地基軟土有良好的抗水壓力，但小孔中仍然存在水壓力，影響地基的穩(wěn)定性。

2.3 水文因素造成地面沉降

人們的過(guò)渡開采，是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的重要原因之一，我國(guó)地下水資源并非取之不盡，用之不竭。由于部分開發(fā)商對(duì)地下水的過(guò)度開發(fā)，會(huì)使礦區(qū)地下水位出現(xiàn)下降的現(xiàn)象，為礦區(qū)安全生產(chǎn)埋下隱患，地下礦層空間的壓力變小，情節(jié)嚴(yán)重就容易出現(xiàn)礦區(qū)塌陷的情況。

3 礦區(qū)水文地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)防治措施

3.1 礦水害防治對(duì)策

（1）地表水防治。①對(duì)于地表水體進(jìn)行定期開展詳細(xì)調(diào)查，同時(shí)分析區(qū)內(nèi)河流情況，以及回采過(guò)程中引發(fā)的塌陷問(wèn)題，廢棄井與河床裂縫等，在多雨時(shí)節(jié)來(lái)臨之前，對(duì)裂縫進(jìn)行充填，避免地下水的入滲。②針對(duì)地下水情況設(shè)置有效的防治方案與技術(shù)規(guī)范，針對(duì)地下水情況設(shè)置有效的防治方案與技術(shù)規(guī)范，工程師應(yīng)當(dāng)對(duì)防治水方案進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，同時(shí)上報(bào)集團(tuán)公司，得到批準(zhǔn)后才可具體應(yīng)用。③礦區(qū)開采過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)《年度雨季“三防”計(jì)劃》進(jìn)行嚴(yán)格遵守，科學(xué)合理地進(jìn)行護(hù)坡加固和清理水溝，做好防滲和防洪工作。

（2）開礦點(diǎn)水防治。①和周邊的一些采礦點(diǎn)進(jìn)行定期圖紙交換，對(duì)開礦點(diǎn)的具體情況進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，對(duì)鄰近礦點(diǎn)涌水問(wèn)題進(jìn)行結(jié)合分析。②針對(duì)于一些存在較大隱患礦點(diǎn)開采過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)針對(duì)水患問(wèn)題制定科學(xué)合理的水情報(bào)互通制度，并針對(duì)水患問(wèn)題制定相應(yīng)的防止措施。③有效監(jiān)管礦界防水柱，依照臨近礦井水文地質(zhì)情況以及圍巖特征與開采技術(shù)手段礦層賦存情況的進(jìn)行充分綜合分析，充分的保留防水柱。④對(duì)實(shí)際了解到的采掘情況進(jìn)行充分分析，同時(shí)也不能放過(guò)有關(guān)人員在此方面提出的一些看法和認(rèn)識(shí)，并在采礦工程采掘平面圖中進(jìn)行標(biāo)注。⑤加強(qiáng)采礦工作人員的培訓(xùn)工作，使其能夠更好的判斷透水預(yù)兆。

（3）承壓水防治。①堅(jiān)持技術(shù)管理法：不僅要抓宣傳工作，還要更好地落實(shí)培訓(xùn)工作，對(duì)組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷完善，加強(qiáng)技術(shù)管理，做好承壓水防治。②并和科研院所建立緊密的聯(lián)系，通過(guò)先進(jìn)的水文地質(zhì)勘查手段，充分調(diào)查區(qū)內(nèi)的水文地質(zhì)情況以及承壓水情況，特別要針對(duì)一些導(dǎo)水構(gòu)造以及奧灰?guī)r巖溶水水源分布情況，開展詳細(xì)的調(diào)查研究工作。③加強(qiáng)觀測(cè)奧灰水動(dòng)態(tài)情況，通過(guò)地面聯(lián)合抽水試驗(yàn)，詳細(xì)調(diào)查奧灰含水層的分布特征，對(duì)其變化情況進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控。

3.2 地質(zhì)災(zāi)害的防治措施

由于西北地區(qū)的這一礦區(qū)儲(chǔ)量豐富，逐漸加大了對(duì)該礦區(qū)的開采強(qiáng)度和開采深度。在大規(guī)模的勘探開采下，礦區(qū)地層構(gòu)造遭到破壞，經(jīng)監(jiān)測(cè)結(jié)果可知，該礦區(qū)采空區(qū)域的上層頂板厚度小于38m、采掘?qū)挾刃∮?2m，因此不斷有地面沉降以及局部塌陷的情況發(fā)生；在加上該礦區(qū)由于植被覆蓋率差、土地沙漠化嚴(yán)重、地層內(nèi)的含水量較少，枯水期來(lái)臨時(shí)，更是令含水層與隔水層之間的距離變大，對(duì)于土層結(jié)構(gòu)不能起到強(qiáng)有力的支撐作用，令大力開采后的礦區(qū)土層架構(gòu)更加不穩(wěn)。因此需要根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，結(jié)合上述水文地質(zhì)特征做出相應(yīng)的防治措施。已知結(jié)合該礦區(qū)在上述兩方面的問(wèn)題，提出下述幾項(xiàng)防治措施。

（1）從開采過(guò)程中來(lái)看：要安排合理的抽汲技術(shù)，以此適當(dāng)?shù)靥幚淼叵滤?，并設(shè)置防水、防砂安全煤柱，有效防止地下水缺失導(dǎo)致的地面塌陷，同時(shí)根據(jù)疏降水位、水體補(bǔ)給來(lái)源兩方面，采取合理的水體處理措施，減少塌陷的可能。

（2）從充填方式上：在施工過(guò)程中，可以預(yù)先運(yùn)用充填法來(lái)管理頂板，減小對(duì)礦體的有效開采厚度，大幅度減少地面下沉量和其他變形值，令巖層平緩移動(dòng)，阻止地表下沉。

（3）再?gòu)拈_采方式上來(lái)看：采用條帶式開采方式，盡量將礦區(qū)開采以采一條留一條的形式進(jìn)行，設(shè)置的條帶寬為22m ～28m，以此將礦層劃分成條帶相間的形式。

（4）同時(shí)在開采過(guò)程中要注意消除開采邊界的影響，盡量以協(xié)調(diào)的方式開采，確保各個(gè)工作面之間錯(cuò)開一定距離，相互抵消或部分抵消由地面拉伸和壓縮引起的變形，從而減少地面的變形量。

（5）由于西北礦區(qū)山坡高坡陡，切割較強(qiáng)烈，斜坡上的碎石粘性土、強(qiáng)風(fēng)化砂泥巖及泥巖軟弱結(jié)構(gòu)面形成臨空面，在重力以及地殼活動(dòng)的作用下，容易產(chǎn)生土質(zhì)或土巖質(zhì)滑坡、崩塌。所以要盡量減少人工開挖邊坡，在斜坡上修建載水排水溝；并在坡體臨空面前緣，采取擋土措施，防止坡體滑動(dòng)。

（6）利用礦區(qū)體積大、數(shù)量多的固體廢物，對(duì)塌陷區(qū)作回填處理。種植綠植，提高該礦區(qū)的植被覆蓋率，減輕土地沙漠化的問(wèn)題，穩(wěn)固礦區(qū)地層結(jié)構(gòu)。礦區(qū)地面沉降塌陷的預(yù)測(cè)和治理，是做好該礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防御的重要環(huán)節(jié)，所提出的防治對(duì)策，為礦區(qū)的勘探與開采，提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

3.3 做好水文觀測(cè)工作

為了更好地達(dá)到礦區(qū)防治水的目的，做好水文觀測(cè)是重要的工作，也是必要的手段，水文觀測(cè)常見(jiàn)的措施有3 個(gè)。①做好水文觀測(cè)，首先要掌握科學(xué)詳細(xì)的水文地質(zhì)資料，充分考慮到氣象、降水量分布和補(bǔ)給排泄等影響因素，考慮分析洪水泛濫的形成及影響因素。②在礦區(qū)內(nèi)部，利用先進(jìn)的技術(shù)設(shè)置水文觀測(cè)孔，對(duì)水壓、水位以及水量的變化進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)測(cè)和觀察，總結(jié)變化的規(guī)律，明確礦區(qū)內(nèi)部多種水的來(lái)源以及相互關(guān)系。③礦井涌水量也是觀測(cè)的要點(diǎn)，要重點(diǎn)監(jiān)測(cè)并總結(jié)季節(jié)變化的規(guī)律。

4 水文地質(zhì)類型劃分結(jié)果分析

據(jù)某次全國(guó)調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，金屬礦產(chǎn)水文地質(zhì)類型復(fù)雜和極復(fù)雜型的金屬礦產(chǎn)共有905 個(gè)，主要分布在貴州、山西、安徽、河南以及重慶等9 個(gè)省區(qū)，占全國(guó)金屬礦產(chǎn)復(fù)雜與極復(fù)雜礦井總數(shù)的74.3%。經(jīng)勘查，上述9 個(gè)省區(qū)的金屬礦產(chǎn)資源開發(fā)建設(shè)過(guò)程常受水文地質(zhì)問(wèn)題的影響發(fā)生重特大突水貨透水事故，研究人員應(yīng)將其作為金屬礦產(chǎn)防治水工作的重點(diǎn)監(jiān)督管理以及監(jiān)督檢查對(duì)象，從而最大限度的提升我國(guó)金屬礦產(chǎn)資源的開發(fā)建設(shè)效率。如表1 所示，全國(guó)金屬礦產(chǎn)水文地質(zhì)類型復(fù)雜和極復(fù)雜礦井統(tǒng)計(jì)表。針對(duì)上述金屬礦產(chǎn)水文地質(zhì)復(fù)雜及極復(fù)雜影響問(wèn)題，研究人員應(yīng)強(qiáng)化防治水機(jī)構(gòu)、人員及設(shè)備保障措施的研究力度。但在目前，金屬礦產(chǎn)水文地質(zhì)專業(yè)技術(shù)人員數(shù)量平均到每個(gè)金屬礦產(chǎn)，不到兩人，對(duì)于金屬礦產(chǎn)開發(fā)較少的省區(qū)，每個(gè)金屬礦產(chǎn)防治水專業(yè)技術(shù)人員配備不到1 人。同樣，防治水機(jī)械設(shè)備，如專用探放水鉆機(jī)的配備數(shù)量?jī)H為2.07 臺(tái)，個(gè)別省份，如廣西、甘肅等地平均到每個(gè)金屬礦井設(shè)備僅不到一臺(tái)。為此，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)根據(jù)水文地質(zhì)類型劃分及特征情況，配備相應(yīng)的防治水專業(yè)技術(shù)人員與機(jī)械設(shè)備，從而不斷健全防治水機(jī)構(gòu)。這是滿足當(dāng)前現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)背景下，各行各業(yè)對(duì)金屬礦產(chǎn)資源開發(fā)使用需求的關(guān)鍵，研究人員應(yīng)將其作用于實(shí)踐，以加快金屬礦產(chǎn)資源開發(fā)行業(yè)的快速穩(wěn)定發(fā)展進(jìn)程。

表1 全國(guó)礦區(qū)水文地質(zhì)類型復(fù)雜和極復(fù)雜礦井統(tǒng)計(jì)表

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)礦區(qū)水文地質(zhì)特征的有效分析，實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)礦區(qū)中會(huì)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的位置，并及時(shí)采取相應(yīng)的措施防治，以此降低地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能。災(zāi)害的預(yù)測(cè)方法與防治手段，為礦業(yè)的勘探、開采開發(fā)提供了有力的技術(shù)保證，保障作業(yè)安全的同時(shí)，提升了工作效率，確保生產(chǎn)的有序進(jìn)行。