丁 軒

（河北省地質(zhì)工程勘查院，河北 保定 071000）

礦山開(kāi)采不可避免的會(huì)對(duì)區(qū)域地質(zhì)環(huán)境造成影響，改變巖體結(jié)構(gòu)與裂隙力學(xué)性質(zhì)。這些改變會(huì)作用于礦區(qū)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(kāi)采[1]。因此，有必要針對(duì)礦山水文地質(zhì)的類型，分別研究其對(duì)地下水開(kāi)采的影響，將歷史勘察數(shù)據(jù)整理為理論，進(jìn)而應(yīng)用理論指導(dǎo)工程實(shí)踐，尋找防范措施，以便科學(xué)、合理、規(guī)范的開(kāi)采自然資源，為社會(huì)發(fā)展提供礦產(chǎn)資源支持的同時(shí)，保護(hù)自然資源，為后代留下“金山銀山”。

1 礦山水文地質(zhì)類型對(duì)地下水開(kāi)采的影響

礦山水文地質(zhì)類型，根據(jù)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(zhì)類型中，地下水的儲(chǔ)存方式不同，因此對(duì)開(kāi)采的影響也不盡相同?？紫稁r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(jié)構(gòu)、裂隙發(fā)育程度等因素，具體情況還需要深入研究裂隙的礦產(chǎn)結(jié)構(gòu)、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(fā)育情況、充填形況等因素，同時(shí)還需要勘察參考溶洞的地質(zhì)構(gòu)造、古地理和自然地理?xiàng)l件。

例如歷史勘察實(shí)踐中，膠東半島某礦區(qū)，水文地質(zhì)環(huán)境由洪水和沖積作用產(chǎn)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(jiàn)圖1。

圖1 礦山水文地質(zhì)斷裂帶分布圖

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

2 地下水開(kāi)采的防范措施

礦山地質(zhì)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(qiáng)度和滲透性等。提高勘探工作質(zhì)量，需要加強(qiáng)地下水研究，明確水文地質(zhì)研究評(píng)價(jià)的內(nèi)容，評(píng)價(jià)地下水對(duì)礦層和建筑物層的作用和影響；制定相應(yīng)的水文地質(zhì)研究防治方案。研究基金會(huì)的設(shè)計(jì)和施工提供準(zhǔn)確的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)，減少地下水問(wèn)題的可能性，并減少礦山建設(shè)對(duì)地下水的破壞，水文地質(zhì)調(diào)查報(bào)告結(jié)合采礦和地質(zhì)調(diào)查的主要設(shè)計(jì)和施工過(guò)程，對(duì)地下水的影響和危害進(jìn)行評(píng)估。

實(shí)施井灌區(qū)節(jié)水改造、水源置換、水井封補(bǔ)、地下水水源補(bǔ)給等相關(guān)工程，對(duì)地下水超采區(qū)實(shí)施控制。對(duì)于有替代水源需要輸送到有限采區(qū)的地下水用戶，逐步替代有限采區(qū)的水源，并對(duì)井水進(jìn)行封堵填井[3]。對(duì)壓力礦區(qū)井灌區(qū)無(wú)替代水源條件下，實(shí)施節(jié)水改造工程。結(jié)合干濕期水資源變化，及時(shí)進(jìn)行地下水補(bǔ)給建設(shè)。南水北調(diào)工程后，水資源開(kāi)采范圍的壓力將明顯提高，且行了疏浚，對(duì)河道采取了多項(xiàng)工程措施，如利用地表水滲漏條件、雨水蓄積和排放標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)險(xiǎn)能力。

自給井開(kāi)發(fā)的減少和過(guò)度開(kāi)采的停止是該地區(qū)形成天坑的主要原因[4]。減產(chǎn)是應(yīng)對(duì)水位急劇下降的最直接、最有效的方法之一。加強(qiáng)地下水管理和保護(hù)，政府制定了《超采區(qū)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(wǎng)覆蓋自備井全部封閉填塞，節(jié)水灌區(qū)采用替代減少地下水、地表水，農(nóng)業(yè)灌溉采用電動(dòng)抽水，水井不需填滿，在干旱年份可作為備用水源。到2020年，嚴(yán)重超采區(qū)中小企事業(yè)單位井全部封堵、充填，一般超采區(qū)大型企事業(yè)單位井開(kāi)采量減少50%。

3 防治實(shí)例

3.1 背景介紹

以2015年為基準(zhǔn)年，2020年作為規(guī)劃水平年，采用減少開(kāi)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(jì)算三種防范措施的均衡量，驗(yàn)證地下水開(kāi)采保護(hù)的效果。具體結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同方案地下水均衡量計(jì)算結(jié)果

通過(guò)三種措施的對(duì)比，措施1總供水量為34145.15萬(wàn)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(wàn)m3，灌溉回歸量略有增加，為18188.4萬(wàn)m3，側(cè)徑流量略有增加，為2798.22萬(wàn)m3。與基準(zhǔn)年相比，總供應(yīng)量減少了19,812,600m3。措施二總供水量為33720.33萬(wàn)m3，總排泄量為34929.66萬(wàn)m3，超回收量為120933萬(wàn)m3。

3.2 效果分析

與三種措施相比，措施一通過(guò)減少產(chǎn)量，關(guān)閉自備井，減少了總排泄和總供給，與基準(zhǔn)年相比，過(guò)剩產(chǎn)量減少了3413.56萬(wàn)m3。在措施2中，通過(guò)定期人工補(bǔ)給，增加了總供水量，減少了總排泄量。與基準(zhǔn)年相比，產(chǎn)能過(guò)剩減少4515.52萬(wàn)m3。措施3通過(guò)調(diào)整工業(yè)布局，系統(tǒng)總供水量超過(guò)總排水量，地下水位由負(fù)平衡變?yōu)檎胶?，平衡差?32.08萬(wàn)m3。這三種解決方案比降低地下水位來(lái)控制生產(chǎn)更不可行，根據(jù)實(shí)地考察，現(xiàn)階段企業(yè)生產(chǎn)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(chǎn)必然影響企業(yè)的發(fā)展，與地方經(jīng)濟(jì)改革的發(fā)展方向背道而馳。第二種措施通過(guò)人工回灌一般可行。根據(jù)實(shí)地調(diào)查，該地區(qū)已經(jīng)有地下水補(bǔ)給項(xiàng)目，但由于水量的限制，補(bǔ)給項(xiàng)目進(jìn)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(gè)措施是相當(dāng)可行的。生產(chǎn)方案的變更不會(huì)影響企業(yè)正常生產(chǎn)生活，下料倉(cāng)區(qū)域水位將得到恢復(fù)。同時(shí)，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(yōu)質(zhì)淡水質(zhì)量下降。因此，三措施結(jié)合二措施，綜合考慮第一措施，調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局，定期實(shí)施補(bǔ)水工程，實(shí)施節(jié)水修復(fù)工程，可以最大限度地減少落水坑面積，達(dá)到最佳效果。

4 結(jié)語(yǔ)

礦山企業(yè)地質(zhì)調(diào)查的種類很多，對(duì)礦山企業(yè)發(fā)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(zhì)調(diào)查的類型，積極應(yīng)用有針對(duì)性的勘探技術(shù)，顯著提高礦山水文地質(zhì)調(diào)查質(zhì)量。地下水是重要的自然資源，儲(chǔ)量有限且極易遭到破壞。研究礦山水文地質(zhì)環(huán)境對(duì)地下水開(kāi)采的影響可以防患于未然，科學(xué)合理的安排開(kāi)采施工，既是對(duì)自然資源的開(kāi)發(fā)，也是對(duì)自然環(huán)境的保護(hù)，對(duì)于減緩地下水位的持續(xù)下降，保護(hù)地下水資源具有重要意義。由于研究區(qū)域的限制，沒(méi)有在全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)展各種類型、各種情況的礦山水文地址類型的研究，以點(diǎn)帶面的研究方式難免會(huì)出現(xiàn)偏頗，將在后續(xù)研究工作中重點(diǎn)關(guān)注，加強(qiáng)實(shí)地?cái)?shù)據(jù)的采集與整理，開(kāi)展進(jìn)一步的研究工作。