基于做好礦山水文地質(zhì)設(shè)計(jì)工作的分析

李長(zhǎng)生

(華水建設(shè)項(xiàng)目管理有限公司，貴陽(yáng)550001)

礦山水文地質(zhì)設(shè)計(jì)工作在礦山生產(chǎn)和建設(shè)中有著非常重要的作用，是礦山建設(shè)中的前提和要點(diǎn)。因開(kāi)采方式不同，所以對(duì)不同的礦山水文地質(zhì)條件提出不同的要求，采礦的工作內(nèi)容有很多差異，根據(jù)獲得的水文地質(zhì)資料，對(duì)礦山水文地質(zhì)情況進(jìn)行解析，找到采礦的有效途徑。了解礦山水文地質(zhì)的實(shí)際情況，對(duì)于采礦作業(yè)和礦山安全防治工作有著重要意義。真實(shí)把握水文地質(zhì)設(shè)計(jì)工作，根據(jù)具體情況，找到礦山水文地質(zhì)工作最適當(dāng)?shù)幕厩闆r和防治方法，是礦山水文地質(zhì)設(shè)計(jì)工作的主要任務(wù)。本文通過(guò)著重分析礦山水文地質(zhì)設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)，找到做好礦山水文地質(zhì)設(shè)計(jì)的方法、途徑以及防治措施，為今后的礦山水文地質(zhì)設(shè)計(jì)工作提供有效依據(jù)。

1 礦山水文地質(zhì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的基本情況

礦山水文地質(zhì)工作，指的是在礦山基礎(chǔ)建設(shè)時(shí)期和生產(chǎn)建設(shè)時(shí)期的水文地質(zhì)工作。礦山建設(shè)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，首先要對(duì)當(dāng)?shù)氐V山地質(zhì)基本情況進(jìn)行勘探和觀測(cè)，礦床水文地質(zhì)情況的好壞決定建設(shè)過(guò)程中具體施工的簡(jiǎn)單和復(fù)雜程度。在很多礦山建設(shè)項(xiàng)目工作中，水文地質(zhì)設(shè)計(jì)工作是首當(dāng)其沖的，在礦山建設(shè)初期，水文地質(zhì)工作起到基礎(chǔ)作用，為準(zhǔn)確安全的開(kāi)采工作提供基礎(chǔ)保障。礦山水文地質(zhì)工作專(zhuān)門(mén)研究礦山地下水。地下水是非常難得的液體資源，具有再生性和流動(dòng)性，對(duì)礦山開(kāi)采具有重要影響。因?yàn)榈叵滤环矫嬉┙o礦山人民生活用水和工程用水，礦山部分地區(qū)往往水資源短缺，這就需要加大力度尋找水源、建設(shè)供水設(shè)施、存蓄水量，另一方面，有些礦山地下水資源存量豐富，這給采礦工作帶來(lái)負(fù)作用，礦山又要建立排水設(shè)施，保證采礦工作安全有效。防治水患，治理地下水是采礦安全的主要內(nèi)容。礦山水文地質(zhì)工作要求連續(xù)持久、環(huán)環(huán)相扣，首先要認(rèn)知地質(zhì)環(huán)境，認(rèn)知礦山地質(zhì)條件，要找到制約礦山地質(zhì)水文問(wèn)題的原因，掌握水文地質(zhì)條件的發(fā)展變化規(guī)律。基本條件包括:①礦山水文地質(zhì)的邊界條件;②排泄條件;③地下水分布;④徑流;⑤含水層與隔水層狀態(tài);⑥地下水運(yùn)動(dòng)特征;⑦周邊構(gòu)造;⑧水源供給關(guān)系。其次要預(yù)測(cè)礦山水文地質(zhì)條件的隨時(shí)變化，防止災(zāi)害發(fā)生，減少地表水、采空山圍巖、塌陷程度對(duì)礦山的危害程度。再次，要積極治理地質(zhì)水文條件不良的地域。治理工作是礦山水文地質(zhì)工作的目標(biāo)工程，治理工作貫穿于整個(gè)開(kāi)礦全過(guò)程，從初期勘探到立項(xiàng)設(shè)計(jì)再到生產(chǎn)階段都包括治理工作，治理工作要及時(shí)和細(xì)致，讓礦山開(kāi)采項(xiàng)目在開(kāi)采后逐漸恢復(fù)原始狀態(tài)。

2 礦山水文地質(zhì)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)

在開(kāi)發(fā)礦產(chǎn)資源過(guò)程中，水文地質(zhì)工作處于特別重要的地位。地下水是影響采掘作業(yè)的關(guān)鍵因素，采掘時(shí)會(huì)進(jìn)行排水疏干作業(yè)，這個(gè)期間會(huì)改變礦山地質(zhì)條件，對(duì)礦山工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活造成一定影響。礦山水文地質(zhì)工作，因各地山的地質(zhì)條件和開(kāi)采內(nèi)容不同而有一些相應(yīng)變化，總體來(lái)說(shuō)，礦山水文地質(zhì)設(shè)計(jì)工作內(nèi)容，是在原有條件的基礎(chǔ)上建立有效的檢測(cè)和防治措施，在工程數(shù)量和工程質(zhì)量上達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。礦山水文地質(zhì)工作旨在建立健全勘探和實(shí)驗(yàn)制度，讓地質(zhì)水文設(shè)計(jì)工作為開(kāi)礦、采礦提供有力技術(shù)支持。

3 不同時(shí)期和階段開(kāi)展礦山水文地質(zhì)設(shè)計(jì)工作的問(wèn)題與對(duì)策

3.1 找礦勘察階段

這個(gè)時(shí)期主要的工作是對(duì)采礦地山水文地質(zhì)的基本條件進(jìn)行認(rèn)知與預(yù)測(cè)，通過(guò)普查和勘探，確立礦山水文地質(zhì)的基本情況，制定具有針對(duì)性的水文地質(zhì)設(shè)計(jì)方案與之配合。這2個(gè)方面互為整體、互為依托，在勘測(cè)過(guò)程中，要同步進(jìn)行。例如，在工作初期，經(jīng)過(guò)實(shí)地考察與勘測(cè)，確定當(dāng)?shù)赜胸S富的礦藏資源，決定進(jìn)行大力開(kāi)發(fā)，這個(gè)時(shí)候，就應(yīng)該迅速開(kāi)展水文地質(zhì)工作，要建立地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)設(shè)施，適時(shí)保留變化性數(shù)據(jù)。反之，如果經(jīng)過(guò)地質(zhì)詳細(xì)勘察之后，認(rèn)為這個(gè)礦床地質(zhì)條件不理想，那么確定礦山開(kāi)發(fā)和如何開(kāi)發(fā)的工作就要停滯。水文地質(zhì)工作要超前進(jìn)行，這樣可以提高勘探效率，減少不必要的人力與財(cái)力的浪費(fèi)。水文地質(zhì)工作涉及面較廣，對(duì)工程的規(guī)模有具體要求，礦山水文地質(zhì)工作應(yīng)該著重研究水文地質(zhì)單元，確定單元大小對(duì)地下水補(bǔ)給和疏干具有重要意義。礦山水文地質(zhì)工作應(yīng)該主要研究整個(gè)水文地質(zhì)單元，明確地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌等情況，這樣，礦床的整個(gè)山域都在技術(shù)掌握范圍之內(nèi)。礦山水文地質(zhì)勘探要根據(jù)礦床的類(lèi)型、規(guī)模、復(fù)雜程度選擇地段，通過(guò)地質(zhì)觀測(cè)孔觀測(cè)和記錄情況，這種方式可以獲得比較準(zhǔn)確的參數(shù)，但是不適合大水巖溶礦床。巖溶礦山透水性和富水性嚴(yán)重不均勻，所以為了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，應(yīng)該在小孔測(cè)算的基礎(chǔ)上選擇一個(gè)大口徑鉆孔進(jìn)行測(cè)算，這樣保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，從而為勘探工作提供第一手資料。防止采礦過(guò)程中礦山塌陷，大量取水和采礦疏干會(huì)造成地下水位迅猛下降而誘發(fā)地面塌陷，地面塌陷的危害是很大的，能夠破壞礦山、危及人員生命、造成水土流失。對(duì)自然環(huán)境破壞極大。所以工程建設(shè)要及早預(yù)料、防患于未然。礦山水文地質(zhì)工作中，要重視探查含水層與隔水層，二者同等重要。隔水構(gòu)造的存在能夠減少地下水充水威脅。在采礦技術(shù)上，一定要確保隔水層保持天然狀態(tài)不被破壞，這樣就能減弱或者排除含水層的威脅。隔水層具有很強(qiáng)的阻水作用，勘探設(shè)計(jì)和采礦部門(mén)要充分利用隔水構(gòu)造的天然隔水性，這是最安全和經(jīng)濟(jì)的阻水措施。礦山地下水在重力的作用下，會(huì)向各個(gè)方面滲透。造成地下水天然流場(chǎng)，地下水天然流場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致土壤鹽漬化，北方道路翻漿多就是這個(gè)原因造成的。多年來(lái)的開(kāi)采實(shí)踐中，地下水流動(dòng)造成了很多難以挽回的災(zāi)難，所以我們要研究地下水的成因和如何預(yù)防與改造水結(jié)構(gòu)，讓其動(dòng)態(tài)形態(tài)利于礦山開(kāi)發(fā)和避免開(kāi)采災(zāi)害發(fā)生。

3.2 礦山基建階段

基建時(shí)期的工作是承前啟后的，是采礦工程項(xiàng)目的中心環(huán)節(jié)。

1)驗(yàn)證初期勘探結(jié)果。在初期勘探階段完成之后，基建工作開(kāi)始對(duì)勘探工作的成果進(jìn)行驗(yàn)證。很多礦山水文地質(zhì)問(wèn)題會(huì)在這個(gè)階段暴露出來(lái)，同時(shí)，建設(shè)項(xiàng)目要求這些問(wèn)題必須在這個(gè)階段完全解決。

地下水治理方案需要很多補(bǔ)充資料，這是勘探工作無(wú)法完成的。建國(guó)以來(lái)，我國(guó)在地下水治理方面有很多成熟經(jīng)驗(yàn)，躲水采礦、疏干排水、帷幕堵水等相互配合的治水方案。

隨著工業(yè)技術(shù)水平不斷提升和冶金工業(yè)新的需求，采礦業(yè)也要建立新的機(jī)制新的方法適應(yīng)新時(shí)期的要求。基建階段的中心工作是治水，我們要采取疏干排水采礦、帷幕灌漿堵水采礦、躲水采礦。疏干排水是在礦山生產(chǎn)過(guò)程中，利用巷道、疏干鉆孔和放水洞室，將地下水排出，保證采掘工作安全進(jìn)行。疏干排水方法能夠有效治理水問(wèn)題，礦山水量小尤其適用此方法，這個(gè)方法成本低、安全性高，是傳統(tǒng)的治水辦法。如果水量大、水文地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜的礦山，則不適合用這個(gè)方法，因?yàn)榕潘看螅瑱C(jī)器使用過(guò)多會(huì)造成成本提高，礦床破壞較大的缺點(diǎn)。疏干排水要防止地面塌陷。礦山在抽水過(guò)程中出現(xiàn)坍塌，說(shuō)明這個(gè)區(qū)域地質(zhì)情況復(fù)雜，基巖地下水和第四系松散層產(chǎn)生了水力聯(lián)系。塌陷問(wèn)題遠(yuǎn)比排水問(wèn)題要復(fù)雜和嚴(yán)重，基建階段要完全把塌陷部分處理完畢才可以。帷幕灌漿堵水采礦是在地面或井下鉆孔，通過(guò)鉆孔把高壓灌注材料注入透水通道里，然后形成擴(kuò)散范圍，孔孔之間彼此連接形成阻水帷幕。帷幕堵水會(huì)使水量大的礦山扭轉(zhuǎn)資金緊張問(wèn)題。帷幕堵水一次性投入較大，但是作用長(zhǎng)久。帷幕形成以后，一些之前尚未查明的礦山水文地質(zhì)問(wèn)題會(huì)迎刃而解，因?yàn)獒∧粫?huì)把礦床圈定成小的范圍，情況不明易造成危險(xiǎn)的可以阻斷在外面。帷幕堵水會(huì)有效改善采礦工作環(huán)境，提高礦山的安全程度。躲水采礦是在對(duì)地下水觀測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)和總結(jié)出來(lái)的方法，實(shí)踐證明，躲水采礦大大減少了坑道水量。我們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中，邊實(shí)施邊研究邊總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，事實(shí)證明這個(gè)方法是安全有效的。躲水采礦充分利用天然隔水層，阻水構(gòu)造、厚層石灰?guī)r特點(diǎn)等具體特征施工建設(shè)。采礦過(guò)程中不會(huì)破壞天然格局和機(jī)制，避免了強(qiáng)含水層灌入礦道內(nèi)部。大大減少了地下水對(duì)礦山的威脅。躲水采礦不同于疏干排水和帷幕堵水，它對(duì)自然條件的要求很高。在今后的生產(chǎn)實(shí)踐中，要進(jìn)一步了解礦山水文地質(zhì)情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題，創(chuàng)造出更多礦山阻水的辦法。

3.3 礦山生產(chǎn)階段

礦山生產(chǎn)期間水文地質(zhì)工作尤為重要，關(guān)系到礦井安全與人身安全，這期間的水文地質(zhì)工作要堅(jiān)持“效益領(lǐng)先、安全第一”的原則。礦山水文地質(zhì)人員要及時(shí)測(cè)繪工程項(xiàng)目，了解涌水的規(guī)律和要素，超前探測(cè)坑道涌水量和治理水患的措施。對(duì)坑道水量和水質(zhì)做好監(jiān)理觀測(cè)工作。對(duì)于采空山積水和斷層破碎帶以及巖溶洞穴充水要及時(shí)準(zhǔn)確了解，明確分布情況和積水水質(zhì)情況，把危害性降到最低。地質(zhì)勘查和基建階段在不同的地質(zhì)部分設(shè)置了很多觀測(cè)孔，把得到的數(shù)據(jù)積累起來(lái)，形成一系列不斷完善的資料。觀測(cè)孔是認(rèn)識(shí)水文地質(zhì)要素的眼睛，用動(dòng)態(tài)方式了解地下動(dòng)態(tài)物質(zhì)，形成了同步效應(yīng)，合理廣泛掌握地下水形成原因和防治方法是采礦業(yè)的重要任務(wù)，礦山具有時(shí)間長(zhǎng)、服務(wù)年限多的特點(diǎn)，采礦業(yè)如何發(fā)達(dá)取決于采礦技術(shù)的先進(jìn)與否，水文地質(zhì)管理工作和地下水防治是礦山生產(chǎn)工作的主要內(nèi)容。

礦山開(kāi)采工作是一項(xiàng)復(fù)雜細(xì)致的工作，要求技術(shù)性、安全性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性。從初期的找礦勘探到項(xiàng)目確立設(shè)計(jì)、從基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)直到建成投產(chǎn)、從產(chǎn)品出礦到產(chǎn)品經(jīng)營(yíng)，經(jīng)歷了復(fù)雜冗繁的過(guò)程。隨著對(duì)礦山水文地質(zhì)條件的認(rèn)知和加深，水文地質(zhì)資料不斷獲得和記錄積累，礦山水文地質(zhì)工作取得了有益成果，礦山水文地質(zhì)設(shè)計(jì)工作的全面發(fā)展將進(jìn)一步為采礦項(xiàng)目實(shí)施打好基礎(chǔ)。盡管采礦工作需要多層次、多階段、全方位的觀測(cè)和監(jiān)理，但是隨著科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，采礦業(yè)必將迎來(lái)制度和技術(shù)的全面革新。

［1］楊建安.礦山水文地質(zhì)設(shè)計(jì)工作思路淺析［J］.有色冶金設(shè)計(jì)與研究，2010，31(4):1-3.