水文地質設計工作思路分析

摘 要：水文地質設計工作是項目設計工作中一個重要組成部分。本文旨在介紹一種水文地質設計工作的思路，按此思路進行水文地質工作，能夠在全面掌握水文地質資料的基礎上，使地下水防治設計能夠做到有的放矢，采礦設計工作能夠順利開展。

關鍵詞：水文地質 設計 防治

中圖分類號：P641 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（a）-0214-01

水文地質設計主要是在分析水文地質條件的基礎上做出水文地質條件復雜的防治水設計，從水文地質角度保障該類在基建和生產作業過程中的安全。解析水文地質資料，首先應對水文地質報告進行研讀，在此基礎上根據《水文地質工程地質勘探規范》（GB12719-91）對水文地質條件的勘探類型進行劃分，根據礦床主要充水巖層與礦體的相對關系及其復雜程度來闡述水文地質條件。另外應對地質報告中可能存在的問題進行分析，為地下水防治方案的設計做好準備工作。

1 水文地質工作的意義

水文地質工作在資源開發中，具有重要地位。因為地下水直接或間接威脅采掘作業的安全，影響經濟效益，而且在排水疏干期間，還會改變環境地質條件，對附近城鄉的工農業生產與建設造成一定的影響。合理治理地下水，開展地下水的綜合利用，對于的安全生產具有十分重要的意義。眾所周知，地下水較大的疏干排水工程投資和經營費用是巨大的。遼寧五龍金礦一個月的疏干排水費用就接近200萬元。據我國南方部分有色金屬的不完全統計，在20世紀70年代初，每采一噸礦石需排水30～55 t。泗頂鉛鋅礦日最大涌水量競高達430 t。而在地下開采中，突水常常伴隨著大量涌砂、流泥涌出以至冒頂、崩塌，一旦備用排水能力不足，輕則影響局部生產，重者造成礦井被淹。地下水活動，還會大大惡化礦坑的工程地質條件，降低露天礦采場邊坡或坑道頂底板的穩定性，引起滑坡、崩塌與冒頂、塌方、泥砂潰人等現象。江西武山銅礦在南礦帶-40 m探礦坑道掘進中，多次穿過構造破碎帶。其中11號穿脈工作面因突水和泥砂潰入，堵塞了至少50 m坑探、波及地表農田，造成地表塌陷。在巖溶，大規模的疏干排水引起區域地下水位下降，井泉干枯或流量銳減，使農田灌溉和城鎮供水發生困難；尤其嚴重地是，疏干排水常常引起大規模的地面塌陷，對附近城鄉人民的生活、生命財產安全和工農業生產帶來巨大的威脅。坑道中的酸性水既對各種金屬設備具有強烈的腐蝕性，排放后又會污染環境。由上可見，開展水文地質研究和礦坑水的防治與綜合利用，對保證生產和人民生命財產安全，保護環境都有著非常重要的意義。

2 水文地質設計的內容

開發階段的水文地質工作因不同的開采方式和水文地質條件的不同，其工作內容往往有很大的差異。但總的來說，在水文地質條件一般的，其工作內容是在原水文地質工作的基礎上，設置必要的防治水設施，組織排水疏干和日常監測；對水文地質條件復雜的，往往由于原勘探工程量和工作深度的限制，所取得的水文地質資料難以滿足開發的需要，故應結合的實際，在建設前期到生產的初期進行補充（或專門性）水文地質勘探與試驗。必要時，還應建立專業的防治水隊伍，進行防排水工作的研究、設計、施工工作。

2.1 露天開采水文地質設計

露采的主要特點是采掘范圍大、揭露巖層多、工作面寬闊、進出運輸方便，但開采深度一般均較地下小。由于露天礦坑直接暴露面積大，大量降水可直接落人或匯入礦坑內。此外，如若地下水涌入礦坑，對采掘的主要影響則表現為突然潰水淹沒礦坑。影響爆破和礦巖裝運效率和露天邊坡的穩定性。應分別根據其特征和開采要求，有針對性的開展工作。對地下涌水（或暴雨）可能淹沒礦坑的露天礦，必須建立完善的防排水系統，首先應計算礦坑涌水量和暴雨徑流量，以便確定防排水系統的排水能力。暴雨徑流量取決于暴雨頻率的選擇和礦坑允許淹沒深度與天數。對進入礦坑的降水和地下水，要盡可能分段攔截、分段排出，以減少排水揚程和能耗。這類水文地質工作的主要任務是進一步查明主要充水巖層與礦體的疏干排水條件，建立可靠的排水疏干系統和觀測檢驗系統，進行疏干塌陷及其他環境工程地質問題的預測與防治的研究，條件允許時，可采取措施封堵主要充水巖層、礦體與地表水體的水力聯系。在凹陷露天采礦場，地下涌水（大氣降水）會使松散或軟弱巖層構成的工作面與道路變得泥濘，嚴重影響裝運的效率。工作面和爆破深孔中的地下水，會影響爆破效率。還有些，由于地下水滲流，可能導致冬季道路和工作面結冰，給采掘作業和運輸的安全帶來很大影響。故對這些，應采用預先疏干方式，把地下水位降低至最低采掘工作面以下。地下水對露天邊坡穩定性的影響，主要表現為大大降低邊坡的穩定性，嚴重時會造成大面積的片幫、滑坡、崩落等一系列工程地質問題，威脅人員、設備的安全。由松散、松軟地層或遇水軟化的巖層構成的邊坡尤其嚴重。為此，必須查明邊坡各含水層，特別是弱含水層分布范圍、產狀、厚度、分層的巖性及其透水性、地下水的補給排泄條件，進而研究其疏干條件，建立疏干系統和邊坡加固措施。

2.2 地下開采的水文地質設計

地下的采掘范圍較小，揭露巖層主要為礦體及其圍巖，工作面狹窄，出入通道既小又少，且受提升能力的影響。因此，地下水對采掘生產的危害，往往比露天嚴重。地下水突然潰入，造成的淹沒事故，在一些中時有發生。伴隨著潰水或坑內涌水，常有大量泥砂涌入和冒頂、片幫、底鼓、斷面收縮等不良工程地質現象。由于采礦造成采礦場頂板巖層的沉陷波及地面還會產生陷落和疏干塌陷，還會溝通上部含水層、地表水體，引起地表水、地下水和大氣降水的下滲與潰入。此外，酸性水還會對井巷中的金屬部件和設備，產生強烈的腐蝕性。預先疏干的方式除前述外，對滲透性較差、涌水量不大的松散含水層，可用打科式過濾器、真空過濾器放水，配合巷道疏干，以提高坑道的穩定性。

3 問題及建議

由于各方面的原因，目前水文地質勘探工作很少能按GB12719-91規范嚴格執行，致使不少地質報告的水文地質部分難以滿足水文地質設計工作的需要。因此水文地質設計者應一一指出基礎資料的不足部分，并提出一些補救措施和進一步工作意見，對可能造成安全隱患的問題應特別提醒，主要有以下內容：（1）若發育有斷層破碎帶，但設計階段勘探過程中并未對破碎帶的水文地質特征進行工作，可建議在下一設計階段前針對破碎帶進行勘探工作或者生產過程中在此破碎帶附近應進行超前探水等工作，避免發生生產安全事故。（2）對水文地質邊界條件尚未查清的，要求在下一步勘探過程中查清，以便修改地下水防治方案。（3）若附近老窿情況尚未查清，要求在下一步設計工作前查清，避免發生老窿突水事故。如確實無法查清，一定要在設計中考慮周到的探、放水措施。通過以上工作，基本可以對一個的水文地質情況有所掌握，當然在設計過程中，必須與采礦、地質、礦機等專業進行多次結合才能做出適合水文地質條件的防治水方案。

參考文獻

[1]鮑玉學，王梅英，熊曉云.地質學[M].地質出版社，2009.