礦區地下水疏干對地質環境的影響與防治

薛丁煒，陳云芳，王曉翠，徐海洋，李　婧，劉賀軍

（河北省保定地質工程勘查院，河北保定071051）

礦區地下水疏干對地質環境的影響與防治

薛丁煒*，陳云芳，王曉翠，徐海洋，李婧，劉賀軍

（河北省保定地質工程勘查院，河北保定071051）

深部采礦往往會遇到采礦巷道涌水、突水的影響，為保證地下采礦活動的安全，礦山常設計地下水的疏干工程。而地下水的疏干工程則往往是大規模的降水工程，其影響的范圍會波及到疏干含水層的補給區和排泄區。在補給區由于過度的排泄，使地下水持水度減小，可造成植被退化、土地荒漠化等不良現象；在排泄區，則往往因水源補給不足，造成水循環周期增長，水質惡化等不良現象。從理論闡述的角度出發，來揭示這些因礦山開發而造成的不良地質現象和地質環境破壞現象，并試圖引導人們在礦山工程設計及礦山環境治理實踐中更好地保護環境。

地下采礦；礦山環境；地下水疏干；防治工程

我國有約60%以上的采礦活動是在地下的深部采礦，豎井、平硐、斜井等是實現深部采礦活動所必需的礦山基礎工程或設施，而由于地下含水層和地下水的存在，深部采礦往往會遇到采礦巷道涌水、突水的影響，為保證地下采礦活動的安全，礦山工程設計部門常設計地下水的疏干工程，對影響地下采礦活動的地下水進行疏干。然而，地下水的疏干工程往往是大規模的降水工程，其影響的范圍會波及到疏干含水層的補給區和排泄區。

由于地下水流場的變化，在疏干含水層的補給區會由于過度的排泄，使地下水持水度大幅減小；在地質環境上往往可造成植被退化、土地荒漠化等不良現象。在疏干含水層的下游排泄區，則往往因水源補給不足而造成地下水循環周期增長、水質惡化等不良現象。

1　采礦工程概述

采礦活動總體可分為地表采礦和地下采礦2大類，由于采礦活動的內容、地理和空間位置的不同，采礦過程中所建造的采礦附屬工程和所使用的生產工藝也各不相同。

1.1地表采礦工程概述

露采礦山主要有以建材、稀土、粘土、云母、煤炭等為主的非金屬礦山和以鐵、銅、金、銀、鎳、鉛等為主的金屬礦山。其生產工藝為露天采掘，采掘形成的地表工程有采坑、掌子面、溝槽等，其破壞范圍主要在地表和地表以下的可進行露天采掘的淺部含礦地層。其采掘過程可以是人工挖掘，也可以是機械挖掘或爆破施工，礦山的附屬工程則包括安全平臺的設置、公路開拓、礦山工業場地及排土場等。

1.2地下采礦工程概述

地下采礦活動的情形比較復雜，地下采礦既有固體礦產也有液體和氣體礦產。地下開采的固體礦產主要有煤炭、石英、石膏、氟石、電氣石、螢石、磷灰石等非金屬礦以及鐵、銅、鋁、錳、金、銀、鎳、鉬、鎢、鋅、鉛、鈾等金屬礦。液、氣態礦產則主要有石油、地下水（包括地下熱水）和天然氣。地下采礦所使用的采礦工藝也是多種多樣、五花八門。地下采礦活動主要是利用平硐、斜井、豎井、井管等礦山基礎工程或設施來實現地下采礦的。其采掘過程主要在固體礦產的開采過程中適用，采掘工藝主要為機械挖掘和爆破施工；而液、氣態礦產則是在勘探揭穿礦層以上覆蓋層后，即由井管和配套泵站直接進行控制和輸出。

2　礦山環境問題的類型

不同類型的礦區，由于采礦活動的內容、地理和空間位置及所使用生產工藝的不同，其對地質環境所產生的影響也存在著一定的差異。

2.1地表采礦活動所產生的地質及環境問題

露采礦山主要有以建材、稀土、煤等為主的非金屬礦山和以鐵、銅、金、銀、鎳、鉛等為主的金屬礦山。這類礦山采礦活動形成的礦山環境問題主要是形成大范圍的露天采坑，遺留大片的高陡邊坡，采場和廢石場遺留大量的采礦廢渣石。因此，也是崩塌、滑坡及泥石流次生地質災害發生的敏感地帶。另一方面，露天采礦在形成大面積的占地和植被破壞的同時，還會造成水土流失和破壞地形地貌景觀及形成揚塵污染空氣等。而選礦生產還會造成土壤和水源的污染。

2.2地下采礦活動所產生的地質及環境問題

地下固體礦產采礦活動對環境形成的影響，主要是硐采過程中形成大范圍的地下采空區，破壞賦礦層、圍巖及頂底板的整體性、穩定性和一系列與采礦活動相關聯的地質及環境問題，主要有粉塵污染、巖爆、瓦斯突出、礦坑突水、水均衡系統破壞及海水入侵、地下水及土壤污染等。由此類采礦活動派生出的地質災害主要有地面沉陷、采空塌陷、地裂縫。

地下液、氣體礦產采礦活動對環境產生的影響，主要是液、氣態礦產開采后由于地壓減小而導致大范圍的地面沉降和沉降區周邊地帶的地裂縫災害；含水層的越流補給和水質混雜、惡化；對開采礦層回灌補給所形成的人為污染等。

更重要的是，無論是地上采礦的礦山還是地下采礦的礦山，其礦業活動不止在礦山的礦業活動范圍內形成影響，它們還會影響到周邊地帶和與礦山地下水存在水力聯系的其它地區，這些地區也許與該礦山的距離很遙遠。首先，在這些礦區范圍內，如果采礦活動涉及到地下水位以下的范圍，那么，礦山生產就必然會受到地下水的影響。為了保證礦山生產的安全，礦山生產管理部門必然要設計地下水的疏干工程，來保證礦山生產的正常運行和采礦工人、機械設施的安全。其次，礦山生產管理部門應對礦山生產對與礦山存在聯系的周邊或其它地區所產生的影響加以考慮，從而，實現更新意義上的“新型綠色礦山”建設。

3　地質環境保護與防治工程

3.1地質環境保護

地質環境保護既可以是實施礦山開發前的行為過程和必然程序，也可以是礦山開發過程中的行為過程和必然程序。“保護”即保持、維護某一區域的正常的自然生態原貌或原有存在狀態，也就是對礦區范圍內或周邊相鄰地帶未被破壞的地質環境采取措施加以保護。然而，這些工作還只是狹義的，在小范圍內施用的手段和方法，對與本礦區相關聯的地下水上游補給區和下游排泄區來說，這些做法和行為過程是沒有意義的。對此，我們要另想辦法，比如在上游截流蓄水，以減少對本區的補給。這樣做還有一個好處，就是同時降低了采礦區礦硐內的涌水量，也就是相應地減少了礦區地下水的疏干量。但這些工作需要我們去做更多、更詳盡的調查和評價工作，以制定合理的控制或防護計劃和措施。

3.2防治工程

“防”是預施工程；即為了預防、扼制地質環境某種惡化傾向而采取的手段和措施。“治”是后善工程；即針對地質環境中某一現存不良或破壞現象的治理實踐。在當前的認知和科技水平狀況下，對礦山范圍內的地質環境問題一般采用支擋、錨固、攔截、疏導等工程措施和追施水肥、密植等生物措施，來預防或對治這些實際問題，而在更大范圍內和更廣范疇上存在的問題，目前尚未提及，更沒有任何施用預防、對治措施的先例。對此，我們應該加以重視和進行嚴謹、周密的考慮。

3.3合理開發與利用

針對礦山生產疏干地下水在更大的范圍內造成不良影響的現實問題，如果將疏干的地下水直接排掉，多數情況下勢必要造成水資源的浪費，而當排泄不當時，還會在排泄區造成一定的危害，甚至是造成災害。如軟化鄰近區域的地基，影響建筑物的安全與穩定；再遇暴雨行洪，很可能會引發或誘發大規模的地質災害，這樣，對人類社會所造成的不良影響或損害是巨大的、甚至是慘痛的，我們不得不加以謹慎的考慮。因此，能夠將疏干水作為灌溉資源或水產品來充分利用，則會起到既不影響采礦經濟活動，又同時帶動相關產業的發展，這樣一舉兩得的效果。為此，我們可以有以下幾種方式來解決這一問題。

（1）將疏干水作為灌溉資源利用。當然這不是只在礦山附近的小范圍內實現，我們要從更大的區域范圍著想。開渠輸水，將多余的水輸送到真正需要的地方。這樣，新修的水利工程還可以在治理一定區域范圍內的洪水時派上用場，這是一舉三得的做法。

（2）將優質的疏干水作為城鎮供水及工業生產水源，或制成礦泉水、純凈水等水產品進行處理，這是帶動相關產業的渠道和策略。這種方法對開發相關產業的前提條件要求較高，因此，具有一定的局限性。因

為，不是每一處礦山的地下水水質都會那么好，我們需要有科學依據來作為施行開發計劃或規劃的支撐。

（3）將疏干水作為回灌資源利用。這一做法既可以應用于相鄰的不同種類礦山之間的相互補足，同時，也可應用于相鄰地區同一礦種礦山之間的相互調節，使更大范圍內的礦業經濟活動正規化，實現保持一定限度之平衡的有序發展。

4　結語

通過上述分析，礦山采礦活動對自然環境所造成的危害是多方面的，造成損害的程度也有輕有重。因此，礦山環境保護與治理工作是一個涉及范疇很廣的話題。我們必須進行多方面的調查研究和深入細致的分析，才能發現真正的問題和問題的癥結所在。從而，根據不同的實際環境條件和地質環境問題事件的性質，有針對性地提出對地質環境的保護和防治方案及措施，以期起到在大幅度節約治理投資的前提下，有效地促進某一地區礦業經濟活動的正常進行和相關產業的正常產生和發展，促進該地區生態環境和當地社會人文環境的和諧發展與穩定，促進地方經濟的穩步發展與提升。

［1］譚績文，等.礦山環境地質學［M］.2013.

［2］工程地質手冊［M］.4版.中國建筑工業出版社，2007.

［3］國土資源部.DZ/T0218-2006礦山工程設計規范［S］.

X141

B

1004-5716（2016）01-0137-03

2015-08-17

2015-08-18

薛丁煒（1968-），男（漢族），河北河間人，高級工程師，現從事巖土工程勘查、地質災害及礦山地質環境評估、勘查、治理工程設計及施工管理技術工作。