礦山地質勘查設計與施工中水文地質問題探析

陳華偉

（廣東省地質局第九地質大隊，廣東 東莞 523063）

水文地質問題是礦山開采中必須要考慮到的因素，地下環境中水流的分布和流向規律會直接影響到礦山巖土層的特性，如何在惡劣的地下水文環境中設計安全的井下作業，保障設備和施工人員安全，在采礦中是必不可少的關鍵點，隨著勘探技術的發展，對地下水文結構條件的調查與研究工作也越來越專業化，先進的勘探設備能夠實現地下水系監控的智能化與動態化，而礦業企業逐步加強了對水文地質的重視。

1 水文地質的分類

礦山的開采行為是勞動力密集、資金投入大的工程項目，工程成本耗資多、安全風險高，要想實現成功的開采，前期充分的準備工作必不可少，而礦山的勘探與設計，要求對礦山的地下資源分布情況、礦物集中儲存層、巖土層結構、地下水文特征進行充分調查了解，只有將地下情況了解清楚，才能有針對性的對水害進行防治，將對開采的不利影響降到最低，保障施工環境的安全，提高地上建筑的質量[1]。

根據工程的要求，首先需要查明的是施工現場所處的區域自然環境條件，當地的自然氣候條件、降水量、空氣濕度等，地貌特征需要勘查施工現場周邊區域的地質結構，包括周圍的水系、河流、湖泊，植被分布情況，高原或者平原等海拔高度地質地貌特征，巖土層的埋藏分布特征、巖土層分類等情況。

地下水系的流向、排泄、補給等情況受到地面降水量、周邊湖泊河流、土壤吸水儲水能力、地殼運動特點等多方面因素的影響，因此綜合分析地下區域土層的含水吸水性質、巖土層的結構構成、井下的平均涌水量、地表的降水量等各種因素，可以將地下水文環境分為以下三類：第一類：屬于地下水文環境較為穩定的類型，多年來降水量、地下水系的補給、排泄、流向走勢等因素已經形成了一定的規律，地下水文環境相對穩定，出現大面積涌水或者突發變化的可能性很低，因此這樣的地下環境是可以進行正常的礦物開采工作的，并且能夠根據地下水系的規律采取有效、適當的措施來防治水害。第二類：屬于開采難度屬于稍有難度的類型，地下水系的變化較為活躍，需要對地下水文進行一定的長期跟進調查，并且進行一系列的長期觀測，才能夠進行安全風險可控的采礦作業，對于此類地下水文環境，首先要做的是盡量采取措施降低采礦行為對地下水系的影響，起到減少干擾的效果，并且對水文環境進行實時監控，避免不可預知的災害。第三類：屬于地下水文環境較為復雜的類型，需要根據采礦的需要和礦井的地質條件與特點，結合地下水流環境對礦下結構進行全面系統的調查，建立起地下、地面雙位立體的勘查網絡，做到定點監控的長期調研，完善井下的地質條件資料，安排長期監控動態監測的網絡，在長期的觀察下才能夠總結摸索出地下水文一定的規律，并且根據總結出的規律設計合適的采礦方案[2]。

2 地下水文地質勘探中的主要問題

地下水位上升到潛水層，那么就會引起各類安全隱患，首先會造成潛水層各巖土層及地基巖土層軟化，造成各巖土層的含水吸水量增加，巖土層的結構在長期吸水的情況下不斷軟化，致導巖土層力學強度降低，地基在這樣的環境中日積月累的受到的不利影響，會造成地面建筑主體的差異沉降甚至有壓縮變形的危害，危及建筑物的穩定性，甚至會造成建筑物不均勻沉降、出現裂縫、塌陷等事故。

地下水位的下降，也會對建筑工程施工造成很大的影響，首先是地下水位的下降，致導巖土層荷載發生改變，所承受的應力就會增加或者減小，地下水位形成的空隙會造成巖土層的下沉、塌陷來填補孔隙，如果土質不均勻或者地下水位的下降不均勻，那么很有可能造成建筑物差異沉降、壓縮變形的嚴重后果，甚至是地面出現的塌陷或者裂縫，對建筑物和人員存在安全隱患；其次是地下水位的下降，對采用木樁加固處理的建筑地基中木樁的影響也是很大的，木樁在長期的水泡環境中，會導致腐爛變形，強度變低，導致地基的損壞，而且地下水位的下降，會使得土壤中的含鹽層發生改變，而鹽類溶液很容易對土壤造成侵蝕，造成鹽堿化，改變土壤層的性質，造成的危害與污染是很嚴重的，而且土壤中的水突然增加，會造成巖土的膨脹，甚至有的時候造成地裂等嚴重后果。

地下水文環境很容易受到采礦行為的影響，造成的后果還有巖土層變形、滑坡、采空區塌陷、坑內巖爆等問題。其中礦山地面的塌陷屬于嚴重的安全責任事故，在煤礦的采空區，由于開采作業對地下的煤層進行了采掘，造成地下結構中出現了空隙層，如果在礦井內保留的礦柱不夠或者地下環境突發變化，或者礦柱由于種種原因受到地下水害的影響支撐力下降，就會造成地面塌陷，甚至危害到財產和人員的安全，特別是那些處于平原的礦區，開采作業后的善后工作不到位或者地下水文環境的突發變化，造成地面塌陷的情況較為常見；坑內巖爆的問題也屬于較為嚴重的災害，首先是采礦造成地下結構中出現異動的空隙層與自由區，此類空隙層造成地下結構中礦坑的周邊與圍巖所承受的巖石的應力被突然釋放，這種突然的地下結構變化，造成巖石被強烈擠壓而碎裂成碎塊，并噴射進入礦坑內，造成礦坑內的安全事故甚至人員傷亡；其次不當的開采行為可能造成的危害還有滑坡、采礦誘發的地震、巖石坍塌等。

3 解決策略

首先要采取多方面的措施對地下水文環境進行全面描述，使地下結構清晰地展現，明確化地表示，才能夠采取一定的有效措施來防治水害。其次是勘查活動的科學性，需要仔細評估礦石開采行為對地下水文地質的影響，對巖土層的影響也要建立在科學分析的基礎上，這樣才能有利于地下水文問題的解決。科學運用先進的3S技術，對礦山的地上地下空間信息進行全面搜集，對空間環境中的異常變化提前知曉，同時對礦區的地層結構變化、開采行為對周邊巖土層的影響做到定期實時監控，分析并預警可能發生的災害，有助于施工人員及時掌握地下信息。最后，需要強化地下勘查的技術含量，引入先進的勘查裝置與專業設備來進行勘查，通過模擬巖土的水理性質和水流對于巖土的影響，來預測分析巖土層的變化，只有這樣的理論模擬，才能充分考慮到現實的種種問題，突破環境的局限，解決實際問題。

4 結語

受到施工現場環境限制、技術限制、地下水文環境的復雜多樣性等多方面的限制所影響，實際勘探操作中，水文地質問題的勘查工作困難重重，很容易造成數據的不精確，因此會造成早期的地質資料同實際情況存在誤差，礦產資源的開采難度陡然增大，因此在實際施工中，需要充分發揮施工隊伍的靈動性和協調機制，充分積累以往經驗，從之前的項目中吸取教訓，及時發現漏洞并調整作業方式，做好水害防治工作。