超大型礦床水文地質條件對礦山開采的影響研究

張世濤，王曉亮，劉 宇，宋淑娥，吳文彬

（1.遼寧省地質礦產研究院有限責任公司，遼寧 沈陽 110032；2.遼寧省地質實驗研究所，遼寧 沈陽 110032）

超大型礦床要求礦床中資源的儲量必須大于2000億噸，而針對超大型礦床水文地質條件指的就是超大型礦床地下水的存在形式，是包括含水層的厚度、礦化度、硬度、水溫及水的流動狀態等綜合地質信息，也是礦山開采工作中一項十分重要的內容。超大型礦床地下水主要補給源為大氣降水，大氣降水通過基巖風化裂隙垂直入滲補給下伏基巖含水層。地下水總體上是由南向北方向運移，通過裂隙以側向地下逕流的方式；另一部分則通過地表蒸發、植物蒸騰，以垂向的方式排泄，回到大氣中。針對超大型礦床水文地質條件進行專門觀測的研究，是有效防止礦山開采所面臨的大面積

采空區塌陷和露天采礦場邊坡滑落等地質問題的有效手段。技術負責人高級工程師張琪表示：“礦產是工業的糧食與血液，是國家經濟的重要基礎。在影響礦山開采的因素中，礦床水文地質條件是決定礦山開采是否能夠取得良好效果最關鍵的因素[1]。通過分析超大型礦床水文地質條件的綜合信息，進一步加大確定礦山開采方案的合理性。除此之外，超大型礦床水文地質條件對礦山開采的影響，必定會在一定程度上，影響著整個礦區工作的合理開發和未來規劃，能夠有效降低在礦山開采的過程中出現人為事故的風險。由于超大型礦床區域地形、地質相對復雜，礦山開采的方案、順序以及深度直接決定礦山開采的效率以質量。因此，本文提出超大型礦床水文地質條件對礦山開采的影響研究。

1 超大型礦床水文地質條件對礦山開采的影響研究

礦山開采指采礦及選礦生產的全過程，而貫穿全過程的監督管理是對礦產資源實行有效保護和合理開發的一項最重要措施。必須嚴格把控好礦山開采過程的各個環節，監督礦山開采資源時，必須合理地安排開采順序，以充分回收和綜合利用礦產資源；采礦方法和選礦工藝必須技術可行，經濟合理；開采回采率、選礦回收率兩個主要綜合指標，必須達到設計要求；儲量變動情況要適合生產過程及礦山的規模要求，以期達到對礦山進行科學管理。分析超大型礦床水文地質條件對礦山開采方案確定的影響，再通過分析水文地質條件對礦山開采順序合理性的影響，以及分析水文地質條件對礦山開采深度的影響，致力于為礦山開采提出與實際情況更匹配的開采方案。

1.1 影響礦山開采方案的確定

由于超大型礦床水文地質條件復雜，傳統的礦山開采技術不能有效解決復雜水文地質條件造成的諸多難題[2]。露天礦山開采通用的有兩種主要方案方法，一個是全境界開采法；另一種是陡幫開采法。地下礦山開采主要有三種開采方法，分別為：崩落法、充填法以及空場法。本文通過分析超大型礦床水文地質條件對礦山開采方案確定的影響，致力于確定與實際情況最匹配的礦山開采方案。考慮到目前“大數據”和“人工智能”已經應用于礦山開采研究的方方面面，正在以不可思議的速度提高對超大型礦床水文地質條件勘探的精準度，改變著礦山開采的技術以及方案。在通常情況下，礦山開采順序方案主要包括四種，分別為：從礦體的一側向另一側回采、從兩側向中間回采、從中間向兩側回采以及跳躍式開采。為了優化礦山的開采順序，可以將礦山的開采看作一個復雜的生產過程，其中超大型礦床水文地質條件直接決定礦山的開采方案。而超大型礦床水文地質條件的復雜性，又要求其在實際礦山開采過程中不能遵循一定的規則，井下開采礦山含水層的厚度以及礦化度比較平均，一般采用從礦體的一側向另一側回采的開采順序，并且要求在礦山開采前必須具有完整、可靠的地下水位檢測系統。在嚴格把控超大型礦床水文地質條件的基礎上，還可以根據當地礦山含水層的硬度，在下階段已回采結束的采空區采用中選擇從兩側向中間回采的開采順序。從中間向兩側回采主要針對含水層礦化度高的下階段未開采的礦山，跳躍式開采的使用主要為了避免大面積采空區的出現。

因此，可以看出超大型礦床水文地質條件對礦山開采方案的確定具有積極、正面的影響。結合超大型礦床水文地質條件選擇出的礦山開采方案具有以下優點：可提高礦山開采的深度，使開采礦石貧化率降到最低；在傳統礦山開采技術的基礎上，實現可能開采的最大深度，并根據水文地質條件利用不同的礦山開采方案在已開拓的最深水平進行回采[2]。同時，要提高礦山開采技術水平，盡可能提高選礦回收率、資源綜合利用程度和利用率，減少尾礦排放量；開發創新的選礦技術和設備，將礦石資源中由于選冶水平低不能利用的成分減到最少。通過井下預選、將選廠建在井下等方法，做到廢石、尾礦不出井，用于回填采空區，實現采選廢棄物的就地有效利用。

1.2 影響礦山開采順序

重視超大型礦床水文地質條件最重要的原因在于，超大型礦床水文地質條件能夠直接影響礦山開采順序的合理性。由于礦山地質勘查技術伴隨信息化的發展不斷提高，單純依靠下行開采與上行開采不但耗時長，也會產生很多不必要的費用出現。必須結合先進的科學技術，采用遙感技術，準確、直觀、全面、多角度地確定超大型礦床水文地質條件，并且還可以利用多時像的遙感資料，動態地觀察超大型礦床水文地質條件的變化，為提高礦山開采順序的合理性提供技術指導。通過技術團隊根據超大型礦床水文地質條件所開發的遙感物探資料創新型解譯方法及其處理工具軟件，創造性地將航空磁力測量數據等物探資料直接應用于預測找礦靶區，在針對超大型礦床進行外圍及深部資源拓展勘查中，成功鉆獲隱伏工業礦體。加強探礦工作精準實施鉆探，這也是將大數據思想應用于礦山開采及地質找礦工作的重大突破。通過超大型礦床水文地質條件能夠有效降低了探礦風險、成本，而有效提升了找礦預測、成功的概率。

超大型礦山開采順序的合理性是決定超大型礦山地質勘查效果好壞的重要指標，在開采過程中必須對綜合水文地質條件的變化規律展開細致研究。分析超大型礦床水文地質條件對礦山開采順序合理性的影響可以極大程度提高礦山開采順序合理性，從根本上加速我國工業化發展進程。超大型礦床水文地質條件對礦山開采順序的影響不但具有礦山開采順序的安全性以及可靠性，分析超大型礦床水文地質條件還能夠在本質上提高了礦山開采順序方案的關聯性。上述的四種礦山開采順序方案是相互聯系的，缺一不可。因此，基于超大型礦床水文地質條件確定礦山開采順序方案是礦山生產開采的有力保障。

1.3 影響礦山開采深度

歷經新中國成立后近七十年的地質勘探，全國范圍內的淺表礦已經非常之少，找礦難度越來越大，不得不將目標轉向深部礦、隱伏礦、覆蓋區。影響礦山開采深度的控制性因素是超大型礦床水文地質條件勘探的準確程度，因此，如何提高超大型礦床水文地質條件勘探的精度，是礦山開采工作的關鍵環節。在分析超大型礦床水文地質條件對礦山開采深度的影響中，首先，要分析礦山開采中存在的風險。在礦山開采時，一般流程是由地表開始的，通過由淺入深的方法向地下探采。隨著對礦產資源需求量的不斷增加，礦山開采向地下探采的程度越來越深，就意味著對超大型礦床水文地質條件的勘查結果也提出了越來越精準的要求。一旦沒有充分考慮超大型礦床水文地質條件，確定礦山開采深度的最大值，在礦山實際開采過程中就會很容易出現與超大型礦床水文地質條件不匹配的風險。尤其是在超大型礦床水文地質條件較差的位置進行深度礦山開采工作，由于工作人員無法掌握超大型礦床深層水文地質情況，勘查未知的地下水水壓無法得到精準的預測。這就意味著地質勘查深度越深，地下水水壓越高，越容易出現礦山開采事故，直接威脅礦山工作人員的生命安全。因此，必須提高對超大型礦床水文地質條件勘查的重視程度，盡量避免水工環地質災害的發生。

地質學研究的主要目的是找礦，找礦是地質部門的主業，也是各地質勘查單位的中心工作。地質礦產勘查開發技術的提升關鍵更在于如何降低風險成本而有效提高預測成功的概率。另外，超大型礦床水文地質條件的勘查復雜程度極高，不僅要配備先進的技術設備，對工作人員的專業素養也具有很高的要求。必須做到實時精準把控地下水水壓，才能向更深的地層進行礦山開采，進而提高礦產資源的開采率，實現礦山開采的預期效果。結合遙感物探資料創新型解譯方法及其處理工具軟件攻克了利用磁法物探資料預測弱磁性礦種的找礦難題，大幅降低了勘查找礦的投資風險，為實現深部礦、隱伏礦的找礦預測突破提供了一個全新有效的方法和工具。超大型礦床多處于山區、礦區水工環地質條件非常復雜，單純依靠地面監測和實地監測得到的礦床水文地質條件耗時長、費用高、見效慢，尤其是在有些交通不便的地區，工作難度大，不易判斷。必須結合先進的科學技術，采用遙感技術，不但可準確、直觀、全面、多角度地觀察和預測超大型礦床水文地質條件，還可以利用多時像的遙感資料，動態地觀察超大型礦床水文地質信息的變化，為提高確定礦山開采深度的精準度提供技術指導。綜上所述，分析超大型礦床水文地質條件能夠更好的指導礦山開采工作的進行。

2 結束語

本文通過研究超大型礦床水文地質條件對礦山開采的影響，認為現階段我國礦山開采工作仍然沒有充分結合礦床水文地質條件。總體看來雖然通過先進的科學技術能夠獲取礦床水文地質條件，但對于礦床水文地質條件在礦山開采的應用方面還存在不足。因此，研究超大型礦床水文地質條件對礦山開采的影響是十分必要的。超大型礦床水文地質條件是優化礦山開采順序的有效手段，有理由加大對超大型礦床水文地質條件的應用拓展，致力于在提高礦山開采技術的同時，選出與實際情況匹配度最高的開采順序方案，從而提高我國超大型礦床的開采效率與開采安全。