斷裂構造的水文地質條件對礦山地質災害的影響探討

張世豪，楊學亮，鄭 軍，趙建青，張 策

（河北省地質環境監測院，河北 石家莊 050021）

巖石集中內部應力作用的影響下，出現了斷裂位移形成了地質構造，進而導致了地殼存在了許多斷裂構造。其中，巖石受力情況不一所產生的斷裂程度不同，導致了斷裂出現了斷層、斷層裂隙帶、劈理、節理等多種構造，不同斷裂構造與地下水環境的差異化，表現在了不同的水文地質特征，嚴格意義上來講，與礦山地區地質災害存在直接性聯系。礦山水文地質通常以地下水補給、徑流補給、地下水隙流以及管道流等形式呈現。地下水補給主要源于大氣降水以及地表溪流水，流入地下通道的是地表裸露化基巖風化裂隙、構造裂隙以及榕溪，部分會通過斜坡集中匯入了溪溝排泄地表。由于礦山地區開拓過程中常用到斜井與平峒，導致了礦山地區深度存在了大量的積水，這一現象是我國地質災害研究人員面臨較為迫切的重要問題[1，2]。

1 斷裂構造水文地質特征

1.1 斷裂構造特征

斷裂構造是地殼上分布最普通的地質構造形跡之一，一般分為節理、劈理、斷層等三種基本類型。

劈理通常是因為地應力作用下，出現了變形、位移、破裂過程中早期變形的產物。由于兩側巖石沒有出現位移，寬度與延伸較小，且富水性、透水性較為薄弱，因此無構造因素影響，導致了地下水運移不暢。節理是受到地應力影響下，導致了巖石體沒有出現突出位移的斷裂，形成于巖石體變形、位移、破裂過程的中期階段。因受到了一次構造的影響，導致了節理以規律性成群出現。因巖石內部隨著斷裂面出現的的斷裂特征這一現象即斷層，斷層對區域地質構造有顯著的控制作用，對區域演化、成礦作用有著較為關鍵的重要影響，同時對區域地下水流程以及邊界有著較為關鍵的影響作用。礦區水文地質條件因受到斷層的影響，會導致含水層水利情況形成溝通作用，進行導致了礦山地區水文地質條件更為復雜。

1.2 斷裂構造的分類

劈理、節理、斷層三大類中又分為了若干類，為了更好針對斷裂構造水文地質對礦山地質災害造成的影響建立措施，筆者一一闡述了具體分類如下。

1.2.1 劈理分類

（1）流劈理：由于巖石中存在著一種較為常見的投入向面樁構造，通過片、板以及扁性狀的礦物以及集合體的平行排列而成，具有導致巖石分類形成無數薄片的性能。如圖1 所示。

圖1 流劈理

圖2 破劈理

（2）破劈理：破劈理通常情況下是指在巖石中，具有密集性且平行狀的破裂面，與巖石中的礦物排列方向、定向不存在關系，以微細裂隙的形式呈現。其中，微劈石厚度不超過1cm，破劈理與節理之間無界限，依托顯微尺度通過對破劈理觀看，可探測黏土等物質。如圖2 所示。

（3）滑劈理：華滑劈理通常也被成為應變滑劈理、褶劈理，通常在已存在的規模變質板巖、千枚巖和云母片巖中，切過先存流劈理的差異性平行滑動面。滑動面所含礦物具有一定新定向排列的性能。通常情況下，這種全新的定向不僅可是在現存片狀礦物中被重新定向，同時也可以在沿滑動面重結晶的新生礦物的定向排列。

圖3 滑劈理

1.2.2 節理分類

在針對節理進行分類的過程中，可通過幾何與力學間分析，具體而言，根據節理有關構造的幾何關系加以分類，另一種根據力學性質所形成的節理構造而進行分類，二者存在相互作用且具有一定直接性關聯。從一定程度上而言，節理屬于較小的地質構造，與其他構造存在伴生關系，因此節理的行政與其他地質構造性狀之間存在一定集合關系。

以巖石走向分析可將節理劃分為如下分類。①走向節理：與巖石方向、走向呈平行方向、走向的節理形狀，通常稱為走向節理。②傾向節理：與巖石方向、走向呈垂直方向、走向的節理形狀，通常稱為傾向節理。③斜向節理：與巖石方向、走向呈斜交方向、走向的節理形狀，通常稱為斜向節理。④順層節理：與巖石方向、走向呈平行方向、走向的節理形狀，通常稱為順層節理。

以褶皺軸向分析可將節理劃分為如下分類。①縱節理：與褶皺的軸向保持平行狀態的節理，通常可稱為縱節理。②橫節理：與褶皺的軸向保持直交狀態的節理，通常可稱為橫節理。③斜節理：與褶皺的軸向保持斜交狀態的節理，通常可稱為斜節理。

圖4 根據節理走向與巖層走向關系的節理分類

圖5 根據節理產狀與裙皺關系的節理分類

1.2.3 斷層分類

（1）正斷層：上盤下降、下盤上升，具有區域伸展、重力滑動、伸展斷層，且正斷層較陡、破碎以及角礫棱角較明顯。

（2）正斷層組合型式：正斷層組合型式又分為了產狀基本一致的正斷層構成，各條斷層的上盤依次向同一方向斷落的階梯狀斷層；同心圓狀排列，便構成環狀斷層，若干條正斷層自一個中心呈輻射狀排列的環狀和放射狀斷層。

2 斷裂構造水文地質因素對礦山地質災害的影響分析

隨著我國地質領域發展的過程中，地質學者針對斷裂構造水文地質因素對于礦山地區產生的影響信了了分析，并整理了有關因素與礦山地區地質災害的聯系，為后續防范以及對地質災害預防提供了深思的建議和借鑒。在這種情況下，地質人員有必要針對水文地質因素進行綜合性分析，并對礦山地質災害造成的影響進行全面總結，以提高我國防治礦山地質災害能力為基礎，推動我國礦山地區得以穩定性、持續性以及安全性發展。鑒于此，為了針對水文地質因素對礦山地區造成的影響進行進一步分析，對斷裂構造的水文地質因素對礦山地質災害的帶來的影響進行了論述。

（1）內部構造崩塌。礦山內部構造坍塌的主要因素多數是因水文地質誘發所造成了，同時還造成了一系列的地震災害，通常情況下，還需要某些特殊、特定的條件。首先，礦層中應含有大量的碳酸碳，且礦層上部突然整體呈疏松狀態，礦層的下部應經常性通過地下水，進而對礦層早了較大沖擊。在長期性的不斷沖擊下，礦層遭受到了明顯的破壞，下部土壤強度以及韌性受到了影響從而導致下降，最終會導致礦層的坍塌。從嚴格意義上將，這種現象屬于自然現象，但底子勘察以及開采的過程中，極有可能對地下水的流向造成影響從而改變地下水流流向，導致區域水文地質條件發生改變，進而導致了礦體內部出現坍塌現象。

（2）沉降災害。現代化、城鎮化發展態勢下，地下水資源開發速度有了明顯的上升趨勢。礦山開采以及天然氣等工程建設項目施工過程中，在一定程度上會對水文地質情況造成一定的負面影響，進而導致了地質出現變化而不可預測，最后誘發了大規模地質沉降。這類地質災害雖然屬于水文因素所導致的，但嚴格意義上而言是認為活動導致。

3 礦山地區斷裂構造水文地質的地質災害防治策略

國內外地質學家針對礦山地區進行了深入分析。1996 國內學者提出了以用水量均衡法礦山地區騰發量進行確定，依托土壤水動力學基本原理，對形態地區礦山均衡要素進行推導形成計算公式；2005 年國內學家針對形態地區礦山地下水進行了均衡分析，構建了均衡模型的基礎上對井下水補給進行了分析。2007 年，國外學者認為確定了井下水位的上升量以及含水層及稅率，可利用此方法將補給量進行計算得出，同年，國外學生提出了井下水均衡的本質為質量守恒原理，并進行了均衡情況的多方分析，不受時空尺度限制，對流于水均衡提出了水量平衡方程式。鑒于此，地質人員應多方采納科學、合理治理方法預防措施，以此實現礦山地區地質災害的防治建設。

（1）加強礦山水文地質災害防治措施。在針對礦山地區地質災害治理的過程中，工作人員應規避盲目化治理工作，在地質災害治理之前，應針對當前礦山地區發生過的地質災害進行全面性、科學性以及合理性分析與探析，對斷裂構造的水文地質因素誘發的礦山地質災害因素進行明晰確定，并以此為基礎進行科學分析，最終既定提出防治措施。防治過程中，首先，針對因井下開采導致發生了水污染的情況，對水文生態環境造成巨大威脅且對地下水均衡系統造成破壞的情況進行根治與分析，通常情況下，應指導礦山企業加強對地下水污染情況的整治活動，對現階段仍存在地下水污染情況的礦山開展一系列治理活動，并對已然發生污染的地下水以及對地下水均衡系統造成破壞的情況進行綜合治理，并在此基礎上，對地下水污染的范圍進行多方控制，實現在后續防治過程中可對地下水污染源進行控制。其次，地質人員應針對城市、地區存在的差異進行綜合考慮，對區域水資源的利用以及開放進行合理分析。縱觀我國整體水資源相對來說較為豐富，但存在了區域分布不合理、不完善的情況，地下水使用過量的情況下，地質突出產生的沖擊力會嚴重破壞地質穩定性。若地下水過渡開發進行形成漏斗形預期，會導致區域沉降的地質災害。鑒于此，各地區、城市應全面加強對地下水資源的評估與判斷，通過科學、合理的分析下確定地下水開發策略。

（2）強化礦山地質災害的檢測力度與防治科學性。在加強礦山地區地質災害監測與防治的過程中，我國有關部門應全面提高對礦山地質災害的檢測準確性以及分析的科學性，以此建立全方位的礦山地質災害防治策略。首先，建立、健全與完善礦山地質災害監測防范體系，鑒于我國在監測方面無論是理論研究以及設備技術處于較為落后的狀態，因此我國科借錢國外先進監測技術以及監測設備，并基于我國實際情況引入先進技術、先進設備，對我國地區礦山水文地質特殊性進行進一步明確，以此針對各個突發情況進行針對性、層次性處理。其次，規避地質災害高發區進行項目施工，如因特殊因素、個別因素不得不在礦區周邊進行施工的情況下，應針對施工地區進行全方位的地質勘察，并在施工之前，對水文地質情況進行全面了解，進而采取有針對性的檢測計劃，規避施工過程中地殼出現變化。

4 結論

綜上所述，本文總結與分析了礦山地質災害因斷裂構造水文地質因素的影響，從而引發了一系列的地質災害，并分析了含水層占卜即變化與中斷、聯通等情況均有斷裂構造所控制。鑒于此，開展礦山地區水文地質研究工作的過程中，應加強對斷裂構造的研究，對于揭示礦山地區水文地質規律以及防治礦山地質災害發生具有現實意義以及指導意義。