礦山地質勘查中水文地質問題分析和水文地質災害防治

韓 磊

（河北煤田地質局第二地質隊，河北 邢臺 054000）

在很多有關地質勘查的文獻資料中，經常會發生各種各樣的地質災害，使礦山周邊或礦山內部的工作人員受到傷害。事實上，這些礦山地區之所以會發生災害，與地下水有著密不可分的關系。在礦區開采礦物時，因為某些人為因素或自然因素的影響，地下水的流動會發生一些改變，從而導致整個水文地質環境產生一系列變化[1]。因此，在地質勘察過程中對地下水文環境進行科學的觀測，就能在真正的礦物開采過程中控制危險，清除不穩定因素，從而使礦山順利開采，并且保護工作人員能夠在礦山中安全施工，使礦山周邊地區居民不再受到生命財產威脅。

1 礦山地質勘查中水文地質問題分析

1.1 水文地質問題劃分

地質結構復雜的地方通常地下水文環境也會很復雜，在對地下水文環境進行勘察時，首先需要對地質環境進行分類，將不同的單元系統統一劃分出各種類型的區域，然后將這些不同類型的地質環境分別進行水文分析。根據礦山中主要礦體與地下水水位及補給條件的關系，結合地表水的水層結構，以及地質環境的復雜程度，可以將礦山地質勘查中水文地質問題的復雜程度分為簡單、中等、復雜三類。

水文地質問題相對簡單的礦山中地面環境也相對簡單，基本沒有其他不可控因素的影響。一般情況下，該礦山的主要礦體位置高于侵蝕面，或者礦體少部分位于侵蝕面以下，但礦區周邊沒有河流或湖泊等地上水系，因此不會對地下水進行補給，導致地下水的邊界十分清晰。此時，地下水的主要含水層水量較少，因此在沒有礦體堵塞水流通路的情況下，該類地形十分利于排水，不會因自然原因導致地下水位上漲或下降。這種類型的水文環境的地下水結構不會隨意改變，所以地質勘察工作最為簡單。

第二種是水文地質問題的難度處于中等地位的礦山。該類礦山的主要礦體依然高于侵蝕面，地表的自然排水條件較為豐富，基本不會出現堵塞等情況。地下水的主要含水層水量中等，或者礦物主體部分位于侵蝕面以下，但是礦區周邊的地表河流、湖泊等水資源較少，不能大范圍倒灌入地下水，導致地下水位猛漲。其周邊地形利于排水，水文環境復雜程度適中，能夠導致地下水結構發生根本性變化的因素相對較少，這種水文環境問題及其勘察工作被稱為中等難度。

最后一類是水文地質問題最為復雜的一類礦山，這類礦山的地下水的主要含水層中水量十分豐富，主要礦體位于侵蝕面以下，因此極易造成礦山堵塞排水道的情況，自然排水條件很差。且附近地表的水系相對發達，在降水后，大量的河流、湖泊會基于壓力對地下水進行補給，導致地下水壓升高，其水文地質邊界很難畫出清晰度輪廓。因此該地礦山的地下水在復雜的水文變化下極易發生大面積的坍塌現象，導致礦山災害的發生。這類礦山的水文地質情況是最復雜的一類，也是最易發生自然災害一類。

因此，在當前礦山勘察的過程中，一定要加強對水文地質環境的重視。探明水文地質環境，從而推導出地下水位和水壓的變化，這樣才能夠最大程度地避免礦山災害。

1.2 礦山地質勘查中水文地質因素引發的災害

在對礦山水文地質進行探查的過程中，首先需要區分水文地質類型是簡單、中等還是復雜。簡單和中等程度的水文地質環境相對安全，而在復雜的水文地質環境下則應注意地下水位和地下水圧的變化情況。

第一，地下水位升降導致的問題。在大部分情況下，地下水的水層結構會保持在一個相對穩定的狀態，具體水層分布如圖1所示。

圖1 礦山地下水位分布

然而在一些特殊情況下，地下水的水層會產生一些變化，這些變化就是導致水文災害的元兇。如上圖所示，地下水分布的最左側是由地上水系構成的補給區，當地表水位上升時，就會越過承壓水面，進入隔層水，導致潛水水位的上升。當地表水量因降雨或人工影響而增加，或者地殼變遷時，地表水位自然就會發生變化，因此地表水位的上升，可以是自然因素的影響，也可以是人為因素的影響，若礦山地下水潛水量持續增加，會導致礦體土壤下沉，在水中體積增大，進而導致土壤鹽堿化。土壤變軟后會導致礦山中礦物元素含量減少，使礦山減產。同時，被腐蝕的土壤會喪失以往的土地粘性，導致山體滑坡或坍塌現象，這些災害在地質勘察或采礦過程中是致命的。在復雜的水文環境下，若補給區的水層被礦山礦體堵塞，只有排泄區在不斷運動，則會導致地下水位大幅降低，從而導致地面坍塌、山體滑坡等自然災害。因此，如果不事先勘察清楚礦山周邊的水文地質信息就直接進行開采，就會導致多種災害的發生。另外，地下水位的頻繁升降會導致山體土壤產生變形，使漲縮幅度增大，導致地裂對輕型建筑以及地下礦洞造成不可修復的損害。因此，礦山地質勘查工作中要著重進行水文地質勘查。

第二，地下水水壓的變化也能導致水文地質災害。地下水的水壓與其水面與地面的高程成正比，地下水埋得越深，其水壓就越高。為了維持水壓與大氣壓的平衡，地下水保持著從補給區到排泄區的水波流動。當地下水圧超出一個波動區間后，地下水就會產生上升和下降兩種波動形式，如下表所示。

表1 地下水波動原因及后果

之所以會產生上述后果，是因為地下水的水壓波動會導致土壤密度發生變化，使得土壤中的營養物質和礦物質無法再為土壤中的微生物提供安全的生活環境。從而導致土地沉降、坍塌或山體滑坡等現象。地下水圧的反復變化還會導致土壤呈現漲縮現象，進而造成地裂問題[2]。因此，想要解決水壓波動問題，需要借助人工手段，在礦山地區施工作業，改善礦山內部的土壤水文條件，平衡內外壓強。因此，若是想要開采礦山中的礦物，在進行礦山地質勘查中，就要首先對壓力變化進行調查。

2 水文地質災害防治措施

根據上述內容，可以明確地得知水文地質問題所引發的災害，為了保護礦山的礦產，為了防止礦內災害造成人員和財產的損失，必須對水文地質問題引起的地質災害進行防治，以下為防治方案。

2.1 避免人為因素改變水文地質

由自然因素導致的水文地質災害是無法逆轉的，我們能夠改變的只有由人為原因導致的水文地質災害，因此應盡可能避免人為因素對礦山地區水文地質的破壞。加強礦山環境綠化，提升綠色植被的覆蓋率，能夠擋風固沙，保護水源，這是保護水文環境最根本的做法。其次，需要加強對污水的治理。工業污水對地下水具有十分嚴重的污染能力，如果將工業污水不經任何處理直接排放到河流中，那么被污染的河水就會經過補償區流入地下水，并且污染整個地下水系。污水中含有大量的重金屬等元素，這些元素能夠腐蝕土壤，使地下水的元素平衡遭到破壞，從而引發一系列的災害。第三，需要繪制科學合理的礦洞施工圖。地上建筑尤其是對礦山造成嚴重損害的施工會嚴重影響地下水壓與大氣壓的平衡，因此在施工前應繪制詳細科學的施工圖，依據施工圖對礦山進行挖掘，避免對礦山周邊地區水文地質環境造成破壞。最后，還要避免過度開采地下水資源。過度開采地下水資源必然會導致水文地質情況的變化，尤其是在水文地質勘察工作相對較難的礦山周邊，若是過度開采地下水資源，很可能會導致水文災害的頻繁發生。因此，無論什么時候，在進行資源采集時都應做到可持續發展，避免過度開采導致惡性情況的發生。相關單位也應當加大對于保護地下水資源的宣傳，幫助人們樹立正確科學的環境保護意識。并對屢教不改者進行一定的經濟處罰。

2.2 實時監測水文地質情況

為了避免水文地質災害在不知不覺中發生，在礦山地質勘察中，相關部門就要提前勘測當地的水文地質情況，并且在礦山開采時加強對當地水文地質的監測，確保水文變化處于監管和預測范圍之內，避免人員和財產的傷亡。在進行檢測工作時，工作人員應結合當地的實際情況，如果是水文地質勘察工作相對較難的礦山，要時刻注意降雨量的多少，若超過預警線，則需避免礦洞中出現大面積的坍塌現象。如果是水文地質勘察工作相對簡單的礦山，應避免山體滑坡等現象的出現。相關單位應建立如上所述的科學合理的監測機構，確保在每一次礦山地質勘查中都能制定出與當地實際情況相符的監測制度，并在施工時嚴格實施。

2.3 建設緊急救援團隊

相關部門在對水文地質災害進行防治的同時，還要建設一支能夠隨時進入狀態的緊急救援團隊。當地質災害的警報響起時，緊急救援團隊應第一時間派遣救災人員進入災區進行營救，并且在最大程度保證被困人員生命安全的情況下避免財產損失。緊急救援團隊中不但要有管理人員、救生員，還必須有一定數量的醫護人員，以便能夠在第一時間對遇害人員進行搶救，避免因傷勢過重救援不及時導致傷殘或死亡。

3 結語

綜上所述，在進行礦山地質勘查過程中應著重探查當地的水文地質問題，分析原因，并對災害進行防治[3]。相關工作人員應加緊對大腦的充實，學習新技術，能夠自主解決不同的地質環境災害問題，從而為我國礦產資源的開發利用提供安全保障。