水文地質因素對礦山地質災害的影響及預防措施

何 山

（河南省地質礦產勘查開發局第一地質勘查院，河南 鄭州 450000）

礦產資源開發促進社會經濟發展，但在過去的一段時間內，由于不科學開采和過度開發，引發一系列礦山地質災害問題，對生態環境和周邊地區人民生活造成破壞。但是由于礦山地質環境的復雜性，為地質災害的防治工作造成很大困擾。礦山地質災害產生的原因很多，需要對具體的影響因素進行差異性分析。水文地質因素是影響礦山地質環境的重要因素之一，在地質災害的防治工作中也發揮巨大作用，因此需要對水文地質因素的作用機制進行分析，深入挖掘其影響特征，據此提出有針對性的防治意見。因此本文研究水文地質因素對礦山地質災害的影響，并提出預防措施，為礦山防治工作提供指導，降低礦山地質災害風險，提高礦山勘探開采工作的安全性。

1 礦山地質災害防治現狀

我國早期的礦山地質工作，長期采用先開采后治理的工作模式，雖然大幅度提升經濟效益，但對礦山環境造成嚴重破壞，從而誘發地質災害。隨著開采與治理矛盾的激化，相關部門逐漸意識到礦山環境保護的重要性，開始采用科學有序的礦山勘探開發方式，并采取一定措施對礦山地質環境進行修復治理，包括對地形地貌景觀、水資源和土地資源的修復治理等，并對礦山工程進行約束。隨著綠色開采的理念的提出和落實，提高了礦山開采的環保意識，對礦山地質環境保護起到了較好的效果。通過采取有效預防和地質災害監測措施，包括對滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷等的預測和預警等，有效降低礦山地質災害風險，與此同時，對礦山地質環境的恢復和治理程度也有所提高。

2 水文地質因素對礦山地質災害的影響

2.1 含水層結構破壞導致礦山地面塌陷

在高強度的礦山開發過程中，不可避免造成礦山地質環境的破壞，其中礦山含水層將受到嚴重影響。礦山開采活動直接導致含水層的含水、導水和隔水能力發生變化，引發水動力層面的擾動，造成含水層整體結構的破壞，從而引發地面塌陷等一系列地質災害問題。含水層結構破壞主要包括以下三類：一是礦井建設直接造成含水層被揭露；二是導水裂隙帶被拓寬，造成含水層滲漏進礦井；三是含水層經由裂隙進入采空區，造成底板突水。以上三種破壞形式都會對礦山覆巖發育造成破壞，加速含水層的滲漏速度，在貫穿巖層的情況下，在地表形成拉伸裂隙和地面塌陷，進而造成塌陷區積水，影響礦山工程安全。含水層結構破壞后，伴隨持續性的排水活動，形成地下水降落漏斗，隨著采礦活動的進行，漏斗面積不斷增加，不斷破壞礦山內部結構，對礦山的穩定性造成威脅，嚴重時還會引發崩塌和滑坡等地質災害。

2.2 水位變化打破礦山地下水天然平衡

由于礦山開采過程中會抽排疏干大量地下水，導致地下水位大幅度下降，導致區域水天然平衡遭到破壞，不僅造成地下水資源枯竭，還對直接對生活用水和工農業用水帶來負面影響，嚴重破壞礦山附近的居民生活。閉礦后停止排水，地下水平衡繼續發生變化，開始發生向含水層的介質回灌，進一步導致斷層的導水性發生變化，此外，含水層的補給、徑流和排水條件也會受到相應的影響。由于地下水平衡控制著地形地貌與地質構造，因此地下水平衡處于不穩定狀態時，地下水的流場形態被改變，由天然的水平流動演化為向排泄點的垂直流動，并且流速加快，在水動力作用下，容易造成礦區低洼地區被淹沒或沼澤化，威脅礦區的生產安全。

2.3 水質污染加重礦山周圍環境負擔

礦山水質污染，會加重周圍水土環境負擔。礦山水土污染問題具體見表1。

表1 礦山水土環境污染問題

礦石通常伴生有重金屬元素，隨著礦石的開采，重金屬、氫化物、殘留炸藥和廢棄物中的有害元素會滲入地下及殘留在地表，因此地下水和地表水的水質受到污染。此外，水質污染還會影響到土壤質量，使耕地價值和土地資源利用率大幅度降低。污染物經由水文地球地球化學反應，包括溶濾作用、氧化還原等，有害元素以離子的形式在水循環中運移累積，嚴重污染礦山周邊環境。

3 礦山地質災害預防措施

3.1 及時修復礦山地質結構破壞嚴重區域

為有效減少崩塌、滑坡和泥石流等礦山地質災害的發生，需要及時修復礦山地質結構破壞嚴重的區域。在地面塌陷和裂縫面積較大的區域，首先應設置刺絲圍欄，并設置安全警示牌；其次采用就近取土的方式，對為穩定的塌陷裂縫地區進行填充，如圖1所示；最后對塌陷區進行支撐加固，防止發生滑坡和崩塌。

圖1 塌陷區裂縫填充

對于已經形成的滑坡和崩塌隱患的區域，需要進行減重與抗滑擋墻處理，利用預應力錨桿和抗滑樁等提高失穩坡體的穩定性，在坡腳處還應修筑攔渣壩和擋墻，減少對生活區域的破壞。對泥石流的防治，則需采用工程措施和生物措施相結合的方式，工程措施以防護、攔擋和排導工程為主，生物措施主要是利用修復植被和植樹造林的方式，共同達到預防目的。

3.2 加強監測地下水和地表水動力平衡

為維持礦山區域的水動力平衡，需要加強對礦山地下水和地表水的監測，監測內容主要包括水質、水位和水量。首先，要嚴格控制監測點，主要利用現有的水文鉆孔設置長期監測井，通過定點采樣的方式對水文質量進行測試分析；其次，針對水平衡被破壞的風險，開采過程中優先選擇對覆巖破壞程度小的方式，避免布置不良鉆孔，保證含水層結構穩定；最后，定期收集礦坑排水，計算排水量，掌握礦區排水對含水層的影響。地下水和地表水監測涉及環境背景、破壞和修復三個重點，重點監測含水層厚度、水溫、水位、流速和水質等要素，分析水平衡受到開采活動影響的規律，為水平衡保護提供依據。

3.3 實施廢水廢棄物的資源化管理

礦山開采期間產生的污廢水和廢棄物，均應實現資源化管理，秉持污廢水循環利用的原則，減少工程項目使用新鮮地下清水的次數，嚴格落實廢棄物的回收措施，確保工程廢水和廢棄物在達到相關排放標準的前提下，才能向外排放。對于礦區內存在的止水不良的供水井，需要實施封堵工程，避免出現串層污染，其中最主要的是對分水嶺處的供水井進行封堵。采用自下而上的形式，注漿封堵后，進行壓水測試，保證封堵效果。對于已經出現污染的區域，使用顆粒沉降、垂直反應墻、復合生態系統和微生物降解的方式，去除廢水廢棄物中的污染物，達到有效治理的目的。

4 結語

本文通過分析水文地質因素對礦山地質災害的影響，進而提出地質災害的預防措施，研究成果在一定程度上能夠促進礦山工程安全有序運行，降低地質災害的風險，保護礦山地質環境。

由于礦山地質結構比較復雜，地質災害的形成原因也比較多變，通常是在多種因素的共同作用下誘發地質災害，本文僅從水文地質因素角度闡述對地質災害的影響和可采取的預防措施，因此具有一定局限性。后續研究可從礦山地質災害的成因出發，明確其形成機理，在此基礎上進一步探究水文地質因素的影響，提高預防措施的有效性。