礦山水文地質勘查的問題及主要防治解決措施

韋 志

（中國建筑材料工業地質勘查中心廣東總隊，廣東 廣州 510403）

為保護礦山地質環境及土地資源，減少礦產資源勘查開采活動造成的礦山地質環境破壞及土地損毀，促進礦產資源的合理開發利用，實現社會經濟、資源環境的協調發展。本文以陽春市馬水仁達鉛鋅礦區為勘查對象，采用理論聯系實際的研究方法，在對礦山地質勘查中水文地質勘查環節存在的問題進行了簡單的分析之后，根據問題提出有效的防治措施，以此來幫助改善生態環境。

1 工程背景

本項目礦區位于陽春市馬水鎮管轄，屬丘陵地形地貌，呈西南高東北低的特點。礦山地質環境條件復雜，原始地形坡度較陡，局部地段地形坡度達50°。項目總損毀土地面積為6.8520hm2，全部為已損毀土地，損毀類型為挖損、壓占和污染。根據礦場區地質環境條件，結合工程布局、開采方式等，礦山開采過程中及采礦結束后可能引發或加劇的地質災害，主要有采空區地面塌陷和巖溶地面塌陷。礦區地表出露侏羅系地層，但下伏為灰巖地層，該區為裸露型巖溶，裸露型巖溶的穩定性主要取決于地層巖性、地質構造、地下水及支洞、暗河、洞體表面特征、洞底堆積物等五個方面，巖溶穩定性差，由于區內地下水與地表水存在較強的水動力聯系，在采礦過程中，礦坑排水帶走溶洞、溶槽中的堆積物，從而有可能引發巖溶地面塌陷。一旦發生巖溶地面塌陷，將危及礦山道路和過往車輛，并對山林、土地資源造成危害。

1.1 礦床水文地質特征

第四系孔隙潛水含水層：分布于礦區北東角，由沖洪積含礫砂質粘土組成，厚5m～50m不等。接受大氣降雨、山區地下徑流下滲補給，雨季泉水流量0.192L/s，富水性弱，水位埋深1m～10m。

基巖裂隙潛水含水層：包括侏羅系下統、三疊系上統和二疊系下統的變質砂巖、角巖及矽卡巖，為礦體的上部圍巖。巖石堅硬、性脆，構造裂隙極其發育，常有斷裂通過地段往往產生滴水、淋水，新鮮堅硬，裂隙不發育地段無重力水存在，其富水性極不均一，勘查過程中鉆孔漏水嚴重，常有掉塊、坍孔現象，水位埋深35.63m～164.30m，水位相差最大可達78.79m，含水層厚度平均171.75m，泉涌量0.170～0.870L/s，最大為9.456L/s，據泉水及小南山礦區坑道排水動態觀測，流量在0.114～19.607L/s。礦化度20.26～38.86毫克/升，總硬度0.07～0.709L/s，pH值5.1～5.9屬弱酸性水。該層接受大氣降雨補給，排于溝谷，或通過斷裂、裂隙下滲補給灰巖裂隙溶洞水含水層，該裂隙含水層是礦坑直接充水巖層之一。

灰巖裂隙溶洞含水層：埋藏于出現礦體底板，該含水層溶洞、裂隙發育，地表有塌陷現象，巖溶率10.31%，空洞率9.74%，溶洞被稀泥、黑土、礫砂粘土所充填，溶洞的發育標高一般在-39.88m～119.15m，最大延深-241.28m。含水層厚度平均79.12m，鉆孔揭露到該含水層時，嚴重漏水，水位埋深108.18m～111.82m，可以高出礦體頂板。在南山村出露q46泉群，旱季涌水量10.90L/S，具強富水性。該層亦是礦坑充水主要來源之一。

斷裂構造含水帶：礦區規模較大的斷裂產于裂隙含水層間，有0.5m～30m的構造角礫巖、糜棱巖。因氧化、風化作用，常見黑土角礫巖帶，裂隙為泥質、鐵質充填，斷裂帶的富水性中等，但其在礦區起到導水的作用。

1.2 礦山開拓坑道水文分析

礦山開拓坑道現送至-75m中段。據實際觀測記錄，考慮大氣降雨變化和灰巖（大理巖）裂隙溶洞含水層有不確定因素，礦山實際地下排水量1800～2887m3/d。坑道開拓時在巖石裂隙發育及破碎帶中，出現淋雨狀涌水現象，一般在施工下層坑道疏排水后，上層坑道基本無水。設計排水方案取值：

正常涌水量：

最大涌水量：Qmax=2887×120%=3464.4(m3/d)

2 礦區含水層現狀分析

采礦活動導致地下含水層破壞主要包括含水層結構破壞，區域地下水水位下降、地下水位降落漏斗的分布范圍、地下含水層破壞對生產生活用水水源的影響等多個方面。

2.1 含水層結構破壞

根據礦區開發方案，地下坑道將進一步加長，開采標高將下降到-137m，巷道長度進一步增加，形成采空區面積較大，這樣含水層結構破壞的面積進一步增大。礦山前期的開拓工程曾因遭遇溶洞和巖溶水而報廢。經歷多次安全審查將采掘工程安排到上盤圍巖中，以避開下盤巖溶水危害。若后期礦山開采不規范對下盤巖溶水進行較大擾動，下盤上部的巖溶水也有可能順塌陷層裂隙和孔洞灌入采場。將對含水層結構造成一定的破壞，預測其影響程度為較嚴重，影響范圍集中在巖移塌陷范圍。

2.2 地下水水位下降

區域影響：據預測礦山開采坑道最大總涌水量為3464.4m3/d。由于礦體地下開采將進行抽排水，礦山地下疏排水必將造成礦區周圍主要含水層水位下降，使地下水處于半疏干狀態。今后隨著對深部礦體開采深度的增加，將進一步在更大范圍、更大深度揭露深層含水層，必然會向其補給層位“吸取”更大的補給量，因而淺層溶洞裂隙含水層地下水位將在更大范圍內降低。

降水漏斗范圍：礦坑涌水的主要來源為大氣降水，礦坑疏干硬性范圍按下式水均衡法進行測算，參數選取按照最不利組合原則

式中：

R—礦坑排水最大等效影響半徑（m）；

F—礦坑排水最大硬性面積（m2）；

Qd—預測礦坑最大涌水量，取3464.4m3/d；

H—歷年旱季平均日降雨量，取0.026m/d；

φ—地表徑流系數，取0.4。

分析表明，礦坑排水最大影響面積為0.2221km2，礦坑排水最大等效影響半徑約為265m，地下水位跟隨開采巷道深度不斷下降，最大降深至-137m標高，根據礦區的水文地質特征，疏排水后地下水的降落漏斗的形狀為不規則的橢圓。降落漏斗的形成主要是疏干基巖裂隙水含水層引起的，在疏干影響范圍內將影響第四系地下含水層水位進一步下降，對地下水水位下降影響程度中等。

3 防治水對策

3.1 地表水防治

礦區位于山前沖積平原，地形地貌條件有利于排洪。地表水防治的重點是截、排礦區外部的山坡徑流水，杜絕山洪和外部徑流水在采區上部積聚，從而減少地表水對地下的補給量。采取的方案主要是截水、排水、導水。采區上部山坡修筑截水溝，截斷坡面徑流，減少采區地表徑流量。完善礦區地表排水系統，勿使地表降水在礦區形成滯留和積聚，從而減少地表水對地下的補給量。最終巖移區域范圍外開挖截排水溝，疏導地表降水，防止采區地表積水。

3.2 地下水防治

井下采用集中式機械排水方案。于主斜井井底(-137m)車場一側設置水倉和泵房。水倉通往各采場的運輸巷道保留3‰～5‰的流水坡度，-137m中段涌水自流匯入水倉。-108m和-75m中段匯水通過泄水井和斜井水溝兩種方式匯集到-137m水倉。-137m水倉安設水泵，通過提升斜井抽排至地表。提升斜井安裝排水管2條，井口設消防蓄水池200m3，地下水反供鑿巖用水，并作為生活、消防供水。

3.3 礦坑涌水的防治措施

礦山開拓坑道不具自然排水條件，采用抽水泵抽排，目前在-50m坑道以及在-75m中段專門施工集水區，分兩段抽排地下水。開采時治水重點之一是地表降水，要阻止地表水對井下補給，礦坑涌水就會減少，完善地表的截水排水系統，消除地表水對井下的危害。開采遇到斷裂、破碎帶、礦體下盤灰巖（大理巖）裂隙溶洞含水層時，注意突水事故發生，宜采取先探后掘的防水措施，采掘作業先打探水孔，查明隱伏水體，有的放矢進行防治。綜上所述，礦體大部分礦體分布于礦區侵蝕基準面以上，礦坑正常涌水量小于3000m3/d，礦區水文地質條件應屬復雜類型，對礦山建設影響嚴重。

3.4 含水層破壞治理

根據前述評估分析，礦業活動對含水層結構影響程度較輕至較嚴重，主要是由于采空區變形，導致頂板陷落產生張裂縫，破壞了含水層結構；另外是井下抽排水導致地下水位持續下降而疏干枯竭，地下水有一定的污染。擬采用的措施主要有：應做好礦坑涌水監測和地下水動態監測，發現異常應及時匯報，查明原因，及時采取防治措施。嚴格做好采空區變形控制措施、留設礦柱、采空區廢石回填工作，減小采空區變形破壞含水層結構；嚴格按環評報告要求，礦坑水進行處理后回用于井下和澆灌降水漏斗范圍內的林草，實現零排放，減輕地下水枯竭影響；對坑道涌水修建污水處理設施，涌水經處理后排放。

4 結語

水文地質勘查分析能夠全面的掌握現場的實際水文環境與變化特點，從而在施工的過程中采取針對性的施工技術與管理方法，避免發生安全事故問題而對施工人員的安全以及工程的質量帶來不良的影響。