礦區水文地質及環境工作的幾點設想

李彩葉

摘要：礦區水文地質及環境工作對礦產普查和勘探工作具有非常重要的意義，直接影響礦區作業安全以及礦產資源的經濟開發，是客觀評價礦區開采技術條件的重要依據，同時也為礦區制訂開采過程中可能發生的地質災害提供參考。礦區水文地質和環境工作的精度和準度，勢必極大程度地影響礦區的開采和規劃工作。本文以麻江縣擺沙煤礦為例，結合前期收集的相關資料，分析礦區水文地質條件，對礦區水文地質及環境工作提出幾點設想，期望能為后期工作提供參考。

關鍵詞：煤礦；礦區水文地質；麻江縣

1.引言

為更好規劃礦山開采工作，為開采中可能出現的水害及地質災害制訂應對方案提供依據，我單位受委托對麻江縣擺沙煤礦開展水文地質調查工作。期望通過調查工作的深入，能對擺沙煤礦礦區的環境及水資源狀況有所了解，探明礦床充水方式、途徑和影響因素。在以擺沙煤礦礦區水文地質條件及環境保護分析為前提的基礎下，提出幾點設想供業內人士參考。

2.礦區概況

2.1地形地貌

擺沙煤礦位于麻江縣谷硐鎮擺沙村，礦區面積2.500km2。礦區所在區域地處云貴高原向湘桂丘陵過渡的斜坡地段，屬苗嶺山地，地勢從東向西逐漸升高，形成明顯的三級階地。所在區域內常規海拔為900m～1050m，最高點位于礦區南西側，海拔為1166m。礦區巖層以灰巖、白云巖等碳酸鹽巖為主，地貌主要成因是溶蝕作用。地貌類型為巖溶峰叢低中山、巖溶峰叢低山、巖溶中山及巖溶洼地為主。區內巖溶發育，落水洞、溶洞、暗河在區內均有分布[1]。

2.2氣象水文

2.2.1氣象

擺沙煤礦礦區所屬位置氣候特征為中亞熱帶濕潤季風氣候，主要特點表現為：四季分明、雨量充沛、高溫和降雨季節同步，冬夏基本不會出現極端天氣，礦區具有明顯的山地立體氣候，垂直溫度變化較水平溫度變化更大，年平均氣溫為14℃～16℃，年均降水量為1396.5mm[2]。

2.2.2水文

3.水文地質條件分析

3.1含水巖組

調查區內出露地層有泥盆系上統堯梭組（D3y）；石炭系下統舊司組（C1j）、擺佐組（C1b），上統馬平組（C3m）；二疊系中統梁山組（P2l）、棲霞組（P2q）、茅口組（P2m），二疊系上統吳家坪組（P3w）、長興組（P3c）、大隆組（P3d）；三疊系下統飛仙關組（T1f）和第四系（Q），含煤巖系地層為二疊系吳家坪組，其下伏地層為二疊系中統茅口組。

3.2地下水補徑排條件

調查區位于地下水排泄區，最低侵蝕基準面標高970.00m。調查區自然降水在通過裂隙和溶隙補充地下水后，地下水通過碳酸鹽巖層間溶隙、巖溶管道向低洼處流淌，并以泉或地下伏流形式排泄補給地表水。總體來說，礦區內地下水和地表水的關系為前者補給后者，補給排泄特點是雨季集中補給、常年排泄消耗[4]。

3.3地下水埋藏條件

礦區內地下水的埋藏類型主要為潛水類型，埋藏深度為10m～30m，地下水總流向自西南向東北方向流淌。

3.4斷裂構造水文地質特征

礦區位于揚子準地臺貴定南北向構造變形區東部，褶皺構造較發育。礦區北西部發育南東向北西正斷層F1，本次調查無法查明斷裂破碎帶膠結物性質，因此斷層水文地質特征不明。

4.研究工作總結

通過對礦區內調查區域水文地質條件的調查，總結出以下幾種礦床充水的水源、途徑及充水方式：

4.1充水水源

4.1.1地下水

礦區在開采過程中含煤巖系吳家坪組（P3w）的碳酸鹽巖夾碎屑巖類巖溶水會滲入巖石裂縫直接進入礦井當中，增加地下水水量，增大礦坑突水的可能性，是礦床充水的主要原因之一[5]。

4.1.2地表水

礦區內擁有豐富的地表水資源，部分煤層位于地表水最低侵蝕面標高970m以下，地表水會通過落水洞、裂隙等補充地下水，影響礦床充水。

4.1.3大氣降水

大氣降水是地表水和地下水的主要補充途徑，會對地表水和地下水流量產生直接影響，雨季流量增加，枯季流量減少。其次，大氣降水還會通過地表巖溶裂隙和巖溶漏斗等方式進入礦井中，影響礦井涌水。

4.1.4老窯積水

擺沙煤礦已經擁有多年的采礦歷史，部分煤礦資源已經被采空，礦井廢棄不用。在對新的煤礦資源進行開采時，一旦發生老窯積水和掘進礦洞貫通的情況，則會發生礦井突水事故。

4.2充水途徑

4.2.1裂隙

地表水和地下水通過巖石層間裂隙和溶蝕裂隙等渠道進入礦井中，是礦床充水的主要原因。

4.2.2斷裂構造

區內發育斷層F1，其充填物的成分、膠結程度、溶蝕和風化特征有不同差異，因此，不排除其對各含水層地下水溝通及大氣降水補給地下水關系的影響，進而對礦床充水的產生影響。

4.2.3地表巖溶形態

區內巖溶發育，巖溶漏斗、落水洞均有分布，其可使地表水與地下水發生水力聯系，是地表水進入礦井的間接充水通道。

4.2.4老窯

在采礦過程中，一旦老窯和礦坑聯通，則會成為地表水和地下水進入礦坑的途徑。

4.2.5礦坑冒落袋

礦山開采后，將會形成不同規模冒落帶導水裂隙帶，進而成為地下水進入礦坑的新通道。

4.3充水方式

本礦床煤層主要充水含水層為含煤巖系地層吳家坪組（P3w），富水性中等，其與煤層直接接觸，地下水直接進入礦坑，故礦床充水方式為頂板直接充水。

5.下步工作設想

為了推進擺沙煤礦開采目標，對礦區水文地質條件和環境工作的勘探極其重要，在下一步工作中加強重視程度，結合開采工作的推進情況，科學開展水文地質工作。以下是針對礦區水文地質及環境工作的幾點設想：

5.1科學選擇合理的水文地質勘查手段

勘查人員應根據不同的水文地質類型科學選用不同的水文地質勘查手段，不僅保障水文地質的勘查質量，還要提升勘查的效率。在進行勘查前，應做好充分的準備工作，打造健全的水文地質和環境條件勘查制度，切實保障勘查工作的質量和效率。目前國內主要采取以下三種方式進行水文地質的勘查工作，第一種為鉆探法，能有效勘查水文地質的水量、水文、巖性等，鉆探法需要科學的選擇鉆孔位置，并且為了保障勘查的準確性，還要做好空洞的清理工作。第二種是物探法，物探法分為聲波法、電磁波法、電阻率法等，有效結合鉆探法和物探法，能使地質勘查的結果更加精準。第三種為檢測法，在對水文地質條件進行勘查時，應充分引進先進的勘查技術和設備，對地表水、地下水的流動情況進行動態勘測，使水文地質的勘查結果更全面[6]。

5.2對礦床充水的處理措施

礦區位于地下水排泄區，部分煤層標高低于河流侵蝕基準面（970.00m），地表水通過裂隙、落水洞等補給地下水，對礦床充水影響較大；地表水、地下水可通過巖石裂隙、巖溶管道、地表巖溶形態及斷裂破碎帶進入礦井。未來開采靠近老窯區域時會有產生突水現象的可能性。針對此礦的主要水害特征，可采用以下應對措施：

（1）采取相應措施對裂隙、落水洞等進行填塞，修建排水溝或其他排水工程有效排水，降低大氣降水和地表水滲入井下。在開采后期，地面可能出現裂縫、塌陷等情況，雨季時，雨水通過地表裂縫和塌陷處灌入井下，使井中水量增加。除及時對地表裂縫、塌陷處進行回填、堵截等，還應準備備用抽水設施，預防現行抽水設施出現故障，或對井下水量過大時進行同時抽水作業[7]。（2）擺沙煤礦含煤地層中存有老窯積水，在開采過程中必須實施超前探水工作，嚴格遵守《煤炭防治水規定》相關要求，堅持先探后掘，對不能確認的礦井挖掘方案必須進行探測，規避因老窯和新礦坑貫通而產生的突水事故。（3）提升作業人員的專業素養，做好煤礦安全相關知識和法律法規的培訓工作，培養作業人員煤炭防治水的知識和技能。設置專門部門動態監測礦區水文地質條件，實時排查礦區地表裂縫、塌陷情況，監測山體滑坡、井下涌水等現象。礦井是否會發生透水事故，以及礦井的涌水量除了與當地水文地質條件息息相關以外，還與礦區防治水工作的落實有直接關系。

6.結語

水文地質及環境工作對推進礦區生產進程具有極其重要的意義，對開采作業的安全性有直接影響，為了保證生產質量，保護人員安全，相關人員應時刻保持對礦區水文地質條件的關注度，對出現的問題及時解決，保障礦區開采工作高效實施。

參考文獻：

[1]李蒼松，吳豐收.蘇丹金礦礦區水文地質及環境工作的幾點設想[C]// 2016年全國工程地質學術年會. 2016.

[2]張明.某金礦礦區水文地質特征[J].西部探礦工程， 2002， 014（0z1）：160-160， 162.

[3]張永華，陳祥，楊道慶，等.金礦區水中幾種狀態金在不同氣候帶的地球化學分布[J].物探與化探， 1999， 23（3）.

[4]李青鋒，王小娜.森林資源保護工作的幾點設想[J].科技信息， 2012（36）：493-494.

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