礦山工程地質與水文地質勘察相關性分析

李春發，胡發虎，盧慶安

（云南地礦地質工程有限公司，云南 昆明 650041）

現如今，經濟發展的步伐逐漸增快，礦山資源開采工程已成為經濟發展的必然項目，在礦山開采工程中，水文地質勘察對礦山工程施工有重要影響，可與此同時由于人們往往忽略了潛在的危險因素，如各種礦山工程在地下水作用下災害源源不斷，因此，在對水文地質條件勘查過程中，首先要看與礦山工程地質有關的水文問題，明確指出地下水對礦山工程地質的作用，然后在實際的礦山工程地質勘察中，分析地下水對礦山工程地質勘查的作用及影響，其次針對地下水對礦山工程產生的負面影響進行討論分析水文勘察的重要性。

1 水文地質勘察內容

在水文地質勘察過程中，地下水對礦山工程地質有重要意義，地下水運動容易破壞建筑物的地基穩定性，針對以上這種情況分析使用地質勘查主要內容如下：

（1）在水文地質勘察過程中，通過分析建筑地基類型查明影響工程的水文地質問題。

（2）參照地下水對礦山工程的影響對水文地質進行評估分析，預測水文地質對礦山地質造成的危害，及時制定預防方案。

（3）通過水文地質勘察發現，不同條件下水文地質對礦山工程的影響不同，影響礦山工程地質的水文地質因素有很多，例如：地下水的水位，地下水的含水層，地下水的類型等。

2 水文地質問題在礦山地質工程勘測中的相關性分析

圖1 地下水的構成

在礦山地質開采過程中，水文地質的勘察是保證礦山工程順利進行的基礎，在進行水文地質勘察的過程中通過對水文地質的勘測從而降低地下水引發的災難，能在一定程度上控制地下水的破壞性，水文地質的勘察對礦山開采工程有著重要意義。為了能更好的預防采礦工程中的安全問題，必須對水文地質條件全方面進行勘察，首先是對地下水進行研究分析，通過了解地下水的水層結構，和地下水流狀態可以的進行礦山開采，地下水的流動狀態決定地表結構土壤結構，如果地下水位相對較高，會出現地表積水；其次，如果地下水位較低，則會破壞土壤結構，從而降低土地的承受能力，同時破壞了建筑地基穩定性，容易引發一系列安全問題，因此，為提高建筑物的穩定性，能使礦山工程開展順利進行就必須加強對水文地質進行全面勘察。

3 礦山工程地質與水文地質勘察相關性分析

3.1 在工程地質中水文地質勘察的要求

在對工程地質的水文勘查中，應根據建筑工程的實際條件，并經過對水文地質的勘查工作和資料的收集，對施工建筑所在部位的水文地質條件加以認定，大致包括了如下幾個條件：

（1）天然地理條件：即指地理位置、地形、氣象特征和水資源條件等天然情況，在工程水文地質的勘察工作中，主要涉及地形地貌以及該部位的水文氣象特點等信息，地形地貌條件是指在工程部位的土壤地表形狀，如周邊的水系、沖積平原、高地特征以及地勢是否寬闊平緩、地形有無被水侵占等自然狀況；氣象水文系統是由陸地表面物質與大氣中的.水分等相互作用而成，它在工程地質中的性質主要指工程所在地區的季風氣候、濕潤空氣情況、熱量及其處于哪種天氣區域等。

（2）地下水位：即在工程地質范圍的地下含水層中水面的平均高度，正確測量地下水位是工程地質勘察的主要任務，會對工程巖土施工質量有直接的影響關系，所以，在勘測過程中，不但要測定工程建設實施時期的平均高度，而且還要涉及近2～5年內的水平趨勢和最大地下水位，與此同樣還需要研究地下水和土表水相互之間的補排關聯和地下水補充排出要求，及其對地下水位可能產生變化的各種因素。

（3）地質環境：主要指工程對象所在區域的巖石的地質學特征、構造、發育歷程、對第四系厚度的掌握、地層結構巖性結構變化以及新構造運動等相關方面的內涵。

（4）在地質勘察中，必須掌握建筑施工地段的重要水分層結構的分布、厚度，以避免在建筑施工時損壞了重要水分層的水穩定，從而造成沱江橋坍落、上海塔歪歪等各類事件的出現，這并沒有不可抗力發生，所以只要在建筑施工之前先做好水文地質勘查工作，就是最有效避免事件出現的辦法之一，首先，先經過對各水分層和隔水層的埋設要求、地下水種類、地下水位變化及其變動影響幅度等的分析，并做好預防措施；然后，通過開展現場測試來對地下水的滲透性系數、變軟關系、等水文地質技術參數作出計算；最后，再針對現場的地質要求，以地下水賦存條件對線性滲流狀況的影響為診斷基礎，分析地下水水質對建筑物結構是否具有腐蝕、侵蝕性等的影響。

3.2 地下水對工程地質的危害

經過研究分析后表明，影響大致有這樣的一些表現形式：

3.2.1 地下水位上升給巖土施工所造成的影響

圖2 地下水位上升

由于受地質因素、水文氣象以及其他人為原因的影響，如總體的巖性結構產狀、降水、溫度和施工條件等，但是在一般情況下，由于人為原因而導致的地下水位升降變動遠較由于天然原因而造成的變動要大，當雨季水位_線上沿，地下水位突然上漲，就可以會使巖石的土地沼地化、鹽漬化，進而隨著時間增長，對建筑物的腐蝕進一步加劇，又可以導致土地粉細沙飽和狀況的液化現象，從而形成土地流沙。

3.2.2 地下水位降低給巖土施工所造成的困難影響

圖3 地下水位下降造成地面沉降

一般情況下，導致地下水位減少的最主要因素是人為因素，如：大量灌溉、過量利用礦藏資源和興建水利工程等，都會破壞環地球水平衡，從而導致水位的降低，并引發地下水資源短缺或污染等問題，從而導致地下沉、崩塌、地震產生等自然狀況的出現。如2010年的杭州軌道交通坍塌事件，由于地面突然陷落，導致二名工作人員被埋。而經過研究分析，該事件的主要成因之一就是由于地下水資源匱乏所導致，使地底的水位失去平衡，巖土結構無法承載，加上事件現場下了暴雨，從而導致了地面的沉降現象，歸之根源則可能是由于當地人對自然資源的不合理使用、過量采礦等經濟活動所導致。

3.2.3 地下水動壓力作用

給巖石施工造成的影響在天然情況下，地面水動壓的影響相對輕微，只是當通過施工而改變了水動壓的平衡條件時才會對巖石施工造成影響，甚至威脅極大，如：流砂、管涌等事件的形成。所以，在建設工程實施中，要定期開展影響誰懂壓和影響的水文勘察工作。在考慮樁尖持力層時，應根據單樁的側摩擦力和側摩擦力加以分析，并對單樁的承載力給出合理性意見。

3.2.4 地下水位對巖土物理學性質的影響

巖石的物理力學特性和地下水位變化之間有著直接而又密切的聯系，特別是軟質巖土以及各種成分的黏性土，一旦地下水的沉降變化較為頻繁則會引起高膨潤力巖石形成頻繁而不平衡的脹縮變化，對低層工業和輕型建筑都有很大的危害。

在建筑物的地基內，如果水位或壓力層發生變化，將會對周邊住戶的建筑物穩定性產生重大影響，如果增加基地的硬度減小，軟化土壤，使建筑物沉降或變形，如果減少巖土的自重應力加大，使就地建筑物沉降，給人類的棲息環境產生了很大的危險。所以，在膨脹性巖石地方進行工程勘測時應加強對場地水文地質條件的調研。

4 現階段地下水運動及其對礦造成的危害分析

當前礦井地質勘察的過程中，必須要注意提高水文地質，因為地下水位會發生相應的變動，并且變化比較頻繁，可能會直接影響礦井的開發工作質量。其一，地下水水位變動引起的塌陷。地理原因也是引起地下水位上升的一個主要因素。由于在建設進行的過程中會抽取一定的地下水，這就會使得水源無從進行補給，因此雖然在一定程度上能夠使用地下水的電壓減少了，但也會使得地下水位減少而被掏空，沒法合理的加以支護，會導致土地上產生沉陷區沉降的問題，從而形成了一定的安全隱患，對礦企的發展利用也是十分不利的。其二，地下水變化的頻繁降低了地基承載力。在采礦挖掘工作進行的過程中，一旦地下水位發生了頻繁變化的狀況，就可能會造成地層變化，而一旦無法有效的對其加以改變，就可能會造成變化的面積擴大，甚至破壞了地面的建筑物結構，對民眾生命財產安全形成嚴重影響，對礦企的能源利用也是十分不利的。與此同時，一旦地下水發生滲漏等狀況就會造成一些地質的主要成分喪失，從而不能保持對大地的承載力，長此以往就會不良循環系統，對采礦工作造成影響。

在實施礦井開發的整個過程中，有關的管理者和基層科研人員都必須要強調安全性為第一位，同時積極做好對水文地質狀況的調查總結，并不斷的對科學技術方法加以創新，防止了水文地質災害的發生。

（1）堅持“防治為先、安全性第一位”的方針。在從事礦山的工作過程中，必須要重視搞好“雙基建設”，積極做好基礎工程建設，同時根據水文地質勘察的狀況做好防治水工工作，并注意把礦山防水工作視為首要任務，認真做好防水隊伍的管理工作，并建立了健全的管理制度，同時和當前的生產管理狀況相結合，注意科技人員的管理與培養，重視調查研究近些年發生了重大的水害事件，同時積極總結歷史經驗，找出有關規律性，為礦山的生產決策奠定了扎實的物質基礎。

（2）繼續開展有關水文地質研究管理工作方面的科學研究。必須對水文基礎勘察管理工作進行持續的開展，并加強補充研究，積極做好調查，有規劃、有組織、有目的的開展基礎勘察管理工作。在開展水文地質勘測的過程中采用的方法主要是鉆井和物探兩個方式，在進行的過程中必須繼續完善探測技術手段，逐步建立含水層水質信息庫，同時做好有關水文信息圖的編和觀測工作，把巷道、石門的水平剖面圖和展開平面圖統一繪畫起來，對水文地質狀況加以合理的標示，同時必須考慮到有疑必探、防范預報、先治后采、先采后掘、還必須合理的對防水的對策作出了設計，并持續的加以改進和補充。

5 結語

綜上所述，隨著建設工程勘查的進展，水文勘察作為礦區開采工作中的重要組成部分，對礦區地質災害的防治起到了不容忽視的作用與影響。所以，在礦產資源開采過程中，必須加大對水文地質環境的勘探工作，維持地下水的穩定，保證工程地質的開采質量，在實際水文地質勘探中，要嚴格進行勘探管理工作，不僅要對礦區的采礦實施地點進行有效研究，也要根據實際情況提出相應的處理措施，從而保證水文勘探工作有機執行。特別是加大對水文問題的深入研究，以使工程地質調查結果充分發揮其最大的實用價值，并根據勘探成果適時制定防治措施，從而達到逐步降低對巖土工程的影響。