礦山水工環地質特征對資源開采的影響

朱彥容

眾所周知，我國地域遼闊，礦產資源十分豐富，在礦山資源的開采和利用上有很大的優勢。礦山是區域經濟發展中的重要資源，與區域經濟發展緊密相關，但是由于礦山所處的地形區較為復雜，而且水工環地質條件也有很大的差異，不同的水工環地質條件對礦產資源的開發有很大的影響，再加上地下水分布以及形成規律十分復雜，給礦山資源的開采也帶來了很大的影響，不僅會影響礦產資源開采的效率，甚至還會威脅到礦工的人身安全，所以圍繞礦山水工環地質特征對資源開采的影響進行深入分析十分重要，能夠為我國礦產資源的開采與利用提供良好的保障。

1 礦山資源開采中的水工環地質條件地勘概述

1.1 水工環地質勘察的重要性

1.1.1 提高礦山開采效率

如今隨著科技水平的提升，礦山水工環地質勘察技術也有了很大的進步和發展，越來越多新的勘查技術得到了推廣和普及，保證了勘查數據的準確性，也為礦山開采中的水源探查、礦物搜尋等提供了重要的支持。在水工環地質勘察中加強現代勘察技術的應用，如RS技術、GIS技術等，不僅能夠減少人員傷亡率，而且也能提高礦山的開采效率。

但是由于部分礦山分布在地形地貌較為復雜的區域，而且容易出現山體滑坡、泥石流等地質災害，再加上礦山開采的復雜性很高，在開采期間容易出現誘發地質災害的可能性。對此做好周邊環境的勘察十分重要，水工環地質勘察技術，能夠準確加強礦石土質剝離強度的判別，進而進一步的判斷礦山開采所需用到的設備，能夠減少大規模爆破對環境帶來的不良影響。一般來說，礦山的開采類型與被剝離的土質強度有直接關系，土質的強度是影響勘察效果的重要因素，所以在勘察水工環條件時，可以選擇質地特殊的礦石，并對其土質的強度進行細致分析和研究，以便對礦山礦石的類型進行準確的判斷。

此外，還需要對礦山的礦性因素進行勘查和分析。通常來講，在勘察礦山水工環條件的過程中，多根據沉積層來對礦石粒度的大小進行判斷，并對礦石的礦性進行合理劃分。礦性能夠分析出礦石的實際抗壓能力，如果礦石質地比較軟，這種情況就不適合進行開采；若礦石中有很多的膠土成分，就容易出現沉積層斷裂的情況，也不宜進行開采。可見加強水工環勘測，能夠及時發現隱患并進行規避，進而可以促進開采效率的提升。

眾所周知，采礦屬于高危行業，近年來因沒有及時處理開采隱患而誘發的安全事故頻繁發生，給采礦工作人員的生命安全帶來了很大的危害，同時采礦工作的安全性也引起了高度重視與關注。而加強水工環勘察技術的有效運用，可以為礦產資源的開采做好準備，能夠及時發現開采中可能出現的隱患，從而降低采礦人員的工作風險，為采礦人員的安全提供重要保障。在礦產資源開采的過程中，會破壞礦山的巖石平衡狀態，導致礦山山體的穩定性受到影響，比如近年來頻繁出現的山體巖石滑落情況，就帶來了很大的損失。而出現這種情況的原因主要就是沒有做好水工環的勘察工作，對此必須要重視水工環勘察工作，借此來降低礦產資源的開采風險。

1.1.3 提高資源合理利用率

由于在礦山開采過程中，會導致礦區的生態平衡被打破，進而誘發地質或者生態問題。而開展水工環地質勘察，不僅可以保證改善這些情況，而且能夠最大限度的減少開采隱患的發生，還能有效的控制破壞程度。此外，選擇合理的水工環勘察技術，還能保證可以開采出有價值的資源，避免出現資源浪費情況，能夠大大的提升礦產資源的利用效率。在進行水工環勘察的過程中，大多將開采設備放置在水下，以便充分的發揮出其自身的全方位勘察作用，規避礦區隱患，還能保證開采資源的可利用性，進而促進了資源利用率的提高。

1.2 常用的礦山水工環地質勘察技術

1.2.1 數據技術

應用數據技術的主要目的就是對礦區的相關數據資料進行收集、整理，并在此基礎上對這些數據進行綜合的處理，同時模擬數據，構建模擬地形圖，對礦區的電子構圖進行模擬，并繪制電子地質勘察的目標，接下來利用GIS平臺定位數據模擬對應的地點，以便可以更全面的了解和掌握礦區的實際情況。

1.2.2 安全技術

安全技術是水工環地質勘察技術的基礎和前提，安全是水工環勘察中的核心內容。安全技術能夠對礦產開采中的隱患進行模擬，以便對事故進行提前預測，從而減少風險的發生率，來保證開采工作的安全性。

1.2.3 定位技術

定位技術的核心是GPS，同時發揮出遙感技術以及GIS的輔助作用。在開展水工環勘察的工作中，可以利用GPS界定大致的開采范圍，并借助GIS對地形狀態進行模擬，而遙感技術以及地質探測系統，能夠對礦區的礦產資源狀態進行模擬。

在這一要素的設計過程中，其主要表達的是對于濕地公園景觀有機秩序塑造能力的體現，同時也是整個景觀工程的空間形態表達的重要設計要素。在進行空間層次的設計時，與人工環境進行有效結合，凸顯出濕地景觀設計的活力。

2 水工環地質條件

2.1 水工環地質特征

一般情況下，復雜的水工環地質多出現在多層次地質構造中。當發生地殼運動，山體的結構就會重新出現斷裂組合的情況，再加上受到風化作用以及雨水沖刷的影響，地質構造會出現二次形變，進而就會形成多種層次的礦山地質構造。在這樣的地質構造下，一旦雨水滲入到地下，各個地層中就會繼續產生作用，進而形成了不同的水工環地質條件。水工環的地質特征主要可以分為三個內容，分別是地下水地質特征、外部環境地質特征以及工程地質特征。其中地下水一般分為靜態地下水以及動態底下水，靜態地下水指的是流入礦區地層中不會出現流動的水源，這種類型的地下水一般存在于地層的深處；動態的地下水大多指的是裂隙水、溶洞水以及散巖流動水，這些動態水由于常年進行交替流動，導致對地下巖層帶來了很大的沖擊以及侵蝕作用，這樣就形成了水文地質特征。貴州省屬于我國內陸山區省份，地處西南喀斯特連片的中心地帶，地質環境十分脆弱，地形起伏大，水文地質、工程地質以及環境地質條件較為復雜，同時地質災害頻發，給礦產資源開采也帶來了很大的困難。在比較復雜的水工環地質條件下，礦山開采有很大的難度，同時屬于一項比較龐大的系統性工程，尤其對于大型礦山來說，由于礦體比較堅硬開采難度大，需要借助重型機器進行開鑿，然后利用探測儀判斷是否有開采價值，在全面安全探測的基礎上，利用小型采礦設備進行開采。總的來說礦產資源的開采過程十分復雜，其中任何一個環節的操作如果沒有按照規定進行，就容易出現意外情況，由此可見水工環地質給礦山開采帶來了很大的難度。

2.2 水工環地質的形成過程

水工環地質條件的形成十分漫長，而且在不同區域的形成時間也有明顯差異，通常情況下復雜的水工環地質一般主要形成于高原穩定區、中部穩定區以及褶皺不穩定區。這些地區的共同地質構造特征就是具有頻繁的地震活動，而且一般地震等級位于7.5級以上，隨著地質構造的斷裂、重組和拼接，再加上風力以及地下水的影響，礦山的開采區域也逐漸出現環形構造，進而出現了水工環地質。水工環地質會直接影響礦體的穩定性，甚至容易引起礦體小規模坍塌，給礦產資源的開采帶來了很大影響。

3 礦山水工環地質環境

3.1 水文地質特征

一般來說，水文地質災害給礦山勘察以及礦產資源開采帶來的影響更大。常見的水文地質災害主要有地面沉降、沙土液化以及巖溶坍塌等。一般來說，在勘察礦山水文地質特征的過程中，主要從礦山水文地質條件以及礦床的充水原因入手，并對礦坑的涌水量進行計算，在此基礎上，對礦山水資源的綜合利用進行合理評價，以便明確指出供水的水源方向。水文地質單元指的是具有補給、徑流以及排泄條件的地下水系統，通常利用導水系數、給水度、滲透系數等表示水文地質的特征。大型露天礦床大多分布在山區的中南部，整體來看，地貌屬于切割式的低中部區域，且地勢呈現出東高西低的趨勢。露天礦床大多集中在泥盆系中，底層屬于北西走向，與地表的傾斜幅度為20°～40°，整個泥盆系底層屬于單斜結構，結構中多會存在褶皺，特別是斷裂層部分傾斜角度較大，具體的礦性為凝輝巖礦體。

3.2 地質災害評估

工程地質勘查的主要目的就是勘察礦山地質的整體條件，保證施工作業可以滿足相關的檢查標準，并對巖體質量以及邊坡的穩定性進行考察，以便及時預測可能出現的工程地質災害。在具體的工作中需要圍繞巖體種類、力學性質等多種因素，同時還需要針對可能出現的地質問題，采取有效的防治措施。評估礦山工程地質災害，首先要在全面了解整個項目實際情況的基礎上，對施工材料、施工人員等情況有整體掌握，同時經過深入分析，對災害出現的可能性以及危險性進行科學評估。并根據相關技術對地質各項數據進行分析，以便得出專業預測，對引起災害的因素進行綜合考慮，從而加強工程地質災害的科學評估。

3.3 自然環境地質勘察

一般情況下，在礦山開采期間，可能會引起的自然災害主要有水土污染、地面塌陷、泥石流等等。礦山自然地質勘查的主要目的，就是加強實際環境質量及周邊環境的勘察，以便對當地的地質特征有更準確的認識，并對可能出現的地質環境問題進行預測，從而探索科學的防治措施。只有加強礦山全方面專業嚴謹的勘察，才能有效地預防和減少不必要災害的發生。

4 礦山水工環地質特征對資源開采的影響

4.1 充水情況對礦山開采的影響

礦山開采區域的地表形態屬于典型的山谷地形，當雨季到來時，大氣降水是地表水以及地下水的主要來源，并經過第四系表土層而滲入到井下，當礦層傾角過大時，大氣降水就會逐漸的滲透到井下，就會影響礦山的開采。經過調查結果顯示，影響礦山開采的地下水類型主要有孔隙水、裂隙水以及巖溶水，其中孔隙水是弱富水性，對礦產資源開采的影響比較小；裂隙水的直接充水層是礦層頂板砂巖，間接充水層是礦層頂板上覆或下伏的砂巖裂隙含水層，都會給礦產資源開采帶來影響；巖溶水，主要指的是石炭系層間巖溶水和奧陶系石灰巖巖溶水，二者大部分都屬于間接充水層，對井下開采的影響比較大。

4.2 復雜地質結構對開采方案的影響

在對礦產資源進行開采前，需要制定完善可行的開采方案。但是由于受到水工環地質條件的影響，礦產資源開采難度也比較大，而傳統的開采方案已經無法滿足實際需要，這就需要對開采方案進行不斷的完善和優化，提高開采方案的靈活性。近些年來，隨著露天開采規模的增加，所使用的開采方案主要有兩種，分別是全境界露天開采法以及陡幫露天開采法。其中全境界露天開采法，在開采期間將資產資源作為整體，借助大型支架來保證礦體的穩定性，然后使用巨大的石塊進行加固處理，如果開采期間遇到問題，可以隨時解決，該開采方案有一定的彈性，而且能夠保證操作的安全；而陡幫露天開采法，一般適應應用在偏僻陡峭的礦場，具有一定的限制性，首先需要利用機器挖鑿易崩落區域，待陡幫平緩后，借助輕型機器人清理礦口，然后進行深度的資源開采。該開采方案對設備以及人員有很高的要求，而且這種開采方案能夠保證礦體的穩定。

4.3 多元地質環境對開采順序的影響

地質環境的多元化對礦產資源的開采順序也帶來了很大的影響。一般來說，傳統的礦產資源開采順序，大多是進行人工地質勘察，然后判斷需要進行上行開采還是下行開采。前期使用人工勘探的方式，主要就是為了加強礦產資源含量、減小開采難度以及安全問題等內容的探測，為減少人員傷亡情況，后續逐漸使用機器探測取代了人工勘探，但是由于機器比較笨重，移動難度大，也增加了開采的難度。在確定礦山的開采價值后，需要做好開礦、礦口處理以及采礦等工作。隨著勘探開采技術的進步和發展，傳統的開采順序已經難以滿足現代礦產資源開采的需要。而目前新的開采順序并不需要區分上下行，使用精密的智能探測儀器，可以進行試開采，即處理礦山表層的礦體，為后續的深度開采奠定良好的基礎，最后使用大型機器進行開礦和采礦。總的來說，水工環地質環境確實影響了開采的順序，并促進了開采順序的完善。

4.4 堅硬巖體對開采深度的影響

受到水工環地質條件的影響，礦山開采區域也逐漸形成了比較獨特的地質構造，巖體十分堅硬，給深部礦產資源的開采也帶來了很大的不良影響。現階段，國內礦山資源的開采趨勢是對隱藏礦、深層礦的開采，淺表層礦產資源的開采數量在逐漸的減少。由于采礦區域的巖體比較堅硬，給開采工作也帶來了很大的難度，巖石多以石英石、巖石等為主，在開采期間需要使用到重型機器，對巖體進行粉碎處理，并進行清理，然后使用打鉆機器打開開采的深度，但是由于巖土比較堅硬，很容易會引起機器故障或者損壞，導致開采成本上升，甚至也無法達到預期的開采深度。此外，這些巖體中還會儲藏大量的地下水，一經開采，就會出現外滲的情況，也就是說隨著開采深度的增加，地下水的含量也會越來越多，極其容易出現開采事故，進而威脅開采人員的安全。所以在正式開采前，需要加強礦山巖體、構造的全面勘察，并提出有效的應對方案，以便保證礦產資源的開采可以順利進行。

5 礦山開采與保護問題

5.1 礦山水工環勘察中的常見問題

目前來看，在礦山水工環勘察工作中也有很多問題。部分的專業工作人員也難以對不可預測因素進行準確的判斷，這時就需要對常見的問題進行總結和整理，并在此基礎上提出合理的防治對策。但實際工作中，有很多的水工環勘察人員存在專業知識能力不足、工作態度消極等問題，導致水工環地質勘察量嚴重不足，無法準確的對可能出現的災害進行預測，所以必須要加強勘察人員的培訓，或者聘請專業人士進行勘察。

5.2 礦山開采中的環境保護問題

礦山開采工作中，環境保護也是十分重要的內容。在環境保護中，除了要預測水工環災害危險性，還需要保證工作人員做好崗位工作，樹立認真負責的工作態度，以便減少失誤情況的發生。勘察單位還需要做好監督和記錄工作，保證出錯時可以及時找到出錯的源頭，避免出現不良問題。同時還需要重視加強市場管理，為水工環勘察以及礦產資源的開采提供良好的保證。此外，在開采期間還需要及時清理周圍垃圾，以便減少對環境的污染，減少對當地生態系統的影響。

6 結語

總之，我國的礦產資源十分豐富，這為采礦事業的發展營造了良好的條件。隨著采礦事業的進一步發展，采礦的規模也大大增加，在礦產資源開采的過程中，水工環地質對礦產資源開采有很大的影響，所以必須要提前做好礦山水工環地質的全面勘察，并對可能出現的災害進行預測，提出科學的防治對策，保證能夠及時應對災害，為礦產資源開采工作的順利進行奠定良好的基礎。