基于做好矿山水文地质设计工作的分析

李长生

(华水建设项目管理有限公司，贵阳550001)

矿山水文地质设计工作在矿山生产和建设中有着非常重要的作用，是矿山建设中的前提和要点。因开采方式不同，所以对不同的矿山水文地质条件提出不同的要求，采矿的工作内容有很多差异，根据获得的水文地质资料，对矿山水文地质情况进行解析，找到采矿的有效途径。了解矿山水文地质的实际情况，对于采矿作业和矿山安全防治工作有着重要意义。真实把握水文地质设计工作，根据具体情况，找到矿山水文地质工作最适当的基本情况和防治方法，是矿山水文地质设计工作的主要任务。本文通过着重分析矿山水文地质设计工作的重点和难点，找到做好矿山水文地质设计的方法、途径以及防治措施，为今后的矿山水文地质设计工作提供有效依据。

1 矿山水文地质设计项目的基本情况

矿山水文地质工作，指的是在矿山基础建设时期和生产建设时期的水文地质工作。矿山建设项目的开发，首先要对当地矿山地质基本情况进行勘探和观测，矿床水文地质情况的好坏决定建设过程中具体施工的简单和复杂程度。在很多矿山建设项目工作中，水文地质设计工作是首当其冲的，在矿山建设初期，水文地质工作起到基础作用，为准确安全的开采工作提供基础保障。矿山水文地质工作专门研究矿山地下水。地下水是非常难得的液体资源，具有再生性和流动性，对矿山开采具有重要影响。因为地下水一方面要供给矿山人民生活用水和工程用水，矿山部分地区往往水资源短缺，这就需要加大力度寻找水源、建设供水设施、存蓄水量，另一方面，有些矿山地下水资源存量丰富，这给采矿工作带来负作用，矿山又要建立排水设施，保证采矿工作安全有效。防治水患，治理地下水是采矿安全的主要内容。矿山水文地质工作要求连续持久、环环相扣，首先要认知地质环境，认知矿山地质条件，要找到制约矿山地质水文问题的原因，掌握水文地质条件的发展变化规律。基本条件包括:①矿山水文地质的边界条件;②排泄条件;③地下水分布;④径流;⑤含水层与隔水层状态;⑥地下水运动特征;⑦周边构造;⑧水源供给关系。其次要预测矿山水文地质条件的随时变化，防止灾害发生，减少地表水、采空山围岩、塌陷程度对矿山的危害程度。再次，要积极治理地质水文条件不良的地域。治理工作是矿山水文地质工作的目标工程，治理工作贯穿于整个开矿全过程，从初期勘探到立项设计再到生产阶段都包括治理工作，治理工作要及时和细致，让矿山开采项目在开采后逐渐恢复原始状态。

2 矿山水文地质设计的主要任务

在开发矿产资源过程中，水文地质工作处于特别重要的地位。地下水是影响采掘作业的关键因素，采掘时会进行排水疏干作业，这个期间会改变矿山地质条件，对矿山工农业生产和居民生活造成一定影响。矿山水文地质工作，因各地山的地质条件和开采内容不同而有一些相应变化，总体来说，矿山水文地质设计工作内容，是在原有条件的基础上建立有效的检测和防治措施，在工程数量和工程质量上达到规定的标准。矿山水文地质工作旨在建立健全勘探和实验制度，让地质水文设计工作为开矿、采矿提供有力技术支持。

3 不同时期和阶段开展矿山水文地质设计工作的问题与对策

3.1 找矿勘察阶段

这个时期主要的工作是对采矿地山水文地质的基本条件进行认知与预测，通过普查和勘探，确立矿山水文地质的基本情况，制定具有针对性的水文地质设计方案与之配合。这2个方面互为整体、互为依托，在勘测过程中，要同步进行。例如，在工作初期，经过实地考察与勘测，确定当地有丰富的矿藏资源，决定进行大力开发，这个时候，就应该迅速开展水文地质工作，要建立地下水动态观测设施，适时保留变化性数据。反之，如果经过地质详细勘察之后，认为这个矿床地质条件不理想，那么确定矿山开发和如何开发的工作就要停滞。水文地质工作要超前进行，这样可以提高勘探效率，减少不必要的人力与财力的浪费。水文地质工作涉及面较广，对工程的规模有具体要求，矿山水文地质工作应该着重研究水文地质单元，确定单元大小对地下水补给和疏干具有重要意义。矿山水文地质工作应该主要研究整个水文地质单元，明确地质构造、地形地貌等情况，这样，矿床的整个山域都在技术掌握范围之内。矿山水文地质勘探要根据矿床的类型、规模、复杂程度选择地段，通过地质观测孔观测和记录情况，这种方式可以获得比较准确的参数，但是不适合大水岩溶矿床。岩溶矿山透水性和富水性严重不均匀，所以为了数据的准确性，应该在小孔测算的基础上选择一个大口径钻孔进行测算，这样保证了数据的准确性，从而为勘探工作提供第一手资料。防止采矿过程中矿山塌陷，大量取水和采矿疏干会造成地下水位迅猛下降而诱发地面塌陷，地面塌陷的危害是很大的，能够破坏矿山、危及人员生命、造成水土流失。对自然环境破坏极大。所以工程建设要及早预料、防患于未然。矿山水文地质工作中，要重视探查含水层与隔水层，二者同等重要。隔水构造的存在能够减少地下水充水威胁。在采矿技术上，一定要确保隔水层保持天然状态不被破坏，这样就能减弱或者排除含水层的威胁。隔水层具有很强的阻水作用，勘探设计和采矿部门要充分利用隔水构造的天然隔水性，这是最安全和经济的阻水措施。矿山地下水在重力的作用下，会向各个方面渗透。造成地下水天然流场，地下水天然流场会导致土壤盐渍化，北方道路翻浆多就是这个原因造成的。多年来的开采实践中，地下水流动造成了很多难以挽回的灾难，所以我们要研究地下水的成因和如何预防与改造水结构，让其动态形态利于矿山开发和避免开采灾害发生。

3.2 矿山基建阶段

基建时期的工作是承前启后的，是采矿工程项目的中心环节。

1)验证初期勘探结果。在初期勘探阶段完成之后，基建工作开始对勘探工作的成果进行验证。很多矿山水文地质问题会在这个阶段暴露出来，同时，建设项目要求这些问题必须在这个阶段完全解决。

地下水治理方案需要很多补充资料，这是勘探工作无法完成的。建国以来，我国在地下水治理方面有很多成熟经验，躲水采矿、疏干排水、帷幕堵水等相互配合的治水方案。

随着工业技术水平不断提升和冶金工业新的需求，采矿业也要建立新的机制新的方法适应新时期的要求。基建阶段的中心工作是治水，我们要采取疏干排水采矿、帷幕灌浆堵水采矿、躲水采矿。疏干排水是在矿山生产过程中，利用巷道、疏干钻孔和放水洞室，将地下水排出，保证采掘工作安全进行。疏干排水方法能够有效治理水问题，矿山水量小尤其适用此方法，这个方法成本低、安全性高，是传统的治水办法。如果水量大、水文地质条件相对复杂的矿山，则不适合用这个方法，因为排水量大，机器使用过多会造成成本提高，矿床破坏较大的缺点。疏干排水要防止地面塌陷。矿山在抽水过程中出现坍塌，说明这个区域地质情况复杂，基岩地下水和第四系松散层产生了水力联系。塌陷问题远比排水问题要复杂和严重，基建阶段要完全把塌陷部分处理完毕才可以。帷幕灌浆堵水采矿是在地面或井下钻孔，通过钻孔把高压灌注材料注入透水通道里，然后形成扩散范围，孔孔之间彼此连接形成阻水帷幕。帷幕堵水会使水量大的矿山扭转资金紧张问题。帷幕堵水一次性投入较大，但是作用长久。帷幕形成以后，一些之前尚未查明的矿山水文地质问题会迎刃而解，因为帷幕会把矿床圈定成小的范围，情况不明易造成危险的可以阻断在外面。帷幕堵水会有效改善采矿工作环境，提高矿山的安全程度。躲水采矿是在对地下水观测过程中发现和总结出来的方法，实践证明，躲水采矿大大减少了坑道水量。我们在生产实践中，边实施边研究边总结经验，事实证明这个方法是安全有效的。躲水采矿充分利用天然隔水层，阻水构造、厚层石灰岩特点等具体特征施工建设。采矿过程中不会破坏天然格局和机制，避免了强含水层灌入矿道内部。大大减少了地下水对矿山的威胁。躲水采矿不同于疏干排水和帷幕堵水，它对自然条件的要求很高。在今后的生产实践中，要进一步了解矿山水文地质情况，发现问题解决问题，创造出更多矿山阻水的办法。

3.3 矿山生产阶段

矿山生产期间水文地质工作尤为重要，关系到矿井安全与人身安全，这期间的水文地质工作要坚持“效益领先、安全第一”的原则。矿山水文地质人员要及时测绘工程项目，了解涌水的规律和要素，超前探测坑道涌水量和治理水患的措施。对坑道水量和水质做好监理观测工作。对于采空山积水和断层破碎带以及岩溶洞穴充水要及时准确了解，明确分布情况和积水水质情况，把危害性降到最低。地质勘查和基建阶段在不同的地质部分设置了很多观测孔，把得到的数据积累起来，形成一系列不断完善的资料。观测孔是认识水文地质要素的眼睛，用动态方式了解地下动态物质，形成了同步效应，合理广泛掌握地下水形成原因和防治方法是采矿业的重要任务，矿山具有时间长、服务年限多的特点，采矿业如何发达取决于采矿技术的先进与否，水文地质管理工作和地下水防治是矿山生产工作的主要内容。

矿山开采工作是一项复杂细致的工作，要求技术性、安全性、稳定性、准确性。从初期的找矿勘探到项目确立设计、从基础设施建设直到建成投产、从产品出矿到产品经营，经历了复杂冗繁的过程。随着对矿山水文地质条件的认知和加深，水文地质资料不断获得和记录积累，矿山水文地质工作取得了有益成果，矿山水文地质设计工作的全面发展将进一步为采矿项目实施打好基础。尽管采矿工作需要多层次、多阶段、全方位的观测和监理，但是随着科学技术迅猛发展，采矿业必将迎来制度和技术的全面革新。

［1］杨建安.矿山水文地质设计工作思路浅析［J］.有色冶金设计与研究，2010，31(4):1-3.