浅谈矿山水文地质设计

王义武　李小兵

[摘要]随着社会的发展，工业的兴盛，人们日益增长的物质需求，使得社会对矿山建设和生产的需求越来越大，而矿山水文地质设计工作则是矿山建设和生产的重要前提，能否做好矿山水文地质设计工作关乎矿山建设和生产工作的正常有序运作。因此我们应该加大对矿山水文地质设计的重视程度，增加对矿山水文地质的认识。本文即对矿山水文地质设计中现存的问题进行了粗浅的分析，并提出相应的对策，以供方家探讨。

[关键词]矿山 地质资料 预测 防治 设计

[中图分类号] P64 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-1-1

0前言

在矿山建设和开发过程中，矿山水文地质设计工作是研究矿床水文地质条件、矿山地下水防治和综合利用的一项工作。其主要任务是根据矿山设计所确定的开采范围深度、采矿方法和技术要求，进一步查明影响矿床充水的各种因素和校核矿坑涌水量和各项计算参数以及研究地下水处理前后的补给、逸流和排泄条件的变化情况等等。

1项目水文地质资料解析

1.1矿体与当地侵蚀基准面的关系

若矿体位于当地侵蚀基准面之上，地形有利于自然排水，则矿山地下水防治设计内容比较简单，只需通过平硐将地下水排出即可。若地形条件不利于自然排水，则需考虑能否用工程措施将地下水引往地势较低处自流排出。

1.2矿区含水层特征及地下水赋存条件

矿区地下水主要赋存在含水层中，含水层的富水性是评价一个含水层是否富水的指标。在熟悉此部分内容过程中，应当重点掌握：①含水层所处的地质年代、岩性，地下水水位埋深；②含、隔水层的划分及平面分布、垂向展布情况；③断裂带平面分布、空间展布及透、隔水性特征；④地表水体的平面分布及下伏含水层水文地质特征；⑤岩溶地层岩溶发育规律及溶洞充填情况等。

含水层所处的地质年代以及岩溶发育规律、溶洞发育规模及充填情况直接决定着防治水方案疏、堵设计中一些参数的选取，而且决定着注浆帷幕顶底界设计及注浆工程参数的抉择，可谓意义重大。地下水位埋深、含水层空间分布、富水性又可为矿坑地下水涌水量的计算提供参数。含、隔水层的平面分布及垂向发育情况、含水层与矿体的相对位置关系则是帷幕注浆设计中帷幕平面范围及帷幕深度设计需考虑的内容。

在岩溶发育矿区，第四系地层的岩性、厚度及平面分布也是防治水设计中需要了解的内容。在第四系为松散土层且厚度较厚的地区，地面由于疏干排水引起的破坏相对严重；厚度较薄的地区，地面破坏程度相对较轻。在第四系为粘性土层且厚度较厚的地区，地面由于疏干排水引起的破坏程度相对较轻；粘性土层厚度较薄的地区，地面破坏程度则比较严重。

2矿坑涌水量预测

设计频率暴雨入渗量一般通过设计频率暴雨量、地表入渗系数及入渗区面积三个参数进行估算。地表入渗系数选取时要考虑对地表的破坏程度、隔水层厚度以及顶板岩石性质选取经验数据。一般通过矿山规模确定设计暴雨频率，然后通过查当地暴雨洪水计算手册确定暴雨量。露天矿山大气降雨径流量及暴雨径流量的计算方法几乎相同，不同之处是露天矿山采用的是径流系数而非入渗系数。

地下水补给量的计算在水文地质学上有比拟法、解析法、数值法等。比拟法的应用条件是待比拟矿山的水文地质条件与参与比拟的矿山水文地质条件类似或相同。在实际计算过程中，计算方法及参数主要参考地质报告，但个别参数需要在专业人员对矿区水文地质条件的认识基础上，结合采矿设计进行调整。数值法需要借助专业软件进行，目前应用比较多的是MODEFLOW。。

3矿山地下及地表水水防治设计

矿山防治水设计主要内容包括地下水防治及地表水防治两部分。地下水防治包括矿坑涌水量计算、矿床疏干设计及注浆防渗帷幕堵水设计；地表水防治包括截水沟设计、河流改道设计、防洪堤设计和河床防渗设计等。

3.1矿床疏干设计

矿床疏干法应用普遍，包括：

（1）用降水孔、明沟、吸水孔、露天矿水平孔等；（2）用巷道、束状放水孔、直通式放水孔及降压孔等；（3）地表与地下联合疏干。

对矿床进行疏干时，要制订地下水排、供结合和减轻地面塌陷的措施，主要工作包括：（1）研究矿区水文地质勘探报告和疏干试验报告，进行矿床疏干必要性和可行性论证；（2）按照矿区水文地质条件和开采工艺要求选择疏干方法，进行疏干方案的技术经济比较，推荐技术可行、经济合理的最优方案；（3）疏干水文地质计算；（4）疏干工程布置和疏干工程结构类型的确定；（5）疏干设备选型和数量确定；（6）矿坑水的利用；（7）矿区水文地质观测系统的建立。

3.2注浆防渗帷幕堵水设计

其主要内容是：

（1）研究矿区水文地质勘探报告和注浆试验报告，提出注浆防渗帷幕堵水必要性和可行性的论证；（2）注浆防渗帷幕的结构设计；（3）注浆工程及注浆工艺设计；（4）施工设备的选择及配置；（5）堵水效果的检验和采区局部排水设施的建立。

3.3截水沟设计

主要包括：（1）截水沟的平面布置及截水沟型式选择；（2）确定防洪标准和计算洪峰流量；（3）断面设计，包括断面型式及水力计算；（4）确定截水沟的砌护类型；（5）研究设置跌水或陡坡等消能设施的必要性；（6）跌水、陡坡工程布置，水力计算及结构设计。

3.4河流改道设计

（1）河流改道必要性和可行性的论证；（2）改道线路起点和终点的确定，改道线路的选择和平面布置；（3）确定防洪标准和计算洪峰流量；（4）对地形及工程地质条件复杂的矿区的改道线路，应通过多方案比较，确定技术可行经济合理的最优方案；（5）新河道断面设计，包括设计原则、断面形式及水力计算；（6）河流改道附设的水工构筑物设计。

3.5河床防渗设计

设计主要内容包括：（1）河床渗流防治的必要性和可行性论证；（2）河流渗漏量的确定；（3）防渗河槽种类的选择及工程布置；（4）防渗工程量计算。

4结论

矿山水文地质设计工作则是矿山建设和生产的重要前提，能否做好矿山水文地质设计工作关乎矿山建设和生产工作的正常有序运作。因此我们应该加大对矿山水文地质设计的重视程度，增加对矿山水文地质的认识，拓展对矿山水文地质设计的研究范畴。但限于才力，本文难免纰漏众多 贻笑大方，不足处敬请海涵指正。

参考文献

[1]于世东.采矿工程师手册：上册[M].南京：冶金工业出版社，2012.

[2]GB 12719-91，矿区水文地质工程地质勘探规范[S].

[3]顾晓彤.地质工程勘查探究：中国矿产，2012.