矿区地下水疏干对地质环境的影响与防治

薛丁炜，陈云芳，王晓翠，徐海洋，李　婧，刘贺军

（河北省保定地质工程勘查院，河北保定071051）

矿区地下水疏干对地质环境的影响与防治

薛丁炜*，陈云芳，王晓翠，徐海洋，李婧，刘贺军

（河北省保定地质工程勘查院，河北保定071051）

深部采矿往往会遇到采矿巷道涌水、突水的影响，为保证地下采矿活动的安全，矿山常设计地下水的疏干工程。而地下水的疏干工程则往往是大规模的降水工程，其影响的范围会波及到疏干含水层的补给区和排泄区。在补给区由于过度的排泄，使地下水持水度减小，可造成植被退化、土地荒漠化等不良现象；在排泄区，则往往因水源补给不足，造成水循环周期增长，水质恶化等不良现象。从理论阐述的角度出发，来揭示这些因矿山开发而造成的不良地质现象和地质环境破坏现象，并试图引导人们在矿山工程设计及矿山环境治理实践中更好地保护环境。

地下采矿；矿山环境；地下水疏干；防治工程

我国有约60%以上的采矿活动是在地下的深部采矿，竖井、平硐、斜井等是实现深部采矿活动所必需的矿山基础工程或设施，而由于地下含水层和地下水的存在，深部采矿往往会遇到采矿巷道涌水、突水的影响，为保证地下采矿活动的安全，矿山工程设计部门常设计地下水的疏干工程，对影响地下采矿活动的地下水进行疏干。然而，地下水的疏干工程往往是大规模的降水工程，其影响的范围会波及到疏干含水层的补给区和排泄区。

由于地下水流场的变化，在疏干含水层的补给区会由于过度的排泄，使地下水持水度大幅减小；在地质环境上往往可造成植被退化、土地荒漠化等不良现象。在疏干含水层的下游排泄区，则往往因水源补给不足而造成地下水循环周期增长、水质恶化等不良现象。

1　采矿工程概述

采矿活动总体可分为地表采矿和地下采矿2大类，由于采矿活动的内容、地理和空间位置的不同，采矿过程中所建造的采矿附属工程和所使用的生产工艺也各不相同。

1.1地表采矿工程概述

露采矿山主要有以建材、稀土、粘土、云母、煤炭等为主的非金属矿山和以铁、铜、金、银、镍、铅等为主的金属矿山。其生产工艺为露天采掘，采掘形成的地表工程有采坑、掌子面、沟槽等，其破坏范围主要在地表和地表以下的可进行露天采掘的浅部含矿地层。其采掘过程可以是人工挖掘，也可以是机械挖掘或爆破施工，矿山的附属工程则包括安全平台的设置、公路开拓、矿山工业场地及排土场等。

1.2地下采矿工程概述

地下采矿活动的情形比较复杂，地下采矿既有固体矿产也有液体和气体矿产。地下开采的固体矿产主要有煤炭、石英、石膏、氟石、电气石、萤石、磷灰石等非金属矿以及铁、铜、铝、锰、金、银、镍、钼、钨、锌、铅、铀等金属矿。液、气态矿产则主要有石油、地下水（包括地下热水）和天然气。地下采矿所使用的采矿工艺也是多种多样、五花八门。地下采矿活动主要是利用平硐、斜井、竖井、井管等矿山基础工程或设施来实现地下采矿的。其采掘过程主要在固体矿产的开采过程中适用，采掘工艺主要为机械挖掘和爆破施工；而液、气态矿产则是在勘探揭穿矿层以上覆盖层后，即由井管和配套泵站直接进行控制和输出。

2　矿山环境问题的类型

不同类型的矿区，由于采矿活动的内容、地理和空间位置及所使用生产工艺的不同，其对地质环境所产生的影响也存在着一定的差异。

2.1地表采矿活动所产生的地质及环境问题

露采矿山主要有以建材、稀土、煤等为主的非金属矿山和以铁、铜、金、银、镍、铅等为主的金属矿山。这类矿山采矿活动形成的矿山环境问题主要是形成大范围的露天采坑，遗留大片的高陡边坡，采场和废石场遗留大量的采矿废渣石。因此，也是崩塌、滑坡及泥石流次生地质灾害发生的敏感地带。另一方面，露天采矿在形成大面积的占地和植被破坏的同时，还会造成水土流失和破坏地形地貌景观及形成扬尘污染空气等。而选矿生产还会造成土壤和水源的污染。

2.2地下采矿活动所产生的地质及环境问题

地下固体矿产采矿活动对环境形成的影响，主要是硐采过程中形成大范围的地下采空区，破坏赋矿层、围岩及顶底板的整体性、稳定性和一系列与采矿活动相关联的地质及环境问题，主要有粉尘污染、岩爆、瓦斯突出、矿坑突水、水均衡系统破坏及海水入侵、地下水及土壤污染等。由此类采矿活动派生出的地质灾害主要有地面沉陷、采空塌陷、地裂缝。

地下液、气体矿产采矿活动对环境产生的影响，主要是液、气态矿产开采后由于地压减小而导致大范围的地面沉降和沉降区周边地带的地裂缝灾害；含水层的越流补给和水质混杂、恶化；对开采矿层回灌补给所形成的人为污染等。

更重要的是，无论是地上采矿的矿山还是地下采矿的矿山，其矿业活动不止在矿山的矿业活动范围内形成影响，它们还会影响到周边地带和与矿山地下水存在水力联系的其它地区，这些地区也许与该矿山的距离很遥远。首先，在这些矿区范围内，如果采矿活动涉及到地下水位以下的范围，那么，矿山生产就必然会受到地下水的影响。为了保证矿山生产的安全，矿山生产管理部门必然要设计地下水的疏干工程，来保证矿山生产的正常运行和采矿工人、机械设施的安全。其次，矿山生产管理部门应对矿山生产对与矿山存在联系的周边或其它地区所产生的影响加以考虑，从而，实现更新意义上的“新型绿色矿山”建设。

3　地质环境保护与防治工程

3.1地质环境保护

地质环境保护既可以是实施矿山开发前的行为过程和必然程序，也可以是矿山开发过程中的行为过程和必然程序。“保护”即保持、维护某一区域的正常的自然生态原貌或原有存在状态，也就是对矿区范围内或周边相邻地带未被破坏的地质环境采取措施加以保护。然而，这些工作还只是狭义的，在小范围内施用的手段和方法，对与本矿区相关联的地下水上游补给区和下游排泄区来说，这些做法和行为过程是没有意义的。对此，我们要另想办法，比如在上游截流蓄水，以减少对本区的补给。这样做还有一个好处，就是同时降低了采矿区矿硐内的涌水量，也就是相应地减少了矿区地下水的疏干量。但这些工作需要我们去做更多、更详尽的调查和评价工作，以制定合理的控制或防护计划和措施。

3.2防治工程

“防”是预施工程；即为了预防、扼制地质环境某种恶化倾向而采取的手段和措施。“治”是后善工程；即针对地质环境中某一现存不良或破坏现象的治理实践。在当前的认知和科技水平状况下，对矿山范围内的地质环境问题一般采用支挡、锚固、拦截、疏导等工程措施和追施水肥、密植等生物措施，来预防或对治这些实际问题，而在更大范围内和更广范畴上存在的问题，目前尚未提及，更没有任何施用预防、对治措施的先例。对此，我们应该加以重视和进行严谨、周密的考虑。

3.3合理开发与利用

针对矿山生产疏干地下水在更大的范围内造成不良影响的现实问题，如果将疏干的地下水直接排掉，多数情况下势必要造成水资源的浪费，而当排泄不当时，还会在排泄区造成一定的危害，甚至是造成灾害。如软化邻近区域的地基，影响建筑物的安全与稳定；再遇暴雨行洪，很可能会引发或诱发大规模的地质灾害，这样，对人类社会所造成的不良影响或损害是巨大的、甚至是惨痛的，我们不得不加以谨慎的考虑。因此，能够将疏干水作为灌溉资源或水产品来充分利用，则会起到既不影响采矿经济活动，又同时带动相关产业的发展，这样一举两得的效果。为此，我们可以有以下几种方式来解决这一问题。

（1）将疏干水作为灌溉资源利用。当然这不是只在矿山附近的小范围内实现，我们要从更大的区域范围着想。开渠输水，将多余的水输送到真正需要的地方。这样，新修的水利工程还可以在治理一定区域范围内的洪水时派上用场，这是一举三得的做法。

（2）将优质的疏干水作为城镇供水及工业生产水源，或制成矿泉水、纯净水等水产品进行处理，这是带动相关产业的渠道和策略。这种方法对开发相关产业的前提条件要求较高，因此，具有一定的局限性。因

为，不是每一处矿山的地下水水质都会那么好，我们需要有科学依据来作为施行开发计划或规划的支撑。

（3）将疏干水作为回灌资源利用。这一做法既可以应用于相邻的不同种类矿山之间的相互补足，同时，也可应用于相邻地区同一矿种矿山之间的相互调节，使更大范围内的矿业经济活动正规化，实现保持一定限度之平衡的有序发展。

4　结语

通过上述分析，矿山采矿活动对自然环境所造成的危害是多方面的，造成损害的程度也有轻有重。因此，矿山环境保护与治理工作是一个涉及范畴很广的话题。我们必须进行多方面的调查研究和深入细致的分析，才能发现真正的问题和问题的症结所在。从而，根据不同的实际环境条件和地质环境问题事件的性质，有针对性地提出对地质环境的保护和防治方案及措施，以期起到在大幅度节约治理投资的前提下，有效地促进某一地区矿业经济活动的正常进行和相关产业的正常产生和发展，促进该地区生态环境和当地社会人文环境的和谐发展与稳定，促进地方经济的稳步发展与提升。

［1］谭绩文，等.矿山环境地质学［M］.2013.

［2］工程地质手册［M］.4版.中国建筑工业出版社，2007.

［3］国土资源部.DZ/T0218-2006矿山工程设计规范［S］.

X141

B

1004-5716（2016）01-0137-03

2015-08-17

2015-08-18

薛丁炜（1968-），男（汉族），河北河间人，高级工程师，现从事岩土工程勘查、地质灾害及矿山地质环境评估、勘查、治理工程设计及施工管理技术工作。