论矿山开采对水文地质环境变化的影响

凌付南

（广西壮族自治区地球物理勘察院，广西 柳州 545005）

矿山建设导致了一系列的地下水环境问题，尤其20世纪矿山建设施工对地下水采取直接排水疏干的方式，导致在矿山影响范围内地下水位急剧下降，大量水点干涸，加剧区域水土流失。在可溶岩分布区，地下水位的下降也会诱发岩溶塌陷，造成很大经济损失。

1 工程概况

1.1 矿山建设情况

目前某地区两江河间地块地区已建或拟建的矿山已有23条，已经规划和在建的有歇马矿山，西永矿山，西风岭矿山，井口矿山和主矿山等。两江河间地块间距约52km，已建矿山在区内最大间距为12.8km，最小间距为60m左右，所有矿山的平均间距约为3.7km。当所有在建和规划矿山全部修建完成后，平均矿山间距约为2.268km区内矿山建设的密度也将大量增加。无疑，在区内矿山全部建设完成后，这种影响将更严重。

矿山建设对地下水的疏干作用非常严重，部分矿山洞口出水量非常大，被当地居民用作饮用水来源。同一矿山其东西洞口出水量差距较大，如某段矿山东西洞口水量差68.3L/s，而西侧洞口出水量仅为10.3L/s，与东西翼槽谷发育程度有关。

矿山建设对地下水的监测表明，穿越不同地层时水量变化较大，一般矿山穿越可溶岩强含水地层时出水量急剧增大。矿山施工结束后，矿山涌水量渐渐趋于稳定，涌水量大小随大气降雨变化明显。

1.2 水文地质情况

建设区内常年平均降水量达1082.6mm左右，5到6月为降雨量集中，期间最高降雨量可以达到746.1mm。占全年天数62%左右的时间日降雨量强度大于25mm，统计到的小时最高降雨强度为62.1mm/h。

区内无大型江河等地表水体，只存在溪流及小型水库。溪流水系属某江水系，主要溪流有凤凰溪、清水溪、龙凤河上游支流溪水等。

这些溪流均是发源近，流程短，纵向坡降大，河谷窄，水量小，具有山区性河流的典型特征。

2 矿山开采对地下水环境影响分析

地下工程是地下水环境效应的诱因，对穿越区含水层的破坏会导致区域地下水环境发生一系列不可逆的改变。分析矿山建设产生的地下水环境效应，需要进一步分析造成矿山建设产生地下水环境效应的影响因素，并从矿山工程本身和自然环境两个方面，将矿山建设对地下水环境效应的影响因素分为工程因素和自然因素。

工程因素主要包括矿山衬砌堵水方式，施工工艺，工程质量等。

自然因素是指存在于自然条件中对矿山区地下水环境产生影响的因素，主要包括含水层的水文地质参数取值，大气降雨入渗值，地下水类型，地表水体的分布等。

3 矿山建设产生的水文地质问题

矿山开采建设由于在原有水文地质单元内形成新的集水廊道，对原有地下水系统产生破坏，影响其流场变化，影响区域地下水水量及水质。

疏干地下水水体，引起地表水枯竭，进而诱发岩溶塌陷。对矿山工程施工而言，如若矿山揭露地下岩溶管道，势必引起矿山涌突水灾害。

3.1 水体疏干

该地区某江和长江之内纵长约50公里范围的河间地块，矿山建设密集，这些矿山大多成为区域稳定的地下水排泄口。

根据对矿山洞口出水量的调查，发现矿山洞口涌水量多在0L/s～50L/s之间。

地下水位和矿山涌水量在平水期和丰水期变化较大，流量随降雨变化明显，暴雨后流量暴涨。

3.2 岩溶塌陷

矿山建设区内地表岩溶发育，岩溶塌陷分布广泛。其形成原因主要是由于既有溶蚀空间内由于水压、气压等的变化引起的力学效应，以及工程建设时产生的震动冲积等致使上覆顶盖失稳产生。矿山工程建设引起的地下水疏干，导致地下水位变化波动，使岩溶竖向管道出现潜蚀和真空吸蚀作用，进一步导致竖向岩溶管道的发育，在地表土体的重力作用下出现塌陷。

3.3 破坏地热资源

矿山建设区域地热资源丰富，在背斜两翼存在大量地热开发区块。背斜作为良好的储水构造，也是地热良好的储能地区。本区进行矿山建设及地下矿产开发，势必穿越某江和雷口坡组地层，造成储能条件的改变，而且这种破坏是不可逆的。

根据调查结果，从钻井的放水试验可知，静止水位为+210.0m；在降深70.0m～210.0m时，地热水钻井的出水量在2026.08m3/d～6023.81m3/d。

近年来流量急剧少较明显，最低流量已降至3000方以下，水头高度降至50m以下。

4 结语

本文根据某矿山工程建设状况，综合分析得知建设区内不同地下水循环系统具有明显的差异，具体为矿山建设导致建设区内水体疏干、岩溶塌陷和地热资源的破坏，且各类地下水环境负效应点的分布具有明显地层分带性，可溶岩中干涸水点数量明显多于非可溶岩地区。同时，可溶岩地层中干涸泉点占地层中泉点总数的比例也高于非可溶岩地区。

参考文献

[1]冀东,徐晨,李腾飞,等.滨海深部开采矿山水文地质环境调查与渗流场特征分析[J].工程地质学报,2016,24(4)：674-681.

[2]白海波,缪协兴.晚古生代煤田水文地质特征与防治水理论及技术[J].中国矿业大学学报,2016,45(1)：1-10.