露天矿山水文地质环境调查及地质特征分析

2019-01-03郭有民

中国金属通报 2019年2期

郭有民

(黑龙江省第四地质勘察院，黑龙江哈尔滨 150036)

矿产资源作为自然资源的重要组成部分，同时也是人类所赖以生存与长远进步的前提条件，其严重关系到国民经济的命脉以及社会发展的基础[1]。虽然对于中国而言，我国地大物博，拥有的矿产资源种类比较多，然而对于支柱型矿产资源却严重缺乏，其分布不均和存储量也很不理想。经过十几年高强度、大范围的过度开采，矿产资源的供需矛盾及其造成的环境污染和破坏问题也已经成为制约国内社会经济发展的关键瓶颈。目前我国在矿产资源的开采、利用中普遍存在过度性、盲目性。在以往的发展过程中，开发技术较为落后、生态破坏程度较大、成本浪费、回收比例较低，再加上体制不健全、市场供求不稳定、相关管理部门的监管不力，对生态环境造成的资源代价较大[2]。矿山问题处在这个关键节点上，让本就十分脆弱的生态环境承受着高压，对我国社会经济的可持续性发展造成了严重威胁。所以，保护矿山环境、合理开发与利用矿产资源、推动相关城市和谐发展将是一项任重而道远的任务。伴随知识经济、全球化时代的来临，经济迅速增长与资源、生态之间的矛盾与日俱增，各国企业在协调产业经济、开发环境方面也发挥着愈发重要的作用。总结国外矿业发达国家对矿山资源生态环境的相关经验，其成功之处就在于对露天矿山水文地质环境调查到位，以提前预防取代了以往的被动治理，而这也正是现今我国矿产资源开发比较欠缺和学习的。

1 露天矿山水文地质环境调查

1.1 水文环境调查

长时间以来，矿井充水一直是导致矿山灾害频发的原因之一，造成其发生的主要原因包括：大气降水与地表水快速增多。一旦遭遇特殊状况，比方说雷暴雨天气等，大气层降水与地表水也会随之增加，进而造成矿井充水现象的发生。而矿井的开采、利用需要考虑的因素是多方面的，其中含水层占据很大一部分的原因[3]。由此可知，含水层的涌水渗透对矿山开发利用的影响尤其大。由于自然界中的岩石身上都含有大小不一、数量不等的空隙裂缝，这些空隙裂缝在某种程度上具备一定能力的储水功能，这种储水层也因而称之为岩石的含水层。岩石含水层指的是存储有地下水或地表水，并在自然环境下或人为创造条件下可以进行涌流处理的岩石，这是由于其内蕴含着大量的水资源，且岩石大多呈现层状，因而称之为岩石含水层。

含水层在矿道内多是以滴水、流水以及小股状喷涌水的形式而出现。矿山所在矿区在地质条件上类属于蕴藏丰富地下水的岩溶空间，可是因为岩溶的发育状况存在一定条件下的差别，以及岩溶不同构造的构成类型，均会导致矿山的矿床所在层位出现不同程度的差别，而岩溶的充水层与含水性也会出现其所在矿区的区域地质特征。另外，岩溶内蕴藏地下水的主要补给来源之一就是大气降水，地下水流动方向存在一定差别，流经上方的裂缝岩溶时，主要是以垂直方向为主；当流经花岗岩类型的岩体式，是作水平方向。一旦流经途中遭遇凸起的岩体或障碍物，地下水便作为矿道内岩溶的分水岭分割出岩溶的含水层部分。

1.2 地质环境调查

有关矿山地质环境调查的主要内容，具体包含三个方面的内容：土地资源破坏、矿山地质灾害与地形地貌景观破坏[3]，以下便是这三个方面主要内容的介绍。

首先介绍土地资源破坏的调查内容，其调查内容分为3个方面：潜在问题发生条件、已有问题、环境影响。潜在问题发生条件具体分为两个方向的调查内容，一个是占重内容，其主要的环境调查内容为占重内容形式较为单一和类型比较复杂，另一个内容则是废弃调查，主要的调查内容是人为、货车和火车废弃物土石立方。

其次介绍矿山地质环境的调查内容，其调查内容具体分为3个方面：潜在问题发生条件、已有问题、环境影响。潜在问题发生条件主要分成4项调查内容，一是地形条件，二是地质状况，三是水文条件，四是开采环境；已有问题主要分成2个调查内容，一类变形途径，一类是规模大小；环境影响主要分成2个调查内容，一类是生态损坏，一类是威胁条件。

最后介绍地形地貌景观破坏的调查内容，其调查内容具体分成3方面的内容：潜在问题发生条件、已有问题程度、环境影响程度。潜在问题发生程度主要分为3个方面的调查内容，一种是地貌情况，二是地形破坏状况，最后一种是气候植被覆盖率；已有问题具体分成2个方面的调查内容，一是生态遗留历史，二是破损面积；环境影响则主要分成两个方面的调查内容，一是生态破坏状况，二是人民生命财产损失状况[4]。

2 露天矿山地质特征

2.1 岩层富水性特征

按照矿山含水层分布和矿区钻孔数量以及采矿状况，基岩矿井风化孔隙裂隙所拥有的含水层是矿区的重要含水层，具体表现为弱碱性富水岩层。新鲜基岩矿井的岩石具体表征为隔水层，单单是岩层局部地质构造的裂隙带内便发育有透水岩。根据岩石的渗水性特质，联系露天矿山的地层特征，在其矿山内部垂直方向上可具体分成六类含水岩组。自然环境下，大气降水绝大多数均是以地表水流动为主，借助沟谷将其转送至地下径流内，地表尚无自然形成的水体储集。这其中极少数是利用岩石松散层渗透地下转向矿井深部的。

地质构造中第三系松散层的孔隙间隙排水功能较好，造成绝大部分的水体顺着地表对地下径流进行缓慢释放；绝大多数的潜水在侵蚀岩层基准面以上的沟谷地带时主要排泄于河流中，一小部分则是向下继续渗透，为基岩低氧化带或中、高侵蚀层补给。基岩侵蚀层表露区会直接接受大气降水的一部分水资源补给，另一部分则继续接受第三系松散层的渗透，继续向下流动，补给基岩低—中氧化带，储集完成后则形成承压水带，继续沿着裂隙向下补给，在遇到比较大的地质构造地带时，就会形成基岩承压构造产生大范围裂隙层储水。

2.2 矿区边坡稳定性特征

露天矿山蕴含的岩体类型、构造结构以及地质特征将会直接影响矿山边坡的稳定性，是一项极其关键的地质特征。地质断层构造带绝大多数情况下是断压性或压扭性的断层，断层厚度较厚，靡棱岩发育成熟。矿层岩体在开发过程时，软性岩石结构面因为其抗侵蚀能力比较弱，在中部厚大岩体部分的自重( 人工压力) 影响下，下部较弱结构面会发生压缩性断裂变形，因而造成上部岩体发生一定距离的位移，在倾斜断裂地带的扩展和岩面的联合切割下，双层岩体会逐渐向下发生位移，造成上部岩体重心持续性外移。