矿山地质勘查设计与施工中水文地质问题探析

陈华伟

（广东省地质局第九地质大队，广东 东莞 523063）

水文地质问题是矿山开采中必须要考虑到的因素，地下环境中水流的分布和流向规律会直接影响到矿山岩土层的特性，如何在恶劣的地下水文环境中设计安全的井下作业，保障设备和施工人员安全，在采矿中是必不可少的关键点，随着勘探技术的发展，对地下水文结构条件的调查与研究工作也越来越专业化，先进的勘探设备能够实现地下水系监控的智能化与动态化，而矿业企业逐步加强了对水文地质的重视。

1 水文地质的分类

矿山的开采行为是劳动力密集、资金投入大的工程项目，工程成本耗资多、安全风险高，要想实现成功的开采，前期充分的准备工作必不可少，而矿山的勘探与设计，要求对矿山的地下资源分布情况、矿物集中储存层、岩土层结构、地下水文特征进行充分调查了解，只有将地下情况了解清楚，才能有针对性的对水害进行防治，将对开采的不利影响降到最低，保障施工环境的安全，提高地上建筑的质量[1]。

根据工程的要求，首先需要查明的是施工现场所处的区域自然环境条件，当地的自然气候条件、降水量、空气湿度等，地貌特征需要勘查施工现场周边区域的地质结构，包括周围的水系、河流、湖泊，植被分布情况，高原或者平原等海拔高度地质地貌特征，岩土层的埋藏分布特征、岩土层分类等情况。

地下水系的流向、排泄、补给等情况受到地面降水量、周边湖泊河流、土壤吸水储水能力、地壳运动特点等多方面因素的影响，因此综合分析地下区域土层的含水吸水性质、岩土层的结构构成、井下的平均涌水量、地表的降水量等各种因素，可以将地下水文环境分为以下三类：第一类：属于地下水文环境较为稳定的类型，多年来降水量、地下水系的补给、排泄、流向走势等因素已经形成了一定的规律，地下水文环境相对稳定，出现大面积涌水或者突发变化的可能性很低，因此这样的地下环境是可以进行正常的矿物开采工作的，并且能够根据地下水系的规律采取有效、适当的措施来防治水害。第二类：属于开采难度属于稍有难度的类型，地下水系的变化较为活跃，需要对地下水文进行一定的长期跟进调查，并且进行一系列的长期观测，才能够进行安全风险可控的采矿作业，对于此类地下水文环境，首先要做的是尽量采取措施降低采矿行为对地下水系的影响，起到减少干扰的效果，并且对水文环境进行实时监控，避免不可预知的灾害。第三类：属于地下水文环境较为复杂的类型，需要根据采矿的需要和矿井的地质条件与特点，结合地下水流环境对矿下结构进行全面系统的调查，建立起地下、地面双位立体的勘查网络，做到定点监控的长期调研，完善井下的地质条件资料，安排长期监控动态监测的网络，在长期的观察下才能够总结摸索出地下水文一定的规律，并且根据总结出的规律设计合适的采矿方案[2]。

2 地下水文地质勘探中的主要问题

地下水位上升到潜水层，那么就会引起各类安全隐患，首先会造成潜水层各岩土层及地基岩土层软化，造成各岩土层的含水吸水量增加，岩土层的结构在长期吸水的情况下不断软化，致导岩土层力学强度降低，地基在这样的环境中日积月累的受到的不利影响，会造成地面建筑主体的差异沉降甚至有压缩变形的危害，危及建筑物的稳定性，甚至会造成建筑物不均匀沉降、出现裂缝、塌陷等事故。

地下水位的下降，也会对建筑工程施工造成很大的影响，首先是地下水位的下降，致导岩土层荷载发生改变，所承受的应力就会增加或者减小，地下水位形成的空隙会造成岩土层的下沉、塌陷来填补孔隙，如果土质不均匀或者地下水位的下降不均匀，那么很有可能造成建筑物差异沉降、压缩变形的严重后果，甚至是地面出现的塌陷或者裂缝，对建筑物和人员存在安全隐患；其次是地下水位的下降，对采用木桩加固处理的建筑地基中木桩的影响也是很大的，木桩在长期的水泡环境中，会导致腐烂变形，强度变低，导致地基的损坏，而且地下水位的下降，会使得土壤中的含盐层发生改变，而盐类溶液很容易对土壤造成侵蚀，造成盐碱化，改变土壤层的性质，造成的危害与污染是很严重的，而且土壤中的水突然增加，会造成岩土的膨胀，甚至有的时候造成地裂等严重后果。

地下水文环境很容易受到采矿行为的影响，造成的后果还有岩土层变形、滑坡、采空区塌陷、坑内岩爆等问题。其中矿山地面的塌陷属于严重的安全责任事故，在煤矿的采空区，由于开采作业对地下的煤层进行了采掘，造成地下结构中出现了空隙层，如果在矿井内保留的矿柱不够或者地下环境突发变化，或者矿柱由于种种原因受到地下水害的影响支撑力下降，就会造成地面塌陷，甚至危害到财产和人员的安全，特别是那些处于平原的矿区，开采作业后的善后工作不到位或者地下水文环境的突发变化，造成地面塌陷的情况较为常见；坑内岩爆的问题也属于较为严重的灾害，首先是采矿造成地下结构中出现异动的空隙层与自由区，此类空隙层造成地下结构中矿坑的周边与围岩所承受的岩石的应力被突然释放，这种突然的地下结构变化，造成岩石被强烈挤压而碎裂成碎块，并喷射进入矿坑内，造成矿坑内的安全事故甚至人员伤亡；其次不当的开采行为可能造成的危害还有滑坡、采矿诱发的地震、岩石坍塌等。

3 解决策略

首先要采取多方面的措施对地下水文环境进行全面描述，使地下结构清晰地展现，明确化地表示，才能够采取一定的有效措施来防治水害。其次是勘查活动的科学性，需要仔细评估矿石开采行为对地下水文地质的影响，对岩土层的影响也要建立在科学分析的基础上，这样才能有利于地下水文问题的解决。科学运用先进的3S技术，对矿山的地上地下空间信息进行全面搜集，对空间环境中的异常变化提前知晓，同时对矿区的地层结构变化、开采行为对周边岩土层的影响做到定期实时监控，分析并预警可能发生的灾害，有助于施工人员及时掌握地下信息。最后，需要强化地下勘查的技术含量，引入先进的勘查装置与专业设备来进行勘查，通过模拟岩土的水理性质和水流对于岩土的影响，来预测分析岩土层的变化，只有这样的理论模拟，才能充分考虑到现实的种种问题，突破环境的局限，解决实际问题。

4 结语

受到施工现场环境限制、技术限制、地下水文环境的复杂多样性等多方面的限制所影响，实际勘探操作中，水文地质问题的勘查工作困难重重，很容易造成数据的不精确，因此会造成早期的地质资料同实际情况存在误差，矿产资源的开采难度陡然增大，因此在实际施工中，需要充分发挥施工队伍的灵动性和协调机制，充分积累以往经验，从之前的项目中吸取教训，及时发现漏洞并调整作业方式，做好水害防治工作。