水文地质勘查在矿产资源开采中的重要性分析

白洁璇

（甘肃煤田地质研究所，甘肃 兰州 730030）

水文地质勘查根据矿井地质条件、水文地质类型、矿床开采方式、矿井建设规划等，布设工程量。工作方法有：水文地质调查、水文地质填图、地球物理勘探，水文地质钻探、抽（放）水试验、地下水动态观测、采样测试等勘查技术手段。水文地质勘查与矿产资源地质勘查工作阶段相适应，分为预查、普查、详查、勘探4个阶段。工作程度也逐步深入，由普查阶段的大致了解勘查区水文地质条件，到勘探阶段的详细查明水文地质条件，评价矿井充水因素，预算先期开采矿段涌水量，预测开采过程中发生突水的可能性和地段，评价开采后水文地质条件的可能变化，评价矿井水的利用可能性，为矿井建设可行性研究和初步设计提供地质资料。

1 在矿产资源勘查中水文地质工作中存在的问题

1.1 勘查工作注重地质条件、资源储量，对水文地质勘查工作不够重视

在矿产资源勘查中，多数矿产勘查属于商业性地质勘查，水文地质仅仅是开采技术条件中的一项基础工作，并非专门的水文地质勘查。基于对勘查成果的要求，勘查重点往往都在于地质结构、矿产资源储量、矿产品的质量，而忽略了勘查中水文地质工作重要性。如果矿床或矿产资源储量满足应有查明程度，估算了资源储量后，勘查单位与探（采）矿权人则会基于向有关管理部门提交报告。

1.2 水文地质工作简单化

部分水文地质工作停留在在水文地质调查、填图阶段，未能依据规范要求、实际生产需要，合理布设水文地质工作。例如，一些矿区利用地质资料，凭借理论知识与工作经验对水文地质条件进行分析推测，没有具体的实物工作量。有些矿区有地表水系、水库，在勘查过程中，只是在水文地质平面图中简单标明地表水系、水库的位置，没有对水系的径流量变化，枯水期水位、丰水期水位，历史最高洪水位，水库的库容变化、坝体结构、稳固性等，有可能对未来资源量开采造成的实际影响的因素进行收集、分析。部分矿产资源储量的核实，按照要求矿产资源储量勘查水平应达到详查级以上，但它的水文地质调查只是局限在区域资料调查方面，结合矿区抽水试验成果，求得矿体主要充水含水层的渗透系数，涌水量，充水因素，将其作为预测用水量的主要依据，却未对老采空区的积水面积、积水量进行详细调查，未对矿井开采影响等进行评价分析。

2 水文地质勘查在矿产资源开采中的重要性分析

水文地质勘查对矿产资源开采具有重要指导作用，其对矿产资源开采安全、开采效率以及开采质量具有重要意义，此次从三个方面对水文地质勘查在矿产资源开采中的重要性进行了细致分析，如图所示。

图1 水文地质勘查在矿产资源开采中的重要性

2.1 为矿区总体发展规划提供依据，为矿井建设可行性研究和初步设计提供地质资料

一切地质勘查工作的最终目的，都是为了矿井建设的可行性与建设生产服务的。查清矿区区域范围的地表水流系统的汇水、渗漏、疏水能力等，掌握当地历年降水量和最高洪水位资料，可以合理的建立矿井疏水、防水、排水系统。如：矿井井口、工业场地内建筑的标高，应高于当地历年最高洪水位。当矿井井口、工业场地建筑标高低于当地历年最高洪水位时，当井口附近、塌陷区内外的地表水体可能溃入井下，当矿井受到河流、山洪威胁时，均应当修筑堤坝、沟渠或采取其他防排水措施。矿井还应配备与矿井涌水量相匹配的水泵、排水管路、配电设备和水仓等，确保矿井能够正常排水。

2.2 避免矿产资源开采中受到水害的威胁

水文地质勘查可以有效避免矿产资源开采中出现水文地质灾害发生，对矿产资源开采的安全具有重要作用。受到水害威胁的生产矿井，当具有下列情况之一时，应依据矿井的地质构造、水文地质条件、矿层赋存条件、围岩力学性质、开采方法等因素，留设防隔水岩柱。

表1 应留设防隔水岩柱的情况列表

因此井工开采充水因素主要为开采煤层时导水裂隙带使各含水层之间产生水力联系。导水裂隙带高度与煤层的上覆岩层的岩性、力学性质和采煤顶板管理方法等因素相关。

水文地质结构主要由含水层、隔水层组成。在自然状态下，含水层间由于存在隔水层，含水层间越流补给可能较弱，水力联系弱，但随着矿产资源开采活动会改变矿山水文地质结构。在矿产资源开采前期，通过矿井基建作业，各种巷道和矿井的挖掘会直接揭露水文地质结构的含水层和隔水层[1]。在矿产资源开采期间，由于矿区地下赋岩结构遭到破坏，形成的导水裂隙带向上延伸至主要充水含水层，使各含水层之间产生水力联系；甚至可能延伸至地表水体，将会导致地下水、地表水沿着倒水裂隙涌入矿井。在矿产资源开采过程中如果破坏底板围岩，当底板含水层的水头压力大于上覆岩层给予的静压力，会使含水层水压增大，底板无法承受含水层水压，地下水体会通过开采产生的缝隙向上涌出，从而引发矿井鼓底、突水事故发生。矿区内发育断裂构造，一般断裂构造附近由于岩石裂隙发育，存在以断裂构造为中心的局部富水区，而正断层往往导水性较好。此外如果在矿产岩层分布中存在较多的粉土层，由于水文地质类型的不同，在矿山开采过程中将会改变矿山岩层结构，会造成不同程度的流沙现象，从而引发岩层危害，比如矿井崩塌、地表塌陷等，会对矿产资源开采施工安全产生一定的威胁。

所以在矿产资源开采前通过水文地质勘查了解矿区水文地质特征是十分必要的，明确矿区水文地质结构特征，以及地下水水压、水量以及水位等信息，此外还要严格核实在矿产资源开采过程中可能会出现的矿区充水是否是承压水引起的。根据水文地质勘查结果对矿产资源开采过程中可能出现的水文地质灾害进行预测，并预先设定出应对水文地质灾害的措施，减小水文地质灾害对矿产资源开采的危害，从而避免在矿产资源开采过程中水文地质灾害的发生，以此保证矿产资源开采施工安全。

2.3 保障矿产资源开采效率

水文地质勘查工作的有效完成不仅能够有效避免矿产资源开采中出现水文地质灾害的发生，同时还能确保矿产资源开采施工工作的顺利开展，保证矿产资源开采效率。在矿产资源开采施工之前，首先要通过水文地质勘查工作查明矿区水文地质条件，水文地质勘查工作涉及到水文地质测绘、水文地质钻探施工以及地下水动态观测，通过对矿区地下水动态观测了解矿区地下水水量、水压以及水位变化情况；通过水文地质钻探勘查了解矿区地下水含水层分布特征，以及含水层厚度和深度；通过水文地质测绘了解矿区岩土层结构和地下水情况[3]。通过以上三部分水文地质勘查工作了解水文地质运行规律、地下水成因条件以及水力学条件，掌握水文地质的动态数据，将其作为矿产资源开采施工依据，并结合实际矿产资源开采施工现场周边环境，制定出科学合理的矿产资源开采施工计划，施工计划包括矿床开采顺序、开采工作面设定位置、开采设备施工位置、矿产资源开采深度、矿产资源开采范围等等，为矿产资源开采施工计划设计内容以及设计依据。

通过对矿区水文地质勘查，制定合理的矿产资源开采施工计划和施工方案，使矿产资源开采施工能够在预期时间内完成，以此保证矿产资源开采效率。

2.4 做好矿区水资源规划

我国西北部的矿区多处于干旱、半干旱的缺水地区，这就使水资源条件成为制约矿产资源开采的重要因素。因此，对矿区做出合理规划，做好矿井地下水资源化工作，对矿区的大气降水、地表水、地下水进行综合利用，矿区水文地质勘查工作具有特非常重要的作用。

2.5 解决好矿区环境的水文地质问题

由于矿产资源开采的发展，矿区建设规模的不断扩大，一方面使得矿山开发对地质环境质量的要求不断提高，一方面矿山开发对地质环境的影响越发剧烈。我国矿产资源分布区域广大，开发强度高，对矿区地质环境带来的变化是广泛、深刻的。矿区环境保护不仅是矿区自身问题，还是巨大的社会问题，在国民经济的发展和国土规划、水资源、环境保护中占有越来越重要的地位，因此，也成为我国矿产资源开采工业发展的重要约束因素之一。由于矿产资源开采强度、范围、深度的增加以及机械化程度的提高，不仅出现一些老的地质环境问题，如突水、巷道变形、破坏、地面沉陷和塌陷等，还随之出现一些新的问题，如崩塌、滑坡、生态环境恶化、地下水位下降、水污染等。因此，评价、预测矿山建设和矿产资源开采可能引发的地质环境变化、地质灾害发生，为地质环境保护和地质灾害防治提供可行、合理的措施成为矿产建设和矿产资源开发必不可少的工作。其中，水文地质勘查工作又是最主要的内容，环境水文地质问题成为环境地质和生态环境保护的核心问题。

3 结束语

此次对水文地质勘查在矿产资源开采中的重要性进行了分析，有助于提高矿产资源开采工程对水文地质勘查工作的重视程度，根据实际矿产资源开采现场情况，开展水文地质勘查工作，保证矿产资源开采施工安全、效率和质量，从而促进采矿业快速发展。由于此次研究时间有限，虽然取得了一定的研究成果，但还存在一些不足之处，今后还会对水文地质勘查方法以及勘查内容进行详细研究，为水文地质勘查提供参考依据。