断裂构造的水文地质条件对矿山地质灾害的影响分析

2021-12-04董伟明吕赟珊

世界有色金属 2021年22期

董伟明，吕赟珊

（1.浙江久核地质生态环境规划设计有限公司，浙江湖州 313000；2.浙江省核工业二六二大队，浙江湖州 313000）

在岩石内部集中应力影响作用下，产生了断裂位移问题，改变地质构造，使得地壳产生各种断裂构造问题。随着岩石受力状况变化，所形成的断裂程度也各不相同，进而产生了多种断裂构造，不同断裂构造和地下水文地质环境差异，呈现出不同水文地质特征。和矿山地质灾害之间存在密切联系。而断裂构造相关水文地质条件对于矿山地质灾害的影响也成为当下主要研究内容。

1 断裂构造相关水文地质特征分析

地壳中形成了多样断裂构造，普遍是由岩石内部集中应力所形成的断裂位移以及地质断裂构造，因为不同岩石的受力状况各不相同，所以断裂程度也各不相同包括断层裂隙、断层、节理以及劈理等类型，而该种断裂构造以及地下水文特征存在差异，形成不同水文地质特征，对于矿山地质灾害防控具有直接影响。劈理这种断裂构造的水文地质特征如下：因为地应力直接作用于岩体，导致变形、位移和断裂，属于早期变形产物，解理在岩石两侧没有位移，对应延伸、宽度小、透水性差和富水性差。如果没有结构性影响，地下水迁移将遇到明显障碍。

节理主要水文地质特征如下：节理主要是在地应力影响下，岩石尚未产生突出位移断裂特征，在岩石的变形、位移以及破裂中期出现。在一次构造影响之下，对应节理呈现成群规律，同时带有某种组合模式，构成地下水储存场所以及运输通道，假如环境条件相同，则张性节理内所体现出的透水性远远超出剪性节理。但因为地质环境较为复杂，富水性、透水性、胶结状况、填充状况、节理密度和节理之间关系较为紧密。断层结构的水文地质特征如下：断层属于岩石当中随着断裂面产生的断裂特性，对整个区域的地质构造起到很好的控制作用，此外还会影响区域演化和成矿作用，影响区域地下水流场以及边界。矿区内的水文地质环境还会被断层所影响，对于含水层内相关水力状况产生一定的沟通作用，促进水文地质条件越加复杂化。

断裂破碎带主要具有水文地质特征如下：在地质作用的影响下，断裂进一步发育成更宽、更深的断裂带，也就是断裂破碎带。与断层相比，其水文地质特征非常相似，但其导水性和储水性均优于断层，因为断层两端发育相对破碎的岩石裂隙，因此，扩大了整体储水空间，便于地下水运输，因此，在该矿床的开采过程中需要引起更多的重视[1]。

2 影响断裂构造相关水文地质特征的主要因素

（1）力学性质的影响。力学性质差异会对断裂构造区域的水文地质特征产生不同影响，第一是压扭性以及压性应力方面的影响，断裂会受到压扭性应力以及压性应力等方面的影响，通常会形成较宽破碎带，于宽度较大断带产生应力增大现象，剪应力降低呈正相关规律，糜棱岩、断层泥以及挤压镜体处于主断裂中较为突出，拥有良好隔水性。而断层两端压碎岩以及断裂岩带通过不断发展变成了地下通道，和下盘相比，上盘透水性更加突出。通常情况下，集中压应力能够形成高角度冲断层，如果断开宽度较大，同时还和断面附近岩石碎裂程度存在直接联系，断层中的弱透水性较为突出。第二是张性以及张扭性力的影响，在从下到上延伸过程中，张性断裂存在明显差异性，大部分条件下，纵张深度远远超出横张深度。和压性断裂相比，尽管在宽度层面，张性断裂和压性断裂相比更窄一些，但张性角砾岩却展现出发育粗大的特征，对应增加的纯应力以及粒径大小和剪应力降低之间呈现出某种正相关特性。第三是剪应力方面的影响，断裂构造在脆性岩体当中表现出平直、光滑的特性，独立存在节理缺少良好透水性，至于两组交叉节理区域拥有更强透水特性，特别是石灰岩以及白云岩发育地带，交汇间剪裂面部位容易产生溶蚀裂隙问题，提升整体透水性[2]。

（2）岩性的影响。岩性对于断裂构造相关水文地质的影响主要包括以下几点：第一是因为断裂倾向方面切割岩石的差异性，使得断面不同位置存在较大的水文地质特征差异，所以不能单纯把某些状况总结为透水或不透水状况。第二是两盘断层中的位移问题，柔性岩石普遍分布于断层两侧，而断层力学性质可以表现为扭性和压性，断面不存在透水性，假如属于张性特征，则弱渗透段渗透率低。脆性岩石普遍在断层两侧出现，在判断面是否具备透水性过程中，需要进一步联系断层力学特征以及岩石于断距错动区域内组合特性、岩层富水性特征还有断面倾斜角度陡缓程度。第三是如果挤压破碎带内没有产生突出位移现象，则会产生脆性岩层。而处于相同应力下，邻近柔性岩层部位相关变形特征可以表现为揉皱特征以及侧向压取代破碎带，为此岩性以及发育之间存在紧密联系破碎带，具备良好透水性。第四是断层透水性属于某种条件下带有一定方向性。缓倾斜层状岩石当中，在水平方向展现出均匀透水性，垂直方向中展现均一透水性，而部分陡峭岩层的透水性则较为复杂。第五是柔性岩层中的断层规模较大，越是深入的部位，透水性相继减弱。

（3）构造多期迭加的影响。构造多期迭加方面的影响包括以下现象，第一是多期迭加影响，断裂构造形成后，会陆续产生新应力，同时断裂面也会产生新活动，一个接一个的活动，对前面的断裂水文地质造成不良影响，导致水文地质环境更为复杂，尽管对于该方面研究较为不足，但通过观察断面填充状况，能够发现各种细粒填充物持续增加，断裂层透水度相继下降。多次活动对断裂产生了直接影响，特别是最后一次活动，容易影响地质透水性。第二是交叉构造影响，断裂构造不同方向之间彼此交叉，使得地下水流方向产生了明显变化，比如相关区域水文地质条件较为复杂，两条断裂同时拥有透水性，且彼此交叉，提高了整体透水性。交叉断裂内如果一个不透水，一条透水，则需要对当前地下水流向以及不透水断裂夹角大小进行分析，其中不透水断层的阻水效果更为突出，在初步阻断地下水后在交叉位置汇聚。假如两个交叉断裂构造都不透水，由于交叉部位产生某种断裂宽度，能够扩大该区域内富水性，按照矿床排水角度，交叉断裂容易产生不利影响。第三是不同类型构造互相叠加的影响，断裂叠加于褶皱上方，或形成的断裂构造再次被褶皱影响，上述状况进一步加大了地质水文条件复杂度，断裂构造在不断迭加后展现出以下特征：第一是和单一断裂层相比，其拥有更强透水性。第二是透水性方面，展现出构造不均匀特点，出现了地段差异，产生明显变化，地段具有较强透水性。在前期形成断裂土中再次迭合褶皱构造，使得构造内水文地质环境持续恶化，在褶皱后期改造影响下，早期断面承受不同应力作用影响，使得断裂带不同区域拥有不同透水性，无法把其中某一区域水文地质特征当成整个断裂构造透水性特征。

3 矿山地区断裂构造水文地质灾害防治策略

（1）强化水文地质灾害防治。矿山内部构造坍塌普遍是水文地质问题所导致的，同时还会衍生出各种地震灾害。矿层内含有各种碳酸碳，同时矿层上部突然呈现出疏松状态，矿层下部经常性流通地下水，直接冲击矿层。在长期冲击下，直接破坏整个矿层。在城市化建设不断加速条件下，对于地下水资源开发规模相继扩大。天然气、矿山开采等工程容易对水文地质环境产生某些不良影响，最终导致产生不同地质变化，引发大规模地质沉降问题。

针对矿山地质灾害，需要进一步强化防治措施，治理矿山地质灾害过程中，相关技术人员需要改善原本的盲目化治理问题，开始治理矿山地质灾害前，需要对当下矿山区域所形成的地质灾害实施合理分析、科学调查和全面研究，随后在此基础上实施科学分析，形成合理的防治措施，在防治处理中，需要率先针对由井下开采所引发的水污染问题进行分析，明确井下开采对于水文环境的影响和威胁以及对于地下水均衡系统的破坏，提出有效的根治措施。大部分条件下，还需要指导矿山企业强化地下污水治理过程，当前地下水污染的矿山需要结合自身发展现状采取有效治理活动，同时，针对破坏地下水生态平衡，造成地下水污染的情况，采取综合治理措施，以此为基础，面向地下水污染状况实施多方控制，并在后续防治工作中全面控制地下水污染源。除此之外，地质工作人员还需联系地区和城市差异进行系统考量，深入分析区域内水资源开放和利用状况。纵观国内水资源利用现状，可以发现水资源储备较为丰富，但同样存在不完善和不合理的问题，导致地下水应用过量。地质突出形成的冲击力同样会威胁地质稳定性，如果地下水过度开发，产生漏斗形，容易引发区域沉降危害。为此需要各个城市以及各个地区不断强化对于地下水资源的判断与评估，通过系统分析，明确地下水开发策略。

（2）提高地质灾害检测力度。提高矿山地质灾害的防治科学性以及检测水平。在针对矿山地质灾害实施全面监测和防治中，我国相关部门需要进一步提升矿山地质灾害分析科学性和检测准确性，并创建全方位防治策略。为此需要针对矿山地质灾害建立完善的地质灾害防控体系，可以积极引入国外先进设备以及监测技术，同时立足于国内现实发展状况，明确矿山地质发展独特性和矿山地质灾害特殊性，从而能够针对各种突发性状况进行层次性和针对性处理。尽量避免在矿山地质灾害高发区域内开展施工建设，为此需要面向施工区域实施全面地质勘察，同时在正式施工前，充分了解当地水文地质状况，实施针对性检测方案，确保工程施工合理规避地壳变化。