矿区水文地质及环境工作的几点设想

李彩叶

摘要：矿区水文地质及环境工作对矿产普查和勘探工作具有非常重要的意义，直接影响矿区作业安全以及矿产资源的经济开发，是客观评价矿区开采技术条件的重要依据，同时也为矿区制订开采過程中可能发生的地质灾害提供参考。矿区水文地质和环境工作的精度和准度，势必极大程度地影响矿区的开采和规划工作。本文以麻江县摆沙煤矿为例，结合前期收集的相关资料，分析矿区水文地质条件，对矿区水文地质及环境工作提出几点设想，期望能为后期工作提供参考。

关键词：煤矿；矿区水文地质；麻江县

1.引言

为更好规划矿山开采工作，为开采中可能出现的水害及地质灾害制订应对方案提供依据，我单位受委托对麻江县摆沙煤矿开展水文地质调查工作。期望通过调查工作的深入，能对摆沙煤矿矿区的环境及水资源状况有所了解，探明矿床充水方式、途径和影响因素。在以摆沙煤矿矿区水文地质条件及环境保护分析为前提的基础下，提出几点设想供业内人士参考。

2.矿区概况

2.1地形地貌

摆沙煤矿位于麻江县谷硐镇摆沙村，矿区面积2.500km2。矿区所在区域地处云贵高原向湘桂丘陵过渡的斜坡地段，属苗岭山地，地势从东向西逐渐升高，形成明显的三级阶地。所在区域内常规海拔为900m～1050m，最高点位于矿区南西侧，海拔为1166m。矿区岩层以灰岩、白云岩等碳酸盐岩为主，地貌主要成因是溶蚀作用。地貌类型为岩溶峰丛低中山、岩溶峰丛低山、岩溶中山及岩溶洼地为主。区内岩溶发育，落水洞、溶洞、暗河在区内均有分布[1]。

2.2气象水文

2.2.1气象

摆沙煤矿矿区所属位置气候特征为中亚热带湿润季风气候，主要特点表现为：四季分明、雨量充沛、高温和降雨季节同步，冬夏基本不会出现极端天气，矿区具有明显的山地立体气候，垂直温度变化较水平温度变化更大，年平均气温为14℃～16℃，年均降水量为1396.5mm[2]。

2.2.2水文

3.水文地质条件分析

3.1含水岩组

调查区内出露地层有泥盆系上统尧梭组（D3y）；石炭系下统旧司组（C1j）、摆佐组（C1b），上统马平组（C3m）；二叠系中统梁山组（P2l）、栖霞组（P2q）、茅口组（P2m），二叠系上统吴家坪组（P3w）、长兴组（P3c）、大隆组（P3d）；三叠系下统飞仙关组（T1f）和第四系（Q），含煤岩系地层为二叠系吴家坪组，其下伏地层为二叠系中统茅口组。

3.2地下水补径排条件

调查区位于地下水排泄区，最低侵蚀基准面标高970.00m。调查区自然降水在通过裂隙和溶隙补充地下水后，地下水通过碳酸盐岩层间溶隙、岩溶管道向低洼处流淌，并以泉或地下伏流形式排泄补给地表水。总体来说，矿区内地下水和地表水的关系为前者补给后者，补给排泄特点是雨季集中补给、常年排泄消耗[4]。

3.3地下水埋藏条件

矿区内地下水的埋藏类型主要为潜水类型，埋藏深度为10m～30m，地下水总流向自西南向东北方向流淌。

3.4断裂构造水文地质特征

矿区位于扬子准地台贵定南北向构造变形区东部，褶皱构造较发育。矿区北西部发育南东向北西正断层F1，本次调查无法查明断裂破碎带胶结物性质，因此断层水文地质特征不明。

4.研究工作总结

通过对矿区内调查区域水文地质条件的调查，总结出以下几种矿床充水的水源、途径及充水方式：

4.1充水水源

4.1.1地下水

矿区在开采过程中含煤岩系吴家坪组（P3w）的碳酸盐岩夹碎屑岩类岩溶水会渗入岩石裂缝直接进入矿井当中，增加地下水水量，增大矿坑突水的可能性，是矿床充水的主要原因之一[5]。

4.1.2地表水

矿区内拥有丰富的地表水资源，部分煤层位于地表水最低侵蚀面标高970m以下，地表水会通过落水洞、裂隙等补充地下水，影响矿床充水。

4.1.3大气降水

大气降水是地表水和地下水的主要补充途径，会对地表水和地下水流量产生直接影响，雨季流量增加，枯季流量减少。其次，大气降水还会通过地表岩溶裂隙和岩溶漏斗等方式进入矿井中，影响矿井涌水。

4.1.4老窑积水

摆沙煤矿已经拥有多年的采矿历史，部分煤矿资源已经被采空，矿井废弃不用。在对新的煤矿资源进行开采时，一旦发生老窑积水和掘进矿洞贯通的情况，则会发生矿井突水事故。

4.2充水途径

4.2.1裂隙

地表水和地下水通过岩石层间裂隙和溶蚀裂隙等渠道进入矿井中，是矿床充水的主要原因。

4.2.2断裂构造

区内发育断层F1，其充填物的成分、胶结程度、溶蚀和风化特征有不同差异，因此，不排除其对各含水层地下水沟通及大气降水补给地下水关系的影响，进而对矿床充水的产生影响。

4.2.3地表岩溶形态

区内岩溶发育，岩溶漏斗、落水洞均有分布，其可使地表水与地下水发生水力联系，是地表水进入矿井的间接充水通道。

4.2.4老窑

在采矿过程中，一旦老窑和矿坑联通，则会成为地表水和地下水进入矿坑的途径。

4.2.5矿坑冒落袋

矿山开采后，将会形成不同规模冒落带导水裂隙带，进而成为地下水进入矿坑的新通道。

4.3充水方式

本矿床煤层主要充水含水层为含煤岩系地层吴家坪组（P3w），富水性中等，其与煤层直接接触，地下水直接进入矿坑，故矿床充水方式为顶板直接充水。

5.下步工作设想

为了推进摆沙煤矿开采目标，对矿区水文地质条件和环境工作的勘探极其重要，在下一步工作中加强重视程度，结合开采工作的推进情况，科学开展水文地质工作。以下是针对矿区水文地质及环境工作的几点设想：

5.1科学选择合理的水文地质勘查手段

勘查人员应根据不同的水文地质类型科学选用不同的水文地质勘查手段，不仅保障水文地质的勘查质量，还要提升勘查的效率。在进行勘查前，应做好充分的准备工作，打造健全的水文地质和环境条件勘查制度，切实保障勘查工作的质量和效率。目前国内主要采取以下三种方式进行水文地质的勘查工作，第一种为钻探法，能有效勘查水文地质的水量、水文、岩性等，钻探法需要科学的选择钻孔位置，并且为了保障勘查的准确性，还要做好空洞的清理工作。第二种是物探法，物探法分为声波法、电磁波法、电阻率法等，有效结合钻探法和物探法，能使地质勘查的结果更加精准。第三种为检测法，在对水文地质条件进行勘查时，应充分引进先进的勘查技术和设备，对地表水、地下水的流动情况进行动态勘测，使水文地质的勘查结果更全面[6]。

5.2对矿床充水的处理措施

矿区位于地下水排泄区，部分煤层标高低于河流侵蚀基准面（970.00m），地表水通过裂隙、落水洞等补给地下水，对矿床充水影响较大；地表水、地下水可通过岩石裂隙、岩溶管道、地表岩溶形态及断裂破碎带进入矿井。未来开采靠近老窑区域时会有产生突水现象的可能性。针对此矿的主要水害特征，可采用以下应对措施：

（1）采取相應措施对裂隙、落水洞等进行填塞，修建排水沟或其他排水工程有效排水，降低大气降水和地表水渗入井下。在开采后期，地面可能出现裂缝、塌陷等情况，雨季时，雨水通过地表裂缝和塌陷处灌入井下，使井中水量增加。除及时对地表裂缝、塌陷处进行回填、堵截等，还应准备备用抽水设施，预防现行抽水设施出现故障，或对井下水量过大时进行同时抽水作业[7]。（2）摆沙煤矿含煤地层中存有老窑积水，在开采过程中必须实施超前探水工作，严格遵守《煤炭防治水规定》相关要求，坚持先探后掘，对不能确认的矿井挖掘方案必须进行探测，规避因老窑和新矿坑贯通而产生的突水事故。（3）提升作业人员的专业素养，做好煤矿安全相关知识和法律法规的培训工作，培养作业人员煤炭防治水的知识和技能。设置专门部门动态监测矿区水文地质条件，实时排查矿区地表裂缝、塌陷情况，监测山体滑坡、井下涌水等现象。矿井是否会发生透水事故，以及矿井的涌水量除了与当地水文地质条件息息相关以外，还与矿区防治水工作的落实有直接关系。

6.结语

水文地质及环境工作对推进矿区生产进程具有极其重要的意义，对开采作业的安全性有直接影响，为了保证生产质量，保护人员安全，相关人员应时刻保持对矿区水文地质条件的关注度，对出现的问题及时解决，保障矿区开采工作高效实施。

参考文献：

[1]李苍松，吴丰收.苏丹金矿矿区水文地质及环境工作的几点设想[C]// 2016年全国工程地质学术年会. 2016.

[2]张明.某金矿矿区水文地质特征[J].西部探矿工程， 2002， 014（0z1）：160-160， 162.

[3]张永华，陈祥，杨道庆，等.金矿区水中几种状态金在不同气候带的地球化学分布[J].物探与化探， 1999， 23（3）.

[4]李青锋，王小娜.森林资源保护工作的几点设想[J].科技信息， 2012（36）：493-494.

[5]高洪烈.对环境地质、水文地质、工程地质工作取向的讨论[J].中国煤田地质， 2003， 15（2）：1-4.

[6]王素贞.我国技术引进的主要问题和改进此项工作的几点设想[J].国际贸易问题， 1987（04）：9-13.

[7]孙培基.关于我国金矿地质工作的总体设想[J].地质科技情报， 1986（02）：87-93.