矿山水工环地质特征对资源开采的影响

2022-02-22李叶刚

世界有色金属 2022年23期

李叶刚

（江西省地质局第五地质大队，江西新余 338000）

水工地质特征是影响矿山资源开采的重要因素，不仅会影响矿山开采效率，还会威胁矿工的人身安全。同时矿山水工地质特征还直接影响了矿产资源能否实现最大化利用。而对矿山水工地质特征资源开采的影响进行研究分析，则能为降低水工地质特征对资源开采的影响提供依据，继而为提高资源开采效率提高便利。

1 水工环境地质勘察的重要性

1.1 提高矿山开采效率

随着科学技术的不断发展进步，推动了勘探技术的发展，各种新的勘探技术被应用到矿山环境勘察当中，并发挥着至关重要的作用，不仅可以确保勘察结果具有可靠性与准确性，还可以为矿物搜寻以及水源探查等工作提供支持，使矿山开采效率得到提升，确保矿山开采工作能够有序进行。

不仅如此，将各种新型勘探技术融入到水工环境勘察当中，还可以保障矿工人身安全，降低安全事故的发生，减少伤亡率。例如：加强GIS技术以及RS技术在矿山开采中的应用，能够有效提高勘察结果的可靠性与准确性，为后续工作的开展打下坚实基础。

1.2 降低矿山开采风险

和其他行业不同，矿山开采属于高危行业，所以，勘察工作对于矿山开采非常重要。如果在开采前没有做好勘察工作，消除开采过程中的安全隐患并做好相应防护，很有可能在开采过程中引发安全事故，对矿工的人身安全造成危害。因此，必须要高度重视矿山开采安全，降低安全事故发生的可能。应该加强对水工环境勘察技术的应用，使采矿企业能够准确掌握当地的水工环境，了解矿山开采过程中可能存在的安全隐患，并提前做好矿山开采准备，如此才能有效降低矿山开采风险，保障矿工人身安全。在对矿山进行开采时，随着开采程度的不断深入，会破坏矿山内岩石平衡，影响矿山山体稳定性，导致安全事故发生。而做好水工环境勘察，能有效避免这一情况的发生，降低矿山开采风险。

1.3 提高资源合理利用率

在进行矿山开采工作时，很容易便会打破矿区当中的生态平衡，引发生态与地质问题，从而影响矿山开采工作的进行。而开展水工环境地质勘察工作，则能够有效改善这一情况，降低开采隐患与矿区破坏程度。利用适合的勘察技术，可以让矿工准确掌握金属矿石所在的位置，从而开采出更具有价值的金属矿石，防止出现资源浪费这一情况，通过这种方式可以有效提高矿产资源使用率。除此之外，在开展水工环境勘察时，通常情况下工作人员需要将开采设备放在水下，这样可以提高勘察效果，使其发挥出应有的作用和价值，不仅能够降低安全隐患，同时还能够提高资源利用效率，加强对资源的合理利用。

2 矿山水工环地质环境

2.1 水文地质特征

通常情况下，水文地质灾害给矿山勘察以及矿产资源开采带来的影响更大[1]。其中水文地质灾害包括：岩溶坍塌、地面沉降以及沙土液化等。通常情况下，工作人员在对水文地质特征进行勘察时，应该对矿床充水原因与水文地质条件展开勘察研究，同时还要对矿坑当中的涌水量开展测量，并对矿山内水资源的使用情况进行科学、合理地评价，使矿山企业能够准确掌握供水的水源方向。其中水文地质单元是指拥有排泄条件、补给以及径流的地下水系统，主要借助渗透系数、导水系数以及给水度等对矿山内的水文地质特征进行表示。

一般来说，大型露天矿床主要分布于山区中南部，为切割式地貌，整个矿区的地势东高西低。如图1所示。同时露天矿床还会集中于泥盆系内，整个地层呈现北西走向，和地表之间的倾斜度大概在20°～40°当中，并且整个地层结构以单斜结构为主，并且在结构当中拥有众多褶皱，尤其是在断裂层附近，使得结构的倾斜角度过大。

图1 切割式地貌

2.2 地质灾害评估

矿山水工环遭受地质灾害，是影响开采矿山工程安全建设的直接因素[2]。而地质勘察的目的便是让矿山开采企业掌握矿区内的地质条件，为后续矿山开采工作打下坚实基础，确保开采工作能够顺利进行，符合检查标准。此外工作人员在对矿山地质环境进行勘察时，还要对矿区内边坡的稳定性与岩体质量进行勘察，使矿山企业可以准确预测地质灾害，保障矿山开采安全，降低安全隐患。在实际开采当中，工作人员需要根据矿区内岩体种类以及力学性质对可能发生的地质灾害，进行科学、合理地预防，避免地质灾害的发生。另外在对矿区内地质灾害进行评估时，工作人员需要对矿山内的情况有个正确的认识和了解，以此来开展评估工作从而更加准确的对地质灾害发生的危险性与可能性进行评估。并使用相应的勘察技术对矿区地质情况进行勘察，获得各项数据，最后再对各项数据分析，以此来提高地质灾害评估的准确性与可靠性。

2.3 自然环境地质勘察

通常情况下，矿工在矿山开采过程中，稍有不慎便会引发自然灾害，对矿山开采造成危害，不仅会影响矿山开采效率，还会对矿工人身安全造成危害，而在矿山开采前做好自然环境勘察工作，能够让工作人员准确掌握矿山内的实际情况，对矿区内地质特征有个直观了解，并对可能存在的自然灾害开展预测，提前做好防护措施。其中常见的自然灾害主要有泥石流、水土污染以及地面塌陷等。因此，为了减少自然灾害发生，保护矿山开采安全，提高矿山开采效率，矿山开采企业必须要做好自然环境地质勘察工作，加深对矿区环境的了解和认识，从而更好地进行矿山开采工作。

3 矿山水工地质特征对资源开采的影响

3.1 充水情况对矿山开采的影响

由于矿山所在区域的地表形态为山谷地形，因此当雨季来临时，大气降水便成为了地下水和地表水的重要来源，通过第四系表土层渗透到井下当中，这样当矿层内的倾角变大时，大气降水便会向井下进水渗透，导致井下出现充水情况，影响矿山开采，导致安全事故发生。此外当矿井当中发生充水这一情况时，不仅会对金属矿石开采造成阻碍，降低开采效率，还容易引发安全事故，危害矿工人身安全。根据调查发现，影响矿山开采的地下水分别为岩溶水、孔隙水以及裂隙水等。而孔隙水具有弱富水性的特点，对于金属矿石开采的影响相对较小；而裂隙水分为直接充水层和间接充水层，其中直接充水层为砂岩，间接充水层位裂隙和水层，但无论是间接充水层还是直接充水层都会对金属矿石的开采工作造成影响。另外岩溶水主要为石炭系层内的岩溶水以及奥陶系岩溶水，但需要注意的是，二者都是间接充水层，因此都会对矿山开采工作造成很大影响。如图2所示。

图2 岩溶水

3.2 复杂地质结构对开采方案的影响

为了更好地进行矿山开采工作，降低安全事故的发生，使矿山开采效率得到提升，就必须在矿山开采前，制定一个科学、合理地矿山开采方案，并根据方案要求进行开采，确保开采工作能够顺利进行。但需要注意的是，大部分矿区内的水工环境地质情况较差，对矿山开采造成很大影响，使得矿山开采难度大，再加上传统的矿山开采方案已经难以满足现阶段对于矿山开采工作的需求，所以必须要根据矿山的实际情况对开采方案进行优化，确保开采方案符合相关标准，使矿山开采工作能够有序进行，降低矿山开采难度，保证矿山开采安全，提高矿山开采的灵活性，最大程度上发挥出开采方案的作用和价值。目前，随着对露天矿床的开采不断深入，采用的开采方案分别为露天开采法和全境界开采法。

（1）全境界开采法是将整个矿区内的矿产资源视为一个整体，然后利用支架来让矿体拥有良好的稳定性，再借助大石块对矿体进行加固，这样即便矿工在开采过程中遇到什么问题，也能够及时采取相应的措施进行解决。并且这种开采方案拥有良好的弹性、操作安全，防止安全事故的发生。

（2）露天开采法主要应用于相对偏僻陡峭的矿区当中，拥有一定的限制性[3]。矿工在进行开采前，要借助专门的机器将容易崩落的位置进行挖凿，直到把所有陡帮变得平缓后，才可以利用轻型机器人对矿山洞口进行清理，最后在进行金属矿山开采工作。但需要注意的是，这一开采方案对于工作人员以及开采设备都有着极高的要求，因此在使用这种方案对矿山进行开采时，积极引进先进开采设备并做好人员招聘工作，以此来满足矿山开采工作的需求。这种方案可以有效增加矿体的稳定性，防止安全事故的发生。

3.3 多元地质环境对开采顺序的影响

地质环境多元化也对矿山开采造成了很大影响，使得矿山企业在对其进行开采时，需要根据不同的地质环境来调整开采顺序，以此来确保矿山开采工作能够有序进行，保障矿山开采安全，提高矿山开采效率。通常情况下，传统矿山开采顺序是通过人工勘察的方式来进行，实现提高矿产资源含量，降低金属矿石开采难度以及提高开采安全的探测。并且为了降低人员伤亡，减少安全事故发生，在进行勘察时，要尽可能使用机器进行勘察，以此来代替人工勘察在后续的勘察过程中，逐渐用勘察机器来替代了人工勘察。不过因为机器十分笨重，不仅移动困难，而且也加大了矿山开采难度，使得矿山开采企业在确定矿山开采价值后，需要及时进行开矿、矿口处理与采矿等工作。

随着科技的发展，目前矿山勘察与开采技术已经有了显著进步，再加上传统矿山开采顺序已经无法满足矿山开采需求，因此需要对开采顺序进行适当的调整，只有这样才能有效提高矿山开采效率，促进矿山开采企业发展。现阶段，新的矿山开采顺序并不用对上下行进行区分，矿工可以利用智能探测设备，对矿山进行试开采工作，将矿山表层的矿石资源进行处理，从而为后续的开采工作打下坚实基础，确保后续的开采工作能够有序进行。水工地质环境会对矿山开采顺序造成影响，但同样能够促进矿山开采顺序的完善，使矿山开采效率和质量得到提升，最大程度上发挥出矿山开采信息的作用和价值，推动矿山开采企业发展。

3.4 坚硬岩体对开采深度的影响

矿山多位于偏远地区，且很容易便会受到周围水工环境地质影响，使得矿山中开采区的地质构造十分独特，不仅地质结构复杂，而且岩体非常坚硬，给矿山开采工作增加了很大阻碍，不利于矿山开采工作的开展，严重影响了矿山开采效率和质量。现阶段矿山开采正向深层矿以及隐藏矿的开采发展，浅表层的矿层数量正在不断减少，导致岩体对开采深度的影响也在逐渐加深，阻碍了我国矿山开采工作的开展。

受到水工环地质影响，矿山中的岩体十分坚硬，为金属矿石的开采工作增加了很大阻碍，提高了金属矿石开采难度[4]。尤其是随着岩体的不断加深，对矿山开采深度更是有着重要影响。其中矿区内的岩石多为岩石以及石英石，都十分坚硬。矿工在对岩体进行开采时，必须要利用重型机器，将岩体粉碎，然后再进行清理，以此来保证矿山开采深度。但需要注意的是，因为矿区内岩体过于坚硬，所以矿工在使用重型机器进行开采时，很容易便会出现机器损坏和故障，导致矿山开采成本直线上升，无法保证矿山开采深度，严重影响矿山开采工作的进行。

由于受到水工环影响，使得矿区内各岩体当中还会含有众多地下水，当矿工对岩体进行开采作业时，便会出现地下水外渗的情况，增加井下充水情况，使得矿山开采难度增加。尤其是随着开采深度的不断提升，矿区内的地下水含量也会变得更多，不仅会对矿山开采效率和质量造成影响，还容易引发安全事故的发生，危害矿工人身安全。为了避免这一情况发生，保证矿山开采安全，确保矿山开采工作能够有序进行，矿山开采企业就必须在开采前，做好水工地质勘察工作，准确了解矿区内岩体和地质构造，并根据矿区内的实际情况科学、合理的制定一个开采方案，从而为后续开采工作的开展打下坚实基础。

对于矿山开采过程中可能出现的安全问题，工作人员还要提前做好预防措施，这样当遇到问题时，相关人员便可以根据相关措施进行补救，最大程度上降低损失，保证矿山开采工作能够顺利进行，提高矿山开采效率和质量，保证开采安全。