甘肃矿区水文地质条件及矿山地质综合评估

＊冯嘉兴 丑百雄 郭克超

（甘肃省地质矿产勘查开发局水文地质工程地质勘察院 甘肃 734000）

在现代矿山工程建设中水文地质条件和矿山地质综合评估具有非常重要的作用，矿山工程动工前需对矿区水文地质和矿山地质条件进行勘查，为矿山开采提供依据。实际工程中对水文地质条件和矿山地质进行综合评估能够直接影响到矿山工程的建设效率和质量，甚至会对矿山未来的可持续发展产生影响，水文地质条件和矿山地质综合评估能够避免开采风险隐患，提高资源综合利用率。

1.水文地质评价的内容

矿山资源开采前相关部门应当对水文地质评价的内容进行深入了解，采取积极有效的方案提升水文地质勘测的工作效率和质量。矿山工程建设前要对重点区域的地下水、地质进行勘查，对地下水作用于周围岩土和建筑物的影响进行评价，从而为矿产地质资源开发打下坚实基础。在矿山开采过程中，不仅要做好水文地质自然状态的影响分析工作，还要加强对矿山开采影响地下水动态变化的分析和预测工作。技术人员在进行水文地质勘查工作时需要充分结合矿产地质资源的实际开采情况，对地下水的情况进行深入研究，在不同条件下对地下水工程建设的影响进行评估，如建筑基础持力层为强风化岩石、软质岩石、膨胀土、残积土等情况，技术人员就需要对地下水的活动对岩土的各方面影响和作用进行勘查，如果建筑地基的下部位于承压含水层，技术人员就需要对地基开挖后承压水层对坑底板的影响进行预测。

图1 矿区水文地质模型

2.水文地质工作在矿山地质勘查中的作用

水文地质勘查工作是对矿山区域进行具有针对性的勘查。做好水文地质条件和矿产地质条件综合勘查评估工作以确保矿坑涌水量的精准度，提升矿山水资源的综合利用率。矿产企业在开采前应当进行严格规范缜密的矿产资源和水文地质勘查，以现有条件和技术对水文地质条件和矿山地质环境进行综合分析，提高水文地质条件和矿产地质条件综合评价工作的效率和质量。

(1)提升矿山地质勘查的精准度

水文地质勘查工作能够直接影响矿产资源的利用率。目前水文地质勘查工作被广泛应用在矿山地质的综合评估当中，企业可以根据水文地质的勘查和分析来精准掌握矿山地质的勘查数据信息，能够有效促进矿山开采工程建设的效率和质量，避免安全风险问题出现，提升企业经济效益带动社会经济发展。

(2)降低矿区勘查的环境污染

矿山在开采前需要对矿区的水文地质进行勘查，对水文地质条件和矿山地质条件进行深入分析和系统研究，这样才能对矿井的涌水量进行精准预估，有效预防矿井安全事故的发生，为制定具有针对性的预防措施提供有效的依据。现阶段我国仍有许多矿山没有对水文地质条件和矿山地质条件进行有效勘查，没有根据水文地质参数制定具有可行性的排水方案，直接导致矿产资源在开发过程中出现地面塌陷、地下水枯竭以及酸性水外排等情况，严重者造成矿区周边生态环境恶化，威胁到周围居民的生命财产安全。

(3)提升矿区开采的经济水平

矿山在开发时重视水文地质和矿山地质勘查工作能够有利于企业全面掌握矿区的水文地质条件，合理利用矿产资源。矿产开采企业科学开展水文地质条件和矿山地质条件综合勘查评价能够有效降低矿产资源的开发成本，提升矿山企业的经济水平。

3.甘肃地区水文地质条件分析

(1)地形与地下水

甘肃是我国的西部地区，位于黄河中上游，地域辽阔、地形复杂、山脉纵横交错、海拔高差大，区域内包含了高山、盆地、平川、沙漠和戈壁等景观，是典型的山地型高原地貌。甘肃地区的地势自西南向东北倾斜，地形狭长，东西长1659km，南北宽530km，海拔大多在1000m以上。地形方面以阶梯型为主，区内包含多条河流以及湖泊，降水量根据季节和气候的变化而变化，降水量直接影响到甘肃地区的地下水总量。甘肃地区的地下水补给与排泄均属于降水型，地下水流向与地区地形有着直接关系。地下水坡度较大，流向与地形变化基本保持一致，地层存储水的能力不强，地下水的消耗主要向下游排泄为主。另外，地下水的水位也受到气候的影响，多雨季节地下水的水位就会上升，少雨季节地下水的水位就会下降。水文地质条件勘查工作中，对地形和地下水的走向需要进行系统的分析，尤其是地下水的水位更是需要加大勘测力度。

(2)岩石层与天然水

甘肃地区的含水岩土层主要由第四系松散岩类孔隙含水层与构造裂隙含水层等多种含水岩层组成。其中第四系松散岩类孔隙含水层主要分布在平原与山间谷地，其岩性主要为第四系冲洪积物和残破积物，富水性根据含水层岩性的不同从小到大均存在；构造裂隙含水层主要分布于山区，岩性从沉积岩、变质岩、火成岩均存在，富水性由裂隙的发育度控制。甘肃地区的天然水透明清澈无色无味，硬度、微量元素以及矿化度的各项含量都符合我国的饮用水标准，更适合生产和生活，并未受到矿山开采的影响。

4.矿山地质综合评估

(1)地下水水质评估

企业可以根据水文地质条件的分析结果来对矿山的地质条件进行综合的评价。表1为甘肃地区的地下水水质分析结果，从表中能够确认甘肃地区地下水的pH值、侵蚀度、矿化度、微量元素含量、硬度、渗水系数等具体数值，企业根据水质分析数值来对甘肃地区的地下水水质和矿区地质进行综合评估。

表1 甘肃地区地下水水质分析

通过对地下水水质进行分析能够得出甘肃地区的地下水pH值处于7.69-8.31之间属于偏碱性的水质，结合其他水质项目分析能够得出甘肃地区的矿山地下水水质达到国家二类水质的标准。甘肃地区的矿山地质一旦受到污染就会影响人们的生产和生活用水。因此需要重视并采取有效的保护措施，避免矿山地区地下水受到污染。

(2)地质构造评估

甘肃地区岩土层组合方式较为复杂多样，矿山在开采过程中会对地质结构产生影响，企业需要对矿山的地质结构进行综合评估。甘肃地区矿山开采开展出现有较为明显的河流断裂情况，而且造成了水土流失，大部分地区的矿山存在着植被覆盖率不足的情况。另外，甘肃地区不断发展矿山开采也导致了许多地质灾害的发生，造成这种情况的主要原因是地质结构的变化导致。事故与灾害的频率较高导致矿山开采无法稳定顺利地进行，严重影响了甘肃地区的经济发展进程。矿山在开采工程中应当加强对矿山地质构造的评估力度，进而对地质灾害进行预判，针对相关的灾害和事故制定具有针对性的预防及救灾措施方案。

5.矿山地质勘查中水文地质问题分析

矿产企业在进行水文地质条件与矿山地质条件综合勘查工作时经常会被外界因素影响，这就导致水文地质勘查工作出现许多问题，影响到矿区资源的正常开采。案例如下：

(1)案例项目

某矿产企业对生产矿井进行设计，第一年生产能力预估为100万吨，项目井田的结构设计为东西走向，倾斜方向为北方，矿井的内部断层倾斜角在5°-10°内。项目井田的东北地区有规模较大的岩浆岩，从整体角度分析该项目的难度为中等。矿山企业虽然已经对开发地区进行较为细致的地质勘查分析，但从勘查的实际情况能够看出水文地质条件勘查存在不足。

(2)水文地质条件勘查不足

该矿产企业在进行矿区的地质勘查工作时并没有对矿山勘查予以应有的重视，导致水文地质条件勘查工作中存在以下问题：

①缺乏科学依据

因矿山企业对勘查工作并未重视，导致勘查数据缺乏科学依据，对含水层、断层进行划分时依照勘查人员自身的工作经验进行，并未根据水文地质勘查的分析结果进行划分，直接导致划分工作失去可靠性和准确性。

②地下水动态预测分析不足

矿山在对矿区地下水动态预测方面存在着重视不足和分析不足的情况，重视了当前的水位及水量勘测，忽略了矿山开采时对水文地质和矿山地质产生影响。因开采工程对岩体稳定性与安全性有直接的影响，这会提升矿山开采的安全风险。

③区域范围水径流特征研究不足

矿山在地质勘查工作时需要详细了解矿区的地下水数量以及水位变化，并对其详细情况进行充分掌握，因此需要全面地对地下水径流的特征进行勘查和分析，精准掌握地下水的动态数据，最大程度了解地下水条件变化对岩土结构造成的影响。对本次项目的水文地质勘查情况进行分析后能够得出该矿山并未对地下水的径流量、补给量、排泄量进行详细的了解和全面的掌握。另外矿山不愿意增加勘查成本，因为水文地质勘查工作的内容已经超出本次项目的范围，同时勘查工作也存在着外界因素的干扰。所以本矿区地下水资料存在严重不足，矿山无法通过现有水文地质资料对矿区地下水径流特征进行深入了解和掌握。

6.矿山地质勘查中针对水文地质问题应采取的措施

(1)加大水文地质勘查的重视力度

矿山应当加大对水文地质条件和矿山地质条件综合勘查分析的重视力度，加大成本投入，矿山企业决策层必须要加大对水文地质勘查工作的重视，要深刻意识到水文地质条件与矿山地质条件综合勘查评估不足会导致安全事故和灾害风险隐患。企业需要严格规范技术人员进行水文地质条件和矿山地质条件的勘查工作，加大对勘查工作的人力和资金投入，这样能够提升水文地质条件和矿山地质条件综合评估的准确性，最大程度降低开采作业的风险几率。

(2)积极引进先进的勘查技术

矿山企业应当紧跟时代发展趋势，积极引进和推广水文地质条件和矿山地质条件勘察的先进技术并进行改革创新，提升勘查工作的准确性提升综合评估效率和质量。现阶段较为常见的水文地质条件和矿山地质条件勘察技术主要有钻孔电磁波透视测量、量测井法、γ射线找水法等。钻孔电磁波透视法主要是采用钻孔电磁波透视仪向钻孔洞发射电磁波信号进行深层岩溶的测量，这项技术能够对500m深的岩层进行精准测量。量测井法采用相关的配套设备能够对不同深度钻孔的下横截面纵向含水层进行精准的测量。γ射线找水法是应用频率较高的勘查技术，采用该项技术能够对地下水径流的特征进行全面的了解并且掌握。

(3)加强对地下水的动态变化监测分析

矿山开采过程中最为常见的水害事故为采空区积水以及地面塌陷，一旦出现这类问题会直接影响到矿山的正常开采甚至会导致安全事故的发生。因此矿山开采前需要对矿区进行水文地质条件和矿山地质条件的综合勘查，对地下水的动态变化进行有效的监测和分析，制定具有针对性的防护措施，避免安全事故的发生。应当合理使用电磁勘探、地面物探等方法对矿区开采范围的采空区积水情况进行准确的勘测。另外，对积水区域的水量、水位、水压等参数进行勘查并设置警戒线，提升矿山生产工作的安全性。

(4)规范操作流程，提高勘查专业性

为确保水文地质条件和矿山地质条件的综合勘查评估工作能够顺利进行，矿山应当在矿区开采前制定完善的矿山开采规范和操作流程，严格要求工作人员按照规章流程进行操作。矿山的勘查技术人员也需要对矿区的水文地质条件和矿山地质条件相关数据进行深入了解分析，对矿山开采造成的影响进行深入分析，制定具有针对性的紧急事件应对措施，确保开采工作平稳高效。

7.结束语

综上，在矿山的开采项目建设过程中水文地质条件和矿山地质的综合评估是非常重要的工作内容，能够直接影响到工程的效率和质量，企业应当加大对其的重视力度。甘肃地区的水文地质条件与矿山地质条件均较好，满足矿山开采要求的同时也需要注意对周围生态环境的保护，避免对甘肃地区人民的生活和生产造成影响，积极带动我国的社会经济发展，推动矿产行业能够稳定持续地发展。