基于做好礦山水文地質設計工作的分析

李長生

(華水建設項目管理有限公司，貴陽550001)

礦山水文地質設計工作在礦山生產和建設中有著非常重要的作用，是礦山建設中的前提和要點。因開采方式不同，所以對不同的礦山水文地質條件提出不同的要求，采礦的工作內容有很多差異，根據獲得的水文地質資料，對礦山水文地質情況進行解析，找到采礦的有效途徑。了解礦山水文地質的實際情況，對于采礦作業(yè)和礦山安全防治工作有著重要意義。真實把握水文地質設計工作，根據具體情況，找到礦山水文地質工作最適當?shù)幕厩闆r和防治方法，是礦山水文地質設計工作的主要任務。本文通過著重分析礦山水文地質設計工作的重點和難點，找到做好礦山水文地質設計的方法、途徑以及防治措施，為今后的礦山水文地質設計工作提供有效依據。

1 礦山水文地質設計項目的基本情況

礦山水文地質工作，指的是在礦山基礎建設時期和生產建設時期的水文地質工作。礦山建設項目的開發(fā)，首先要對當?shù)氐V山地質基本情況進行勘探和觀測，礦床水文地質情況的好壞決定建設過程中具體施工的簡單和復雜程度。在很多礦山建設項目工作中，水文地質設計工作是首當其沖的，在礦山建設初期，水文地質工作起到基礎作用，為準確安全的開采工作提供基礎保障。礦山水文地質工作專門研究礦山地下水。地下水是非常難得的液體資源，具有再生性和流動性，對礦山開采具有重要影響。因為地下水一方面要供給礦山人民生活用水和工程用水，礦山部分地區(qū)往往水資源短缺，這就需要加大力度尋找水源、建設供水設施、存蓄水量，另一方面，有些礦山地下水資源存量豐富，這給采礦工作帶來負作用，礦山又要建立排水設施，保證采礦工作安全有效。防治水患，治理地下水是采礦安全的主要內容。礦山水文地質工作要求連續(xù)持久、環(huán)環(huán)相扣，首先要認知地質環(huán)境，認知礦山地質條件，要找到制約礦山地質水文問題的原因，掌握水文地質條件的發(fā)展變化規(guī)律?；緱l件包括:①礦山水文地質的邊界條件;②排泄條件;③地下水分布;④徑流;⑤含水層與隔水層狀態(tài);⑥地下水運動特征;⑦周邊構造;⑧水源供給關系。其次要預測礦山水文地質條件的隨時變化，防止災害發(fā)生，減少地表水、采空山圍巖、塌陷程度對礦山的危害程度。再次，要積極治理地質水文條件不良的地域。治理工作是礦山水文地質工作的目標工程，治理工作貫穿于整個開礦全過程，從初期勘探到立項設計再到生產階段都包括治理工作，治理工作要及時和細致，讓礦山開采項目在開采后逐漸恢復原始狀態(tài)。

2 礦山水文地質設計的主要任務

在開發(fā)礦產資源過程中，水文地質工作處于特別重要的地位。地下水是影響采掘作業(yè)的關鍵因素，采掘時會進行排水疏干作業(yè)，這個期間會改變礦山地質條件，對礦山工農業(yè)生產和居民生活造成一定影響。礦山水文地質工作，因各地山的地質條件和開采內容不同而有一些相應變化，總體來說，礦山水文地質設計工作內容，是在原有條件的基礎上建立有效的檢測和防治措施，在工程數(shù)量和工程質量上達到規(guī)定的標準。礦山水文地質工作旨在建立健全勘探和實驗制度，讓地質水文設計工作為開礦、采礦提供有力技術支持。

3 不同時期和階段開展礦山水文地質設計工作的問題與對策

3.1 找礦勘察階段

這個時期主要的工作是對采礦地山水文地質的基本條件進行認知與預測，通過普查和勘探，確立礦山水文地質的基本情況，制定具有針對性的水文地質設計方案與之配合。這2個方面互為整體、互為依托，在勘測過程中，要同步進行。例如，在工作初期，經過實地考察與勘測，確定當?shù)赜胸S富的礦藏資源，決定進行大力開發(fā)，這個時候，就應該迅速開展水文地質工作，要建立地下水動態(tài)觀測設施，適時保留變化性數(shù)據。反之，如果經過地質詳細勘察之后，認為這個礦床地質條件不理想，那么確定礦山開發(fā)和如何開發(fā)的工作就要停滯。水文地質工作要超前進行，這樣可以提高勘探效率，減少不必要的人力與財力的浪費。水文地質工作涉及面較廣，對工程的規(guī)模有具體要求，礦山水文地質工作應該著重研究水文地質單元，確定單元大小對地下水補給和疏干具有重要意義。礦山水文地質工作應該主要研究整個水文地質單元，明確地質構造、地形地貌等情況，這樣，礦床的整個山域都在技術掌握范圍之內。礦山水文地質勘探要根據礦床的類型、規(guī)模、復雜程度選擇地段，通過地質觀測孔觀測和記錄情況，這種方式可以獲得比較準確的參數(shù)，但是不適合大水巖溶礦床。巖溶礦山透水性和富水性嚴重不均勻，所以為了數(shù)據的準確性，應該在小孔測算的基礎上選擇一個大口徑鉆孔進行測算，這樣保證了數(shù)據的準確性，從而為勘探工作提供第一手資料。防止采礦過程中礦山塌陷，大量取水和采礦疏干會造成地下水位迅猛下降而誘發(fā)地面塌陷，地面塌陷的危害是很大的，能夠破壞礦山、危及人員生命、造成水土流失。對自然環(huán)境破壞極大。所以工程建設要及早預料、防患于未然。礦山水文地質工作中，要重視探查含水層與隔水層，二者同等重要。隔水構造的存在能夠減少地下水充水威脅。在采礦技術上，一定要確保隔水層保持天然狀態(tài)不被破壞，這樣就能減弱或者排除含水層的威脅。隔水層具有很強的阻水作用，勘探設計和采礦部門要充分利用隔水構造的天然隔水性，這是最安全和經濟的阻水措施。礦山地下水在重力的作用下，會向各個方面滲透。造成地下水天然流場，地下水天然流場會導致土壤鹽漬化，北方道路翻漿多就是這個原因造成的。多年來的開采實踐中，地下水流動造成了很多難以挽回的災難，所以我們要研究地下水的成因和如何預防與改造水結構，讓其動態(tài)形態(tài)利于礦山開發(fā)和避免開采災害發(fā)生。

3.2 礦山基建階段

基建時期的工作是承前啟后的，是采礦工程項目的中心環(huán)節(jié)。

1)驗證初期勘探結果。在初期勘探階段完成之后，基建工作開始對勘探工作的成果進行驗證。很多礦山水文地質問題會在這個階段暴露出來，同時，建設項目要求這些問題必須在這個階段完全解決。

地下水治理方案需要很多補充資料，這是勘探工作無法完成的。建國以來，我國在地下水治理方面有很多成熟經驗，躲水采礦、疏干排水、帷幕堵水等相互配合的治水方案。

隨著工業(yè)技術水平不斷提升和冶金工業(yè)新的需求，采礦業(yè)也要建立新的機制新的方法適應新時期的要求?；A段的中心工作是治水，我們要采取疏干排水采礦、帷幕灌漿堵水采礦、躲水采礦。疏干排水是在礦山生產過程中，利用巷道、疏干鉆孔和放水洞室，將地下水排出，保證采掘工作安全進行。疏干排水方法能夠有效治理水問題，礦山水量小尤其適用此方法，這個方法成本低、安全性高，是傳統(tǒng)的治水辦法。如果水量大、水文地質條件相對復雜的礦山，則不適合用這個方法，因為排水量大，機器使用過多會造成成本提高，礦床破壞較大的缺點。疏干排水要防止地面塌陷。礦山在抽水過程中出現(xiàn)坍塌，說明這個區(qū)域地質情況復雜，基巖地下水和第四系松散層產生了水力聯(lián)系。塌陷問題遠比排水問題要復雜和嚴重，基建階段要完全把塌陷部分處理完畢才可以。帷幕灌漿堵水采礦是在地面或井下鉆孔，通過鉆孔把高壓灌注材料注入透水通道里，然后形成擴散范圍，孔孔之間彼此連接形成阻水帷幕。帷幕堵水會使水量大的礦山扭轉資金緊張問題。帷幕堵水一次性投入較大，但是作用長久。帷幕形成以后，一些之前尚未查明的礦山水文地質問題會迎刃而解，因為帷幕會把礦床圈定成小的范圍，情況不明易造成危險的可以阻斷在外面。帷幕堵水會有效改善采礦工作環(huán)境，提高礦山的安全程度。躲水采礦是在對地下水觀測過程中發(fā)現(xiàn)和總結出來的方法，實踐證明，躲水采礦大大減少了坑道水量。我們在生產實踐中，邊實施邊研究邊總結經驗，事實證明這個方法是安全有效的。躲水采礦充分利用天然隔水層，阻水構造、厚層石灰?guī)r特點等具體特征施工建設。采礦過程中不會破壞天然格局和機制，避免了強含水層灌入礦道內部。大大減少了地下水對礦山的威脅。躲水采礦不同于疏干排水和帷幕堵水，它對自然條件的要求很高。在今后的生產實踐中，要進一步了解礦山水文地質情況，發(fā)現(xiàn)問題解決問題，創(chuàng)造出更多礦山阻水的辦法。

3.3 礦山生產階段

礦山生產期間水文地質工作尤為重要，關系到礦井安全與人身安全，這期間的水文地質工作要堅持“效益領先、安全第一”的原則。礦山水文地質人員要及時測繪工程項目，了解涌水的規(guī)律和要素，超前探測坑道涌水量和治理水患的措施。對坑道水量和水質做好監(jiān)理觀測工作。對于采空山積水和斷層破碎帶以及巖溶洞穴充水要及時準確了解，明確分布情況和積水水質情況，把危害性降到最低。地質勘查和基建階段在不同的地質部分設置了很多觀測孔，把得到的數(shù)據積累起來，形成一系列不斷完善的資料。觀測孔是認識水文地質要素的眼睛，用動態(tài)方式了解地下動態(tài)物質，形成了同步效應，合理廣泛掌握地下水形成原因和防治方法是采礦業(yè)的重要任務，礦山具有時間長、服務年限多的特點，采礦業(yè)如何發(fā)達取決于采礦技術的先進與否，水文地質管理工作和地下水防治是礦山生產工作的主要內容。

礦山開采工作是一項復雜細致的工作，要求技術性、安全性、穩(wěn)定性、準確性。從初期的找礦勘探到項目確立設計、從基礎設施建設直到建成投產、從產品出礦到產品經營，經歷了復雜冗繁的過程。隨著對礦山水文地質條件的認知和加深，水文地質資料不斷獲得和記錄積累，礦山水文地質工作取得了有益成果，礦山水文地質設計工作的全面發(fā)展將進一步為采礦項目實施打好基礎。盡管采礦工作需要多層次、多階段、全方位的觀測和監(jiān)理，但是隨著科學技術迅猛發(fā)展，采礦業(yè)必將迎來制度和技術的全面革新。

［1］楊建安.礦山水文地質設計工作思路淺析［J］.有色冶金設計與研究，2010，31(4):1-3.