礦山水文地質(zhì)與水害防治

張玉良

（黑龍江省煤田地質(zhì)二○四勘探隊(duì)，黑龍江 七臺(tái)河154600）

水循環(huán)的地理意義在于：在水循環(huán)這個(gè)龐大的系統(tǒng)中，水不斷地運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)化，使水資源不斷更新。水循環(huán)維護(hù)全球水的動(dòng)態(tài)平衡，進(jìn)行能量交換和物質(zhì)轉(zhuǎn)移，不斷改造地表形態(tài)。水循環(huán)在改善土壤的土質(zhì)方面有著重要的作用。

1 地下水的存在形式

1.1 氣態(tài)水

它是以氣體狀態(tài)存在于巖土空隙中的水蒸氣。

1.2 吸著水

巖土顆粒表面具有電荷，把水分子牢固地吸附在巖土顆粒表面上，形成一層極薄的水膜。由于吸著水緊附于巖土顆粒表面的結(jié)合力最牢固，也叫強(qiáng)結(jié)合水。吸著水具有極大的黏滯性與彈性，不受重力作用，也不能傳遞靜水壓力。

1.3 毛細(xì)水

即土體中受毛細(xì)管作用保持在自由水面以上的水。它通常分布在潛水面以上，與潛水直接連通，形成毛細(xì)水帶。

1.4 重力水

它能傳遞靜水壓力，有溶解能力，易于流動(dòng)，泉水、井水和礦坑涌水都是重力水，是水文地質(zhì)學(xué)研究的主要對(duì)象。

2 透水層、含水層與隔水層

2.1 透水層

透水層是指能夠透過并給出地下水的巖土層。其透水能力的大小可用滲透系數(shù)來衡量。滲透系數(shù)是指在各項(xiàng)同性介質(zhì)中，單位水力梯度下的單位流量。滲透系數(shù)小于0.01m/晝夜的巖土層稱為不透水層，滲透系數(shù)介于0.01～1m/晝夜的稱為半透水或弱透水層。

2.2 含水層

充滿地下水的層狀透水巖土層，是地下水儲(chǔ)存和運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)所。

2.3 隔水層

重力水流不能透過的士層或巖層即隔水層。如黏土、亞黏土和致密完整的頁巖、火成巖、變質(zhì)巖等。由于隔水層的存在，使上下兩層含水層沒有水力聯(lián)系。所以，在有多層不同水質(zhì)和水量的含水層地區(qū)，需要分層開采地下水時(shí)，要確定隔水層的厚度和位置。在地下水位以下開采礦產(chǎn)時(shí)，為避免含水層中地下水突入礦井，要保持隔水層的完整。

3 地下水分類

3.1 按照地下水的埋藏條件分類

3.1.1 上層滯水

一般認(rèn)為，上層滯水是指埋藏在離地表不深的飽氣帶中局部隔水層之上的重力水。其特點(diǎn)是：分布范圍小，儲(chǔ)量不豐富，受氣候影響大，雨季獲得補(bǔ)給，補(bǔ)給區(qū)與分布區(qū)一致

3.1.2 潛水

潛水的特點(diǎn)是：沒有壓力，只能從水位高的地方向水位低的地方流動(dòng)；分布廣，分布區(qū)與補(bǔ)給區(qū)基本一致，主要接受大氣降水的補(bǔ)給；受季節(jié)和氣候的影響較大，水量和水位等的變化具有明顯的季節(jié)性；埋藏淺，但易于受污染。

潛水有自由水面，即潛水面。其形狀與地形密切相關(guān)，但潛水面坡度總是小于地面坡度。地表至潛水面間的距離稱為潛水埋藏深度；潛水面至其底板隔水層頂面間的距離稱為潛水含水層厚度；潛水面上任意一點(diǎn)的標(biāo)高稱為潛水位。

潛水面的形狀可用等水位線圖表示，通過潛水位圖可以判斷地表水與潛水的補(bǔ)給關(guān)系。潛水等水位線一般是具有一定傾斜度的曲面。

3.1.3 承壓水

承壓水的特點(diǎn)是：含水層具有承壓水頭，水只能從水壓高處向水壓低的地方流動(dòng)。分布較廣，分布區(qū)與補(bǔ)給區(qū)不一致。水量和水位等的變化不具有明顯的季節(jié)性，潛水埋藏較深。

在適宜的地質(zhì)條件下，在鉆孔打到含水層時(shí)，水便噴出地表，形成自噴水流，承壓水即自流水。承壓含水構(gòu)造主要有自流盆地和自流斜地。含有一個(gè)或多個(gè)承壓含水層的構(gòu)造盆地稱為自流盆地。自流盆地有三個(gè)組成部分：補(bǔ)給區(qū)、承壓區(qū)和排泄區(qū)。補(bǔ)給區(qū)在盆地邊緣位置較高的地區(qū)。由于上面沒有隔水層，水不具有承壓性質(zhì)，這里的地下水是潛水。位置較低的邊緣為排泄區(qū)，往往有泉水出露。承壓含水層之上有隔水層覆蓋的區(qū)段為承壓區(qū)。單斜含水層在下端因構(gòu)造變動(dòng)或巖性變化而使水流受阻，便構(gòu)成自流斜地。

承壓水含水層的水面特征可用等水壓線圖來描述。按等水壓線圖可測(cè)定承壓水的流向、水力坡度和每個(gè)點(diǎn)的承壓水位，判斷承壓含水層之間及其與潛水的相互補(bǔ)給關(guān)系，為礦井疏干降低承壓水頭提供依據(jù)。

3.2 根據(jù)巖土空隙的差異分類

3.2.1 孔隙水

孔隙水對(duì)煤礦的影響主要取決于孔隙含水層厚度、沉積物顆粒大小及其與每層的相互關(guān)系。沉積物顆粒大而均勻，則含水層孔隙大、透水性好、水量大、滲透速度快，勘探建井時(shí)需要加大排水能力才能通過。顆粒細(xì)而均勻的砂層，易形成流沙。

3.2.2 裂隙水

其一，風(fēng)化裂隙水。風(fēng)化裂隙水一般為潛水。被后期沉積覆蓋的古風(fēng)化殼也可賦存承壓水。風(fēng)化裂隙水一般分布比較均勻，水力聯(lián)系較好，但含水體的規(guī)模和水量都有限。

其二，成巖裂隙水。成巖裂隙水賦存于各類成巖裂隙中。成巖裂隙是沉積巖固結(jié)脫水及巖漿巖冷凝收縮形成的裂隙。一般情況下，成巖裂隙多為閉合，不構(gòu)成含水層。陸地噴溢的玄武巖裂隙發(fā)育且張開，可構(gòu)成良好的含水層。

其三，構(gòu)造裂隙水。構(gòu)造裂隙水以分布不均勻、水力聯(lián)系不好為特征。在鉆孔、豎井及各種地下工程中，構(gòu)造裂隙水的涌水量、水位、水溫與水質(zhì)往往變化較大。這是由于構(gòu)造裂隙的分布密度、方向性、張開性和延伸性極不均勻造成的。遇到裂隙網(wǎng)絡(luò)時(shí)，水量通常較大；觸及大的裂隙導(dǎo)水通道，水量可觀。

3.3 巖溶水

巖溶水是儲(chǔ)存在喀斯特巖層的溶洞或溶蝕裂隙中的重力水。如我國華北石炭二疊紀(jì)煤田，在煤系地層下伏的奧陶紀(jì)石灰?guī)r中，巖溶承壓水十分豐富。巖溶水對(duì)礦區(qū)影響很大。

總之，水循環(huán)的地理意義在于：在水循環(huán)這個(gè)龐大的系統(tǒng)中，水不斷地運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)化，使水資源不斷更新。水循環(huán)維護(hù)全球水的動(dòng)態(tài)平衡，進(jìn)行能量交換和物質(zhì)轉(zhuǎn)移，不斷改造地表形態(tài)。水循環(huán)在改善土壤的土質(zhì)方面有著重要的意義。

［1］ 陸琰，張禮中，周小元.國內(nèi)水文地質(zhì)三維可視化現(xiàn)狀研究［J］.南水北調(diào)與水利科技，2010，（03）：31-32.

［2］ 王浩鋒.有關(guān)地下水地球物理勘查技術(shù)問題的分析［J］.中國科技博覽，2012，（10）：57-58.