淺談礦山水文地質(zhì)設(shè)計

王義武　李小兵

[摘要]隨著社會的發(fā)展，工業(yè)的興盛，人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)需求，使得社會對礦山建設(shè)和生產(chǎn)的需求越來越大，而礦山水文地質(zhì)設(shè)計工作則是礦山建設(shè)和生產(chǎn)的重要前提，能否做好礦山水文地質(zhì)設(shè)計工作關(guān)乎礦山建設(shè)和生產(chǎn)工作的正常有序運作。因此我們應(yīng)該加大對礦山水文地質(zhì)設(shè)計的重視程度，增加對礦山水文地質(zhì)的認識。本文即對礦山水文地質(zhì)設(shè)計中現(xiàn)存的問題進行了粗淺的分析，并提出相應(yīng)的對策，以供方家探討。

[關(guān)鍵詞]礦山 地質(zhì)資料 預(yù)測 防治 設(shè)計

[中圖分類號] P64 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-3-1-1

0前言

在礦山建設(shè)和開發(fā)過程中，礦山水文地質(zhì)設(shè)計工作是研究礦床水文地質(zhì)條件、礦山地下水防治和綜合利用的一項工作。其主要任務(wù)是根據(jù)礦山設(shè)計所確定的開采范圍深度、采礦方法和技術(shù)要求，進一步查明影響礦床充水的各種因素和校核礦坑涌水量和各項計算參數(shù)以及研究地下水處理前后的補給、逸流和排泄條件的變化情況等等。

1項目水文地質(zhì)資料解析

1.1礦體與當?shù)厍治g基準面的關(guān)系

若礦體位于當?shù)厍治g基準面之上，地形有利于自然排水，則礦山地下水防治設(shè)計內(nèi)容比較簡單，只需通過平硐將地下水排出即可。若地形條件不利于自然排水，則需考慮能否用工程措施將地下水引往地勢較低處自流排出。

1.2礦區(qū)含水層特征及地下水賦存條件

礦區(qū)地下水主要賦存在含水層中，含水層的富水性是評價一個含水層是否富水的指標。在熟悉此部分內(nèi)容過程中，應(yīng)當重點掌握：①含水層所處的地質(zhì)年代、巖性，地下水水位埋深；②含、隔水層的劃分及平面分布、垂向展布情況；③斷裂帶平面分布、空間展布及透、隔水性特征；④地表水體的平面分布及下伏含水層水文地質(zhì)特征；⑤巖溶地層巖溶發(fā)育規(guī)律及溶洞充填情況等。

含水層所處的地質(zhì)年代以及巖溶發(fā)育規(guī)律、溶洞發(fā)育規(guī)模及充填情況直接決定著防治水方案疏、堵設(shè)計中一些參數(shù)的選取，而且決定著注漿帷幕頂?shù)捉缭O(shè)計及注漿工程參數(shù)的抉擇，可謂意義重大。地下水位埋深、含水層空間分布、富水性又可為礦坑地下水涌水量的計算提供參數(shù)。含、隔水層的平面分布及垂向發(fā)育情況、含水層與礦體的相對位置關(guān)系則是帷幕注漿設(shè)計中帷幕平面范圍及帷幕深度設(shè)計需考慮的內(nèi)容。

在巖溶發(fā)育礦區(qū)，第四系地層的巖性、厚度及平面分布也是防治水設(shè)計中需要了解的內(nèi)容。在第四系為松散土層且厚度較厚的地區(qū)，地面由于疏干排水引起的破壞相對嚴重；厚度較薄的地區(qū)，地面破壞程度相對較輕。在第四系為粘性土層且厚度較厚的地區(qū)，地面由于疏干排水引起的破壞程度相對較輕；粘性土層厚度較薄的地區(qū)，地面破壞程度則比較嚴重。

2礦坑涌水量預(yù)測

設(shè)計頻率暴雨入滲量一般通過設(shè)計頻率暴雨量、地表入滲系數(shù)及入滲區(qū)面積三個參數(shù)進行估算。地表入滲系數(shù)選取時要考慮對地表的破壞程度、隔水層厚度以及頂板巖石性質(zhì)選取經(jīng)驗數(shù)據(jù)。一般通過礦山規(guī)模確定設(shè)計暴雨頻率，然后通過查當?shù)乇┯旰樗嬎闶謨源_定暴雨量。露天礦山大氣降雨徑流量及暴雨徑流量的計算方法幾乎相同，不同之處是露天礦山采用的是徑流系數(shù)而非入滲系數(shù)。

地下水補給量的計算在水文地質(zhì)學(xué)上有比擬法、解析法、數(shù)值法等。比擬法的應(yīng)用條件是待比擬礦山的水文地質(zhì)條件與參與比擬的礦山水文地質(zhì)條件類似或相同。在實際計算過程中，計算方法及參數(shù)主要參考地質(zhì)報告，但個別參數(shù)需要在專業(yè)人員對礦區(qū)水文地質(zhì)條件的認識基礎(chǔ)上，結(jié)合采礦設(shè)計進行調(diào)整。數(shù)值法需要借助專業(yè)軟件進行，目前應(yīng)用比較多的是MODEFLOW。。

3礦山地下及地表水水防治設(shè)計

礦山防治水設(shè)計主要內(nèi)容包括地下水防治及地表水防治兩部分。地下水防治包括礦坑涌水量計算、礦床疏干設(shè)計及注漿防滲帷幕堵水設(shè)計；地表水防治包括截水溝設(shè)計、河流改道設(shè)計、防洪堤設(shè)計和河床防滲設(shè)計等。

3.1礦床疏干設(shè)計

礦床疏干法應(yīng)用普遍，包括：

（1）用降水孔、明溝、吸水孔、露天礦水平孔等；（2）用巷道、束狀放水孔、直通式放水孔及降壓孔等；（3）地表與地下聯(lián)合疏干。

對礦床進行疏干時，要制訂地下水排、供結(jié)合和減輕地面塌陷的措施，主要工作包括：（1）研究礦區(qū)水文地質(zhì)勘探報告和疏干試驗報告，進行礦床疏干必要性和可行性論證；（2）按照礦區(qū)水文地質(zhì)條件和開采工藝要求選擇疏干方法，進行疏干方案的技術(shù)經(jīng)濟比較，推薦技術(shù)可行、經(jīng)濟合理的最優(yōu)方案；（3）疏干水文地質(zhì)計算；（4）疏干工程布置和疏干工程結(jié)構(gòu)類型的確定；（5）疏干設(shè)備選型和數(shù)量確定；（6）礦坑水的利用；（7）礦區(qū)水文地質(zhì)觀測系統(tǒng)的建立。

3.2注漿防滲帷幕堵水設(shè)計

其主要內(nèi)容是：

（1）研究礦區(qū)水文地質(zhì)勘探報告和注漿試驗報告，提出注漿防滲帷幕堵水必要性和可行性的論證；（2）注漿防滲帷幕的結(jié)構(gòu)設(shè)計；（3）注漿工程及注漿工藝設(shè)計；（4）施工設(shè)備的選擇及配置；（5）堵水效果的檢驗和采區(qū)局部排水設(shè)施的建立。

3.3截水溝設(shè)計

主要包括：（1）截水溝的平面布置及截水溝型式選擇；（2）確定防洪標準和計算洪峰流量；（3）斷面設(shè)計，包括斷面型式及水力計算；（4）確定截水溝的砌護類型；（5）研究設(shè)置跌水或陡坡等消能設(shè)施的必要性；（6）跌水、陡坡工程布置，水力計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計。

3.4河流改道設(shè)計

（1）河流改道必要性和可行性的論證；（2）改道線路起點和終點的確定，改道線路的選擇和平面布置；（3）確定防洪標準和計算洪峰流量；（4）對地形及工程地質(zhì)條件復(fù)雜的礦區(qū)的改道線路，應(yīng)通過多方案比較，確定技術(shù)可行經(jīng)濟合理的最優(yōu)方案；（5）新河道斷面設(shè)計，包括設(shè)計原則、斷面形式及水力計算；（6）河流改道附設(shè)的水工構(gòu)筑物設(shè)計。

3.5河床防滲設(shè)計

設(shè)計主要內(nèi)容包括：（1）河床滲流防治的必要性和可行性論證；（2）河流滲漏量的確定；（3）防滲河槽種類的選擇及工程布置；（4）防滲工程量計算。

4結(jié)論

礦山水文地質(zhì)設(shè)計工作則是礦山建設(shè)和生產(chǎn)的重要前提，能否做好礦山水文地質(zhì)設(shè)計工作關(guān)乎礦山建設(shè)和生產(chǎn)工作的正常有序運作。因此我們應(yīng)該加大對礦山水文地質(zhì)設(shè)計的重視程度，增加對礦山水文地質(zhì)的認識，拓展對礦山水文地質(zhì)設(shè)計的研究范疇。但限于才力，本文難免紕漏眾多 貽笑大方，不足處敬請海涵指正。

參考文獻

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[3]顧曉彤.地質(zhì)工程勘查探究：中國礦產(chǎn)，2012.