礦山水文地質(zhì)類型對地下礦產(chǎn)開采的影響

陳玉昌

（安徽省地礦局第一水文工程地質(zhì)勘察院，安徽 蚌埠 233000）

礦山開采安全問題一直是限制礦山資源利用效率的重要制約因素，也是嚴重危及井下采礦工人生命安全的最直接的安全隱患。我國是資源需求大國，對礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用提出了較高的要求，為滿足社會市場的基本需求，必需進行較大規(guī)模的開采活動[1]。礦山開采環(huán)境是極其復(fù)雜的，不僅可能面臨采空區(qū)域上覆巖層形變引起的巖爆、塌陷等事故，還可能出現(xiàn)因地下水而造成的突水、冒水等，而后者主要與礦山所在區(qū)域水文地質(zhì)條件關(guān)系密切。因此，加強礦山水文地質(zhì)類型的研究工作，有助于降低地下礦產(chǎn)開采的危險度。

1 礦山水文地質(zhì)類型的劃分

礦山水文地質(zhì)類型的劃分原則不同，所劃分的類型也存在差異，一般按照礦山充水類型和礦山水文地質(zhì)復(fù)雜程度劃分。

1.1 礦山充水類型劃分

礦山充水類型劃分是根據(jù)地質(zhì)勘查結(jié)果，根據(jù)地下水賦存條件的差異進行劃分，常見的有以下6種類型：①孔隙型地下水，該類地下水是礦山中常見的組成類型，地下水常賦存于密集的孔隙中；②巖溶型地下水，主要發(fā)育在碳酸鹽巖廣布的區(qū)域，及地下水主要賦存于溶洞及溶蝕裂隙中；③裂隙型地下水，主要與礦區(qū)導(dǎo)水構(gòu)造關(guān)系密切，地下水賦存于構(gòu)造破碎帶、節(jié)理、裂隙中；④地表型水體，主要指的是地表湖泊等通過水體的下滲作用補給深部地下水，開礦過程中可能引發(fā)大量水體的影響[2]；⑤老空水型，這是在開采過程中不按照設(shè)計嚴格進行采礦活動所致；⑥混合型，礦山充水因素較為復(fù)雜，為上述多種類型的混合，該類礦山水文地質(zhì)條件復(fù)雜，對開采活動影響較大。

1.2 按照水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度劃分

根據(jù)礦山水文地質(zhì)條件的復(fù)雜程度劃分礦山水文地質(zhì)類型是常用的方法，在水文地質(zhì)條件勘查過程中，根據(jù)充水因素等綜合分析，可劃分4種類型：①簡單型，指的是地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件均較為簡單，充水因素單一，對礦山開采影響較小或者容易消除影響的地下水類型；②中等型，一般指的是礦山充水因素存在一定的復(fù)雜性，礦床的充水因素可能存在多方面的來源，在確定的范圍內(nèi)容易勘查的地下水類型；③復(fù)雜型，指的是地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件都較復(fù)雜，局昂山充水因素多，勘查難度較大，無法對深部進行準確了解的地下水類型；④極復(fù)雜型，礦山地下水含水量大，來源補給途徑多，礦山開采存在一定的危險性，極易造成突水、坍塌等現(xiàn)象。

2 水文地質(zhì)類型對地下礦產(chǎn)開采的影響

水文地質(zhì)類型對地下礦產(chǎn)開采的影響主要體現(xiàn)在地下水方面，這是由于水文地質(zhì)類型是反映不同復(fù)雜程度、不同特征的地下水狀況。因此，本文主要論述水文地質(zhì)類型中的承壓水、潛水和上層滯水對礦產(chǎn)資源開采的影響。

2.1 地下水壓力引起礦山巖層危害

地下水指的是賦存于地下一定深度范圍內(nèi)的水體。因此，地下水一般具有承壓特征（潛水除外），處于相對穩(wěn)定的兩個相對隔水層之間。在外界條件未發(fā)現(xiàn)明顯改變的狀態(tài)下，上覆巖層對地下水的靜壓力和地下水的承壓力是相互平衡的，即一般不會出現(xiàn)動壓力變化。當(dāng)進行采礦活動時，隨著上覆巖層逐漸剝落，使得地下水的靜壓力明顯改變，這就使得局部區(qū)域的地下水承壓力大于上覆巖層的靜壓力，導(dǎo)致局部地下水壓力相對突然增大而出現(xiàn)安全事故。

若在采礦平硐內(nèi)存在較多的粉土層，則可能出現(xiàn)流砂現(xiàn)象，造成粉土層的形變、位移等。此外，若開采平硐與地下含水層比較靠近時，由于地下水的壓力相對增大，可能引發(fā)地下水壓爆圍巖而發(fā)生突水等現(xiàn)象[3]。因此，在進行礦山水文地質(zhì)調(diào)查過程中，要確定充水因素是否為承壓水，并且要查明承壓含水層的空間位置，防治突水等問題的出現(xiàn)。

2.2 地下水水位變化對礦山的影響

自然條件下地下水中的潛水水位、局部上層滯水水位等隨著地表大氣降水的變化而發(fā)現(xiàn)較大幅度的變化，而承壓地下水一般具有相對穩(wěn)定的地下水位。因此，僅分析淺部潛水和上層滯水水位對礦山開采的影響。由于受到人類采礦活動以及自然因素的雙重作用下，礦山區(qū)域地下水水位會發(fā)現(xiàn)明顯的變化，表現(xiàn)為地下水水位的上升和下降。其中地下水水位上升主要受控于地表大氣降水，當(dāng)降水量增多時，通過地表裂隙等下滲，導(dǎo)致水位上升，此時對開采造成較大的影響，如開礦平硐注水等問題的出現(xiàn)，并且隨著水位上升，可能誘發(fā)崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生率，對礦山安全生產(chǎn)造成威脅。地下水水位下降受采礦活動影響和地表大氣降水共同影響，當(dāng)?shù)乇泶髿饨邓繙p少時，地下水水位會明顯下降，加之采礦活動設(shè)計的排水設(shè)施，使得地下水水位下降較明顯，即切斷了地表水體的補給來源，增大了地下水的排泄量，此時容易使得礦山土層的硬度逐漸增加，使得原有的工程地質(zhì)條件發(fā)生明顯改變，礦山基礎(chǔ)設(shè)施形變嚴重，不利于礦山安全生產(chǎn)。

2.3 地下水對礦山開礦基礎(chǔ)設(shè)施的影響

地下資源的開發(fā)過程是復(fù)雜的，在開采過程中必須考慮地下水的影響作用，因此，在設(shè)計礦山基礎(chǔ)設(shè)施時必須將其設(shè)置于當(dāng)?shù)氐叵滤骄恢?，對于某些礦山開采需要，在地下水水位之下也可設(shè)置相應(yīng)的基礎(chǔ)，但必須進行相應(yīng)的防護處理。礦山基礎(chǔ)設(shè)施的穩(wěn)定、安全性能直接關(guān)系著礦山開采的安全性能，需對礦山基礎(chǔ)設(shè)施進行保護。但是，隨著地下水水位等的變化，使得原來位于地下水水位上部的基礎(chǔ)設(shè)施位于地下水中，使得基礎(chǔ)設(shè)施的損耗速率明顯增強，甚至嚴重影響著設(shè)施的正常使用，嚴重者造成井下安全事故的發(fā)生。因此，地下水對礦山基礎(chǔ)設(shè)施的影響較大，間接的影響了礦山的安全生產(chǎn)。

3 結(jié)語

綜上所述，礦山水文地質(zhì)類型對礦山地下礦產(chǎn)的開發(fā)利用影響較大，復(fù)雜的水文地質(zhì)條件對礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用帶來了威脅。本文從兩個方面分析了礦山水文地質(zhì)類型的劃分，即按照礦床充水因素可劃分為孔隙型、巖溶型、裂隙型、地表型、老空水型和混合型6類，按照水文地質(zhì)條件的復(fù)雜程度劃分為簡單型、中等型、復(fù)雜性和極復(fù)雜型4類。在此基礎(chǔ)上，文章從地下水壓力引起礦山巖層危害、地下水水位變化對礦山的影響和地下水對礦山開礦基礎(chǔ)設(shè)施的影響3個方面分析了地下水對礦山資源開發(fā)的影響作用，為提高礦山安全生產(chǎn)提供幫助。