復(fù)雜水工環(huán)地質(zhì)條件對礦產(chǎn)資源開采影響分析

劉 輝，李崇奕，謝玉江

（江西省煤田地質(zhì)局二二六地質(zhì)隊，江西 萍鄉(xiāng) 337000）

礦產(chǎn)資源的開發(fā)，為當(dāng)前經(jīng)濟的發(fā)展提供了保障。而一個礦床的開采方式，不僅僅依靠地區(qū)的地質(zhì)礦物蘊含條件以及經(jīng)濟效益來考慮。同時也要考慮到地區(qū)的水工環(huán)地質(zhì)條件。在水工環(huán)調(diào)查研究的開始，由于我國早期建筑有些建筑建設(shè)在活動斷裂帶上，當(dāng)時的水工環(huán)調(diào)查表對地區(qū)的斷裂帶活動性進行了監(jiān)測，而在后續(xù)的水工環(huán)工作中側(cè)重點則變?yōu)閷Φ貐^(qū)礦產(chǎn)開采提供相關(guān)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在復(fù)雜的水工環(huán)地質(zhì)條件下，往往需要礦產(chǎn)開采時的不同應(yīng)對方法，來保證礦產(chǎn)資源的順利開采。同時目前我國水工環(huán)以及培養(yǎng)起了大批的專業(yè)人才，并且研究方向也向著國家需求型進行發(fā)展。

1 滑坡現(xiàn)象影響

當(dāng)?shù)V區(qū)中，因地表降水和地形等情況而造成地區(qū)的因子耦合使地表植被出現(xiàn)破壞，導(dǎo)致地區(qū)的基巖重力塌落，形成滑坡移動，本文研究對某存在滑坡現(xiàn)象的礦區(qū)進行調(diào)查時發(fā)現(xiàn)多種礦區(qū)滑坡現(xiàn)象，情況如下所示：

表1 礦區(qū)滑坡現(xiàn)象調(diào)查情況

以上述礦區(qū)滑坡類型為例，在礦區(qū)滑坡中，由于地表受到植被破壞，同時隨著重力塌落，滑坡存在向下滑動的可能性。由于滑坡的存在容易給礦產(chǎn)資源開采帶來危險，同時在開采時的位置規(guī)劃將會困難，同時在進行露采工程時，中邊坡容易出現(xiàn)穩(wěn)定性問題，從地表開始水平標(biāo)高在對礦區(qū)生產(chǎn)開采時，容易造成局部的塌陷情況[1，2]，因此在存在滑坡的水工環(huán)地質(zhì)條件中，露采工程需要使用水平分層開采方式。在開采中的分層階級作為開采中的最小開采單元。同時階級在構(gòu)成時保證方向為垂直方向，開采階級中的幾何參數(shù)的選定，可根據(jù)當(dāng)前開采位置的生產(chǎn)規(guī)模，采裝設(shè)備選型以及開采相關(guān)的技術(shù)參數(shù)來擬定。其中開采階級的坡度角的選擇，要根據(jù)開采位置的巖體穩(wěn)定性函數(shù)來得出。坡度角的選取同時還要考慮巖體的穩(wěn)定性?？傮w來說滑坡地質(zhì)條件對礦產(chǎn)資源開發(fā)存在影響，但可以依靠對開采方式的改變來避免。

2 水文地質(zhì)影響

當(dāng)?shù)V區(qū)的含水層與隔水層的情況直接影響開采中，礦區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害和地質(zhì)污染發(fā)生的概率。通常礦坑水中含有硫物質(zhì)，若經(jīng)其滲透將會影響周邊的地下水環(huán)境，而且當(dāng)?shù)V產(chǎn)作業(yè)中出現(xiàn)上部滲水的情況時，則容易造成采空位置的塌方，因此在開采中要加強對礦井的巖體變形觀測，同時在開采層的選擇中合理設(shè)置，并且留設(shè)好土體保護柱，做好老窿水的防護，對下層開采區(qū)域?qū)嵭袔洪_采。選擇合適的開采方法來減少地表的變形，同時對滲漏的溪河、池塘等進行堵漏，防止水進入井巷中。在開采區(qū)域中，要加強防治水的工作，定期檢查開采工作區(qū)域的治水措施。當(dāng)區(qū)域水文特性不佳時，可采用地表拉溝的露天開發(fā)作業(yè)方法，進行平盤擴幫，使平盤空間滿足開拓平盤，并向下延伸，進行開拓，直到抵達開采位置，如下圖所示：

圖1 開采延續(xù)順序示意圖

其中在采場結(jié)構(gòu)中，縱斷面圖程序倒梯形，延伸時采場的工作幫與非工作幫的端幫平剖面角較小，工程量對比正常方法會較大，但開工中受水文影響較小。使用開采延續(xù)可以有效的避免地下水滲入井巷中，且出現(xiàn)滲漏的地下水的排出也更加方便。

3 地質(zhì)復(fù)合邊坡

在多種水工環(huán)地質(zhì)環(huán)境中，邊坡種類較多，本文著重研究下列邊坡地質(zhì)。首先為粘性土邊坡。該邊坡的特征為邊坡的構(gòu)成為粘土。并且可以構(gòu)成邊坡粘土的不同類型進行分類，可分為紅粘土邊坡、裂隙性粘土邊坡等。通常在粘土邊坡中的巖體顆粒經(jīng)由細(xì)微粘土膠結(jié)形成，但依靠粘土的膠結(jié)通常容易受到地區(qū)含水量的影響，當(dāng)?shù)貐^(qū)的含水量較大時，粘土容易出現(xiàn)軟化崩解的情況。而當(dāng)?shù)貐^(qū)的含水量縮減時容易出現(xiàn)突破的硬化開裂現(xiàn)象。同時礦區(qū)的土體內(nèi)部裂隙發(fā)育直接影響粘土坡的穩(wěn)定性[3]。由于具粘性土坡具有蠕變特性，在開采中，要注意礦區(qū)粘土坡的滑動面，而粘性土邊坡中存在水礦物結(jié)合時，則需要進行固定，防止出現(xiàn)滑坡情況。在粘土坡中，網(wǎng)紋紅土邊坡，穩(wěn)定性對比其它粘土坡較好，但如果礦區(qū)氣候?qū)е铝巳趦龊透蓾裥?yīng)。網(wǎng)紋紅土邊坡則容易出現(xiàn)剝落變形。當(dāng)?shù)V區(qū)中出現(xiàn)該類型的粘土坡時，要注意粘性土坡中土體構(gòu)成成分，是否含有親水溶濾性礦物、以及粘土坡的節(jié)理裂隙的發(fā)育狀況。而砂性土邊坡的構(gòu)成主要以砂和砂性土。該坡體的結(jié)構(gòu)比較松散，土體的粘聚力低，而且邊坡的透水性加高，容易液出現(xiàn)滑動破壞。

因此，當(dāng)?shù)V區(qū)中出現(xiàn)此類邊坡時，要注意土體的親水性，同時對邊坡穩(wěn)定因素的沙土顆粒均勻程度和密實度進行檢測。而黃土邊坡的特性是土體呈黃色，且以粉粒為主，土體中鈣量高，土體構(gòu)成均勻，天然狀態(tài)下含水量極低，干燥時非常堅硬。這種土體的邊坡通常為大角度邊坡，且邊坡較為穩(wěn)定。不過該土體存在濕陷特性，與水后容易出現(xiàn)崩塌，因此在開采過程中，要注意雨水對該土體的滲透，做好對邊坡土體的防水處理。膨縮土類邊坡的主要成分為蒙脫石，具有較為明顯的膨脹收縮特性，土體的含水量將會直接影響該類邊坡的結(jié)構(gòu)形態(tài)，在進行礦產(chǎn)資源開采中，膨脹土暴露后，當(dāng)環(huán)境條件惡化時，表層土的膨脹和崩解容易造成滑動，該類邊坡一般對該土體的含水情況進行保證，避免土體的干濕度發(fā)生變化。

4 工作區(qū)地質(zhì)體穩(wěn)定性影響

在礦產(chǎn)資源開采過程中，礦區(qū)中地質(zhì)體穩(wěn)定性直接影響著工作區(qū)的劃分。在露天采場中，風(fēng)化層下的火山巖為開采工程重點位置。而地區(qū)中存在的橫向斷裂往往會影響開采工作的順利進行，同時若斷裂帶位置接近露天坑邊緣位置時，將會影響采場建設(shè)也對邊坡的維護造成影響。大多工程風(fēng)化層不會對開采造成影響[4]。當(dāng)?shù)貐^(qū)中存在斷裂面復(fù)合式，斷裂面往往存在有斜向擦痕，且先張扭，并呈現(xiàn)出左行趨態(tài)，在復(fù)合關(guān)系下，此類斷層帶中常顯硅化，兩側(cè)構(gòu)造裂隙發(fā)育，當(dāng)露天采場中此類斷裂帶會對工程開挖造成一定程度的影響。

而當(dāng)?shù)貐^(qū)地質(zhì)呈現(xiàn)出硬質(zhì)巖的形態(tài)時，說明地區(qū)的地質(zhì)完整性良好，且地段中存在構(gòu)造裂隙發(fā)育情況，該類地質(zhì)下的開采工作較為方便，但在雨季中，容易出現(xiàn)山洪或泥石流的情況，同時往往存在蛇狀滑坡，對開采工程的安全性造成威脅。當(dāng)?shù)V區(qū)位置屬于水文單元的逕流區(qū)時，大氣降水與地表水將作為礦區(qū)的滲水來源，在該情況下礦區(qū)的地下水逕流方向與地表逕流方向相同。地區(qū)礦坑多以大氣降雨以地下含水、滲水、充水為主。在對資源儲量進行估計時要將底板置于溶水含水層中。同時礦用抽水井在進行承壓井經(jīng)抽水時，容易讓礦坑中水位低于承壓含水頂板，造成地下水流承壓轉(zhuǎn)為無壓狀態(tài)時，地下水容易出現(xiàn)區(qū)域范圍中的無壓流動。

因此在對抽水井的涌水量分析時，要將降地下水流作為一個穩(wěn)定流來考慮，同時使用承壓轉(zhuǎn)無壓的方程來計算。而在干旱地區(qū)的礦產(chǎn)開采中，由于存在水資源匱乏和沙漠化的現(xiàn)象，同時在流徑礦區(qū)的地下水的流量受季節(jié)影響較大，缺乏利用性，在該地質(zhì)中，可以使用地區(qū)的孔隙含水層。通常該類礦區(qū)的開采中往往采用淺埋型開發(fā)方法，即開采深度較淺，在多礦層開采中，采礦厚度較大，容易使淺層水資源受到污染。因此在對地質(zhì)的開采中，還需要保護以及利用地區(qū)的水資源，避免因礦產(chǎn)開采造成水資源污染。由于地區(qū)缺乏地下水資源，要合理利用地區(qū)的地表水資源，并且控制地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境。在開采時可以采取保水采礦區(qū)，在采礦石對地區(qū)進行保水，將地區(qū)含水層的底部隔水層連續(xù)進行分布，并預(yù)留好基巖巖段。另外留設(shè)采礦失水區(qū)，可通過冒裂帶來向礦井進行充水。

5 結(jié)束語

本文對復(fù)雜水工環(huán)地質(zhì)條件下對礦產(chǎn)資源開采的影響進行分析。在研究中，分別對不同條件下的地質(zhì)問題以及礦產(chǎn)開采的應(yīng)對方法。但研究中缺乏對具體的礦產(chǎn)開采實例研究，未來將會對某地點的特定地質(zhì)條件對礦產(chǎn)開采的影響，以及具體的礦井建設(shè)進行深入研究。