水文地質(zhì)勘查在礦產(chǎn)資源開采中的重要性分析

白潔璇

（甘肅煤田地質(zhì)研究所，甘肅 蘭州 730030）

水文地質(zhì)勘查根據(jù)礦井地質(zhì)條件、水文地質(zhì)類型、礦床開采方式、礦井建設(shè)規(guī)劃等，布設(shè)工程量。工作方法有：水文地質(zhì)調(diào)查、水文地質(zhì)填圖、地球物理勘探，水文地質(zhì)鉆探、抽（放）水試驗(yàn)、地下水動(dòng)態(tài)觀測、采樣測試等勘查技術(shù)手段。水文地質(zhì)勘查與礦產(chǎn)資源地質(zhì)勘查工作階段相適應(yīng)，分為預(yù)查、普查、詳查、勘探4個(gè)階段。工作程度也逐步深入，由普查階段的大致了解勘查區(qū)水文地質(zhì)條件，到勘探階段的詳細(xì)查明水文地質(zhì)條件，評價(jià)礦井充水因素，預(yù)算先期開采礦段涌水量，預(yù)測開采過程中發(fā)生突水的可能性和地段，評價(jià)開采后水文地質(zhì)條件的可能變化，評價(jià)礦井水的利用可能性，為礦井建設(shè)可行性研究和初步設(shè)計(jì)提供地質(zhì)資料。

1 在礦產(chǎn)資源勘查中水文地質(zhì)工作中存在的問題

1.1 勘查工作注重地質(zhì)條件、資源儲量，對水文地質(zhì)勘查工作不夠重視

在礦產(chǎn)資源勘查中，多數(shù)礦產(chǎn)勘查屬于商業(yè)性地質(zhì)勘查，水文地質(zhì)僅僅是開采技術(shù)條件中的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，并非專門的水文地質(zhì)勘查?；趯辈槌晒囊?，勘查重點(diǎn)往往都在于地質(zhì)結(jié)構(gòu)、礦產(chǎn)資源儲量、礦產(chǎn)品的質(zhì)量，而忽略了勘查中水文地質(zhì)工作重要性。如果礦床或礦產(chǎn)資源儲量滿足應(yīng)有查明程度，估算了資源儲量后，勘查單位與探（采）礦權(quán)人則會基于向有關(guān)管理部門提交報(bào)告。

1.2 水文地質(zhì)工作簡單化

部分水文地質(zhì)工作停留在在水文地質(zhì)調(diào)查、填圖階段，未能依據(jù)規(guī)范要求、實(shí)際生產(chǎn)需要，合理布設(shè)水文地質(zhì)工作。例如，一些礦區(qū)利用地質(zhì)資料，憑借理論知識與工作經(jīng)驗(yàn)對水文地質(zhì)條件進(jìn)行分析推測，沒有具體的實(shí)物工作量。有些礦區(qū)有地表水系、水庫，在勘查過程中，只是在水文地質(zhì)平面圖中簡單標(biāo)明地表水系、水庫的位置，沒有對水系的徑流量變化，枯水期水位、豐水期水位，歷史最高洪水位，水庫的庫容變化、壩體結(jié)構(gòu)、穩(wěn)固性等，有可能對未來資源量開采造成的實(shí)際影響的因素進(jìn)行收集、分析。部分礦產(chǎn)資源儲量的核實(shí)，按照要求礦產(chǎn)資源儲量勘查水平應(yīng)達(dá)到詳查級以上，但它的水文地質(zhì)調(diào)查只是局限在區(qū)域資料調(diào)查方面，結(jié)合礦區(qū)抽水試驗(yàn)成果，求得礦體主要充水含水層的滲透系數(shù)，涌水量，充水因素，將其作為預(yù)測用水量的主要依據(jù)，卻未對老采空區(qū)的積水面積、積水量進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，未對礦井開采影響等進(jìn)行評價(jià)分析。

2 水文地質(zhì)勘查在礦產(chǎn)資源開采中的重要性分析

水文地質(zhì)勘查對礦產(chǎn)資源開采具有重要指導(dǎo)作用，其對礦產(chǎn)資源開采安全、開采效率以及開采質(zhì)量具有重要意義，此次從三個(gè)方面對水文地質(zhì)勘查在礦產(chǎn)資源開采中的重要性進(jìn)行了細(xì)致分析，如圖所示。

圖1 水文地質(zhì)勘查在礦產(chǎn)資源開采中的重要性

2.1 為礦區(qū)總體發(fā)展規(guī)劃提供依據(jù)，為礦井建設(shè)可行性研究和初步設(shè)計(jì)提供地質(zhì)資料

一切地質(zhì)勘查工作的最終目的，都是為了礦井建設(shè)的可行性與建設(shè)生產(chǎn)服務(wù)的。查清礦區(qū)區(qū)域范圍的地表水流系統(tǒng)的匯水、滲漏、疏水能力等，掌握當(dāng)?shù)貧v年降水量和最高洪水位資料，可以合理的建立礦井疏水、防水、排水系統(tǒng)。如：礦井井口、工業(yè)場地內(nèi)建筑的標(biāo)高，應(yīng)高于當(dāng)?shù)貧v年最高洪水位。當(dāng)?shù)V井井口、工業(yè)場地建筑標(biāo)高低于當(dāng)?shù)貧v年最高洪水位時(shí)，當(dāng)井口附近、塌陷區(qū)內(nèi)外的地表水體可能潰入井下，當(dāng)?shù)V井受到河流、山洪威脅時(shí)，均應(yīng)當(dāng)修筑堤壩、溝渠或采取其他防排水措施。礦井還應(yīng)配備與礦井涌水量相匹配的水泵、排水管路、配電設(shè)備和水倉等，確保礦井能夠正常排水。

2.2 避免礦產(chǎn)資源開采中受到水害的威脅

水文地質(zhì)勘查可以有效避免礦產(chǎn)資源開采中出現(xiàn)水文地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，對礦產(chǎn)資源開采的安全具有重要作用。受到水害威脅的生產(chǎn)礦井，當(dāng)具有下列情況之一時(shí)，應(yīng)依據(jù)礦井的地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、礦層賦存條件、圍巖力學(xué)性質(zhì)、開采方法等因素，留設(shè)防隔水巖柱。

表1 應(yīng)留設(shè)防隔水巖柱的情況列表

因此井工開采充水因素主要為開采煤層時(shí)導(dǎo)水裂隙帶使各含水層之間產(chǎn)生水力聯(lián)系。導(dǎo)水裂隙帶高度與煤層的上覆巖層的巖性、力學(xué)性質(zhì)和采煤頂板管理方法等因素相關(guān)。

水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)主要由含水層、隔水層組成。在自然狀態(tài)下，含水層間由于存在隔水層，含水層間越流補(bǔ)給可能較弱，水力聯(lián)系弱，但隨著礦產(chǎn)資源開采活動(dòng)會改變礦山水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)。在礦產(chǎn)資源開采前期，通過礦井基建作業(yè)，各種巷道和礦井的挖掘會直接揭露水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)的含水層和隔水層[1]。在礦產(chǎn)資源開采期間，由于礦區(qū)地下賦巖結(jié)構(gòu)遭到破壞，形成的導(dǎo)水裂隙帶向上延伸至主要充水含水層，使各含水層之間產(chǎn)生水力聯(lián)系；甚至可能延伸至地表水體，將會導(dǎo)致地下水、地表水沿著倒水裂隙涌入礦井。在礦產(chǎn)資源開采過程中如果破壞底板圍巖，當(dāng)?shù)装搴畬拥乃^壓力大于上覆巖層給予的靜壓力，會使含水層水壓增大，底板無法承受含水層水壓，地下水體會通過開采產(chǎn)生的縫隙向上涌出，從而引發(fā)礦井鼓底、突水事故發(fā)生。礦區(qū)內(nèi)發(fā)育斷裂構(gòu)造，一般斷裂構(gòu)造附近由于巖石裂隙發(fā)育，存在以斷裂構(gòu)造為中心的局部富水區(qū)，而正斷層往往導(dǎo)水性較好。此外如果在礦產(chǎn)巖層分布中存在較多的粉土層，由于水文地質(zhì)類型的不同，在礦山開采過程中將會改變礦山巖層結(jié)構(gòu)，會造成不同程度的流沙現(xiàn)象，從而引發(fā)巖層危害，比如礦井崩塌、地表塌陷等，會對礦產(chǎn)資源開采施工安全產(chǎn)生一定的威脅。

所以在礦產(chǎn)資源開采前通過水文地質(zhì)勘查了解礦區(qū)水文地質(zhì)特征是十分必要的，明確礦區(qū)水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，以及地下水水壓、水量以及水位等信息，此外還要嚴(yán)格核實(shí)在礦產(chǎn)資源開采過程中可能會出現(xiàn)的礦區(qū)充水是否是承壓水引起的。根據(jù)水文地質(zhì)勘查結(jié)果對礦產(chǎn)資源開采過程中可能出現(xiàn)的水文地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測，并預(yù)先設(shè)定出應(yīng)對水文地質(zhì)災(zāi)害的措施，減小水文地質(zhì)災(zāi)害對礦產(chǎn)資源開采的危害，從而避免在礦產(chǎn)資源開采過程中水文地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，以此保證礦產(chǎn)資源開采施工安全。

2.3 保障礦產(chǎn)資源開采效率

水文地質(zhì)勘查工作的有效完成不僅能夠有效避免礦產(chǎn)資源開采中出現(xiàn)水文地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，同時(shí)還能確保礦產(chǎn)資源開采施工工作的順利開展，保證礦產(chǎn)資源開采效率。在礦產(chǎn)資源開采施工之前，首先要通過水文地質(zhì)勘查工作查明礦區(qū)水文地質(zhì)條件，水文地質(zhì)勘查工作涉及到水文地質(zhì)測繪、水文地質(zhì)鉆探施工以及地下水動(dòng)態(tài)觀測，通過對礦區(qū)地下水動(dòng)態(tài)觀測了解礦區(qū)地下水水量、水壓以及水位變化情況；通過水文地質(zhì)鉆探勘查了解礦區(qū)地下水含水層分布特征，以及含水層厚度和深度；通過水文地質(zhì)測繪了解礦區(qū)巖土層結(jié)構(gòu)和地下水情況[3]。通過以上三部分水文地質(zhì)勘查工作了解水文地質(zhì)運(yùn)行規(guī)律、地下水成因條件以及水力學(xué)條件，掌握水文地質(zhì)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，將其作為礦產(chǎn)資源開采施工依據(jù)，并結(jié)合實(shí)際礦產(chǎn)資源開采施工現(xiàn)場周邊環(huán)境，制定出科學(xué)合理的礦產(chǎn)資源開采施工計(jì)劃，施工計(jì)劃包括礦床開采順序、開采工作面設(shè)定位置、開采設(shè)備施工位置、礦產(chǎn)資源開采深度、礦產(chǎn)資源開采范圍等等，為礦產(chǎn)資源開采施工計(jì)劃設(shè)計(jì)內(nèi)容以及設(shè)計(jì)依據(jù)。

通過對礦區(qū)水文地質(zhì)勘查，制定合理的礦產(chǎn)資源開采施工計(jì)劃和施工方案，使礦產(chǎn)資源開采施工能夠在預(yù)期時(shí)間內(nèi)完成，以此保證礦產(chǎn)資源開采效率。

2.4 做好礦區(qū)水資源規(guī)劃

我國西北部的礦區(qū)多處于干旱、半干旱的缺水地區(qū)，這就使水資源條件成為制約礦產(chǎn)資源開采的重要因素。因此，對礦區(qū)做出合理規(guī)劃，做好礦井地下水資源化工作，對礦區(qū)的大氣降水、地表水、地下水進(jìn)行綜合利用，礦區(qū)水文地質(zhì)勘查工作具有特非常重要的作用。

2.5 解決好礦區(qū)環(huán)境的水文地質(zhì)問題

由于礦產(chǎn)資源開采的發(fā)展，礦區(qū)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，一方面使得礦山開發(fā)對地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的要求不斷提高，一方面礦山開發(fā)對地質(zhì)環(huán)境的影響越發(fā)劇烈。我國礦產(chǎn)資源分布區(qū)域廣大，開發(fā)強(qiáng)度高，對礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境帶來的變化是廣泛、深刻的。礦區(qū)環(huán)境保護(hù)不僅是礦區(qū)自身問題，還是巨大的社會問題，在國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國土規(guī)劃、水資源、環(huán)境保護(hù)中占有越來越重要的地位，因此，也成為我國礦產(chǎn)資源開采工業(yè)發(fā)展的重要約束因素之一。由于礦產(chǎn)資源開采強(qiáng)度、范圍、深度的增加以及機(jī)械化程度的提高，不僅出現(xiàn)一些老的地質(zhì)環(huán)境問題，如突水、巷道變形、破壞、地面沉陷和塌陷等，還隨之出現(xiàn)一些新的問題，如崩塌、滑坡、生態(tài)環(huán)境惡化、地下水位下降、水污染等。因此，評價(jià)、預(yù)測礦山建設(shè)和礦產(chǎn)資源開采可能引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境變化、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，為地質(zhì)環(huán)境保護(hù)和地質(zhì)災(zāi)害防治提供可行、合理的措施成為礦產(chǎn)建設(shè)和礦產(chǎn)資源開發(fā)必不可少的工作。其中，水文地質(zhì)勘查工作又是最主要的內(nèi)容，環(huán)境水文地質(zhì)問題成為環(huán)境地質(zhì)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的核心問題。

3 結(jié)束語

此次對水文地質(zhì)勘查在礦產(chǎn)資源開采中的重要性進(jìn)行了分析，有助于提高礦產(chǎn)資源開采工程對水文地質(zhì)勘查工作的重視程度，根據(jù)實(shí)際礦產(chǎn)資源開采現(xiàn)場情況，開展水文地質(zhì)勘查工作，保證礦產(chǎn)資源開采施工安全、效率和質(zhì)量，從而促進(jìn)采礦業(yè)快速發(fā)展。由于此次研究時(shí)間有限，雖然取得了一定的研究成果，但還存在一些不足之處，今后還會對水文地質(zhì)勘查方法以及勘查內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)研究，為水文地質(zhì)勘查提供參考依據(jù)。