大型礦區(qū)水文地質(zhì)與環(huán)境現(xiàn)狀相關(guān)研究

王 雪

（江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊，江西 南昌 330095）

大型礦區(qū)要求礦床中資源的儲量必須大于1500億t，而針對大型礦床水文地質(zhì)條件又稱地質(zhì)學(xué)的分支，主要指大自然中不同地層中地下水流的流動變化情況與運動趨勢。水文是針對地下水的研究，包括地下水的物理特性與化學(xué)組成成分，地下水資源的合理利用可是降低對礦山開采的消極影響。隨著近年來國家對于自然環(huán)境調(diào)研的深入，市場對于礦產(chǎn)資源需求量的提升，為保證大型礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展，延展了對大型礦區(qū)的調(diào)研范圍。

在我國，針對大型礦區(qū)水文地質(zhì)與環(huán)境現(xiàn)狀相關(guān)研究受到了有關(guān)部門的重點關(guān)注，主要針對大型礦區(qū)對水文地質(zhì)與環(huán)境的影響進行研究，能夠取得一定的研究成果。但由于部分區(qū)域會受到礦山地下水文地質(zhì)災(zāi)害的影響較大，經(jīng)濟發(fā)展一直止步不前，針對大型礦區(qū)環(huán)境現(xiàn)狀的研究普遍存在局限性。為了有效的降低水文地質(zhì)對大型礦區(qū)環(huán)境保護的抑制作用，進行大型礦區(qū)水文地質(zhì)與環(huán)境現(xiàn)狀相關(guān)研究，致力于加大大型礦區(qū)水文地質(zhì)與環(huán)境現(xiàn)狀的調(diào)研力度，合理的劃分地質(zhì)類型，全面落實地質(zhì)調(diào)查工作[1]。

1 大型礦區(qū)水文地質(zhì)相關(guān)研究

結(jié)合《礦山防治水有關(guān)規(guī)定》等相關(guān)文件的實施，由于大型礦區(qū)地質(zhì)條件十分復(fù)雜，傳統(tǒng)的水文地質(zhì)勘察方案已經(jīng)無法有效解決復(fù)雜水文地質(zhì)問題造成的諸多難題。本文進行的大型礦區(qū)水文地質(zhì)相關(guān)研究整體框架圖，如圖1所示。

結(jié)合圖1所示，本文通過以上3方面對水文地質(zhì)進行細(xì)致研究，致力于確定大型礦區(qū)的水文地質(zhì)條件，進而推斷大型礦區(qū)的水文地質(zhì)條件與現(xiàn)狀環(huán)境的相關(guān)性。具體內(nèi)容，如下文所述[2]。

1.1 大型礦區(qū)地下水位升降變化

根據(jù)以往的大型礦區(qū)地質(zhì)調(diào)查資料，研究大型礦區(qū)地下水位升降變化，并選擇與之最匹配的地質(zhì)勘察方案。在此基礎(chǔ)上，則可以結(jié)合大型礦區(qū)不同的地下水情況，可以將地下水位升降變化看做一個復(fù)雜的流動過程，判斷該地區(qū)地下水水位深度，從而減少后期礦山開采過程中的干擾。在嚴(yán)格把控地下水位升降變化的基礎(chǔ)上，可以看出，大型礦區(qū)工程地質(zhì)不規(guī)范的勘察對地下水位升降變化的確定具有消極的影響，會造成地下水位升降變化，直接誘發(fā)地裂、地面沉降的問題。

圖1 大型礦區(qū)水文地質(zhì)相關(guān)研究整體框架圖

1.2 大型礦區(qū)地下水壓力

考慮到在大型礦區(qū)巖土下面會存在地下水，而這些地下水對于地質(zhì)勘察工作的實施會造成嚴(yán)重的影響。但通過對水文地質(zhì)問題勘察后，能夠?qū)Φ叵滤闆r，對地下水壓力問題形成一個清晰的認(rèn)識。在大型礦區(qū)水文地質(zhì)相關(guān)研究中，要分析地質(zhì)勘察中存在的風(fēng)險。在分析大型礦區(qū)地下水壓力問題時，一般流程是由地表開始的，通過由淺入深的方法向地下勘察。由于大型礦區(qū)向地下探采的程度越來越深，就意味著對地下水壓力問題的勘查結(jié)果也提出了越來越精準(zhǔn)的要求。一旦沒有充分考慮地下水壓力問題，必然會影響土體結(jié)構(gòu)。尤其是針對水文地質(zhì)條件較差的位置，一旦工作人員無法掌握深層地下水壓力，就容易出現(xiàn)危險，直接威脅礦山工作人員的生命安全。除此之外，由于地下水壓力問題的勘查復(fù)雜程度極高，不僅要配備先進的技術(shù)設(shè)備，對工作人員的專業(yè)素養(yǎng)也具有很高的要求。必須做到實時精準(zhǔn)把控地下水水壓，才能向更深的地層進行大型礦區(qū)開采，進而提高礦產(chǎn)資源的開采率，控制其危險性。大型礦區(qū)多處于山區(qū)、地質(zhì)條件非常復(fù)雜，單純依靠地面監(jiān)測和實地監(jiān)測得到的地下水壓力耗時長、費用高、精度低，尤其是在有些交通不便的地區(qū)，工作難度大，不易判斷。必須結(jié)合先進的科學(xué)技術(shù)，采用遙感技術(shù)，不但可準(zhǔn)確、直觀、全面、多角度地觀察和預(yù)測地下水壓力，還可以利用多時像的遙感資料，動態(tài)地觀察地下水壓力的變化，為降低地質(zhì)勘查的危害性提供技術(shù)指導(dǎo)。

1.3 大型礦區(qū)含水層厚度

由于大型礦區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜，本文通過對水文地質(zhì)的細(xì)致研究，致力于確定含水層厚度，并選擇與之最匹配的地質(zhì)勘察方案?？梢詫⒌刭|(zhì)勘察方案看做一個復(fù)雜的生產(chǎn)過程，其中含水層的復(fù)雜性，要求在實際勘查時必須遵循一定的規(guī)則。針對大型礦區(qū)地質(zhì)勘察礦山含水層的厚度以及礦化度分布，一般采用從礦體的一側(cè)向另一側(cè)的勘察方案，并且要求配備完整、可靠的地下水位檢測系統(tǒng)。在嚴(yán)格把控水文地質(zhì)的基礎(chǔ)上，還可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐V山含水層的硬度，在下階段已回采結(jié)束的采空區(qū)采用中選擇從兩側(cè)向中間回采的勘察方案。從中間向兩側(cè)進行勘察主要針對含水層礦化度高的下階段未開采的礦山，跳躍式勘察的使用主要為了避免大面積采空區(qū)的出現(xiàn)。結(jié)合水文地質(zhì)選擇出的地質(zhì)勘察方案具有以下優(yōu)點：可提高含水層厚度勘察的精度，根據(jù)當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)利用不同的勘察方案能夠在已開拓的最深水平進行勘察。大型礦區(qū)工程地質(zhì)勘察對含水層的影響不但具有安全性以及可靠性，還能夠在本質(zhì)上基于含水層厚度提高大型礦區(qū)勘察方案的關(guān)聯(lián)性[3]。

2 大型礦區(qū)環(huán)境現(xiàn)狀相關(guān)研究

針對大型礦區(qū)環(huán)境現(xiàn)狀相關(guān)研究中，本文針對大型礦區(qū)環(huán)境現(xiàn)狀中最關(guān)鍵的三種現(xiàn)狀進行研究，致力于在明確大型礦區(qū)環(huán)境現(xiàn)狀的前提下，合理的、科學(xué)的開展大型礦區(qū)相關(guān)工作。

總體來說，雖然我國礦區(qū)數(shù)量較多，但由于這些礦區(qū)分布區(qū)域較為密集，致使這些礦區(qū)的水文地質(zhì)條件相似度較高，因此會從氣候、地貌、地層等方面來進行分析。我國礦區(qū)多位于高原暖溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，因此，這些礦區(qū)的氣候多為溫帶季風(fēng)氣候。礦區(qū)往往處于河流、峽谷的兩岸，因此，礦區(qū)的氣候受到河谷的影響，具有常年高溫、多日照和冬季短、夏季長的特點。年平均溫度在15℃左右，7月～8月是礦區(qū)的高溫期，最低氣溫常達-20℃左右。礦區(qū)夏季雨季水充沛，降水量較大，年平均降雨量均達到全年的55%以上。

2.1 地下水補給、逕流、排泄條件變異

通常情況下，大型礦區(qū)地質(zhì)層的夾凝灰質(zhì)砂巖作為其主要構(gòu)成。由火山爆發(fā)而拋入空中的火山物質(zhì)經(jīng)長距離的搬運，散落于盆地當(dāng)中，再經(jīng)過壓結(jié)和水化學(xué)膠結(jié)固結(jié)形成巖石，為地下水供應(yīng)提供了較好的偏流形式。同時，地下水持續(xù)供應(yīng)主要受到大氣環(huán)境的直接供給與水氣垂直滲透，由于礦山地質(zhì)綜合條件較復(fù)雜，因此風(fēng)化帶的地下水通常采用側(cè)面供給方式，個別斷裂帶的裂縫加大，由不同地層的石灰礦與地質(zhì)滲透水為其可持續(xù)發(fā)展提供充足的循環(huán)環(huán)境。同時，由于大型礦區(qū)水文地質(zhì)中地下水的整體流向與地坡的變化趨勢基本一致，因此，地下水在不斷運動中通常以排泄的方式，將多余水量流到溝谷中，受到地球化學(xué)特征的影響，大氣降水是影響地下水排泄與供應(yīng)的主要因素，結(jié)合區(qū)域年平均降水量，及連續(xù)降水時間，可精準(zhǔn)的確定地下水補給、逕流、排泄條件變異情況。

2.2 大型礦區(qū)礦井涌水

涌水是大型礦區(qū)環(huán)境現(xiàn)狀判斷的關(guān)鍵依據(jù)，礦井受到地質(zhì)條件與大氣降水的影響，會出現(xiàn)水量的突增，為地質(zhì)劃分提供依據(jù)的同時，為大型礦區(qū)水文地質(zhì)勘查帶來了一定的難度。通過實地調(diào)查研究得出，大型礦區(qū)內(nèi)部地段蝕變情況較為劇烈，主要表現(xiàn)為礦石綠化、金屬組合化等趨勢，蝕變能力越強，說明大型礦區(qū)涌水活躍程度越高。在勘探線上呈現(xiàn)出具有一定寬度的涌水帶，且水量走向與巖脈分布基本相同。區(qū)域內(nèi)的異常情況與礦化體形成有著密切聯(lián)系，對于礦化形成具有一定的指示意義，能夠準(zhǔn)確反映出大型礦區(qū)巖漿的活動現(xiàn)狀。

2.3 地質(zhì)災(zāi)害

由于地下水流的運動狀態(tài)或方向?qū)浲翆拥鼗挠绊戄^大，進而使水文地質(zhì)對大型礦區(qū)環(huán)境現(xiàn)狀的影響加大，使得礦山開采存在諸多的不利性。根據(jù)對大型礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀的統(tǒng)計得知，大型礦區(qū)環(huán)境現(xiàn)狀中可能產(chǎn)生的危害信息，如表1所示。

表1 大型礦區(qū)環(huán)境現(xiàn)狀中的危害信息

結(jié)合表1所示，目前來看在大型礦區(qū)環(huán)境現(xiàn)狀中，產(chǎn)生的危害無論其危害程度的高低，在本質(zhì)上均是可控的，而具體的控制范圍以及控制情況仍要結(jié)合大型礦區(qū)當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件進行綜合分析[4,5]。

3 結(jié)語

考慮到大型礦區(qū)水文地質(zhì)與環(huán)境現(xiàn)狀愈發(fā)的受到重視，基于大型礦區(qū)水文地質(zhì)與環(huán)境現(xiàn)狀的相關(guān)研究經(jīng)歷了從起步到快速發(fā)展的階段。因此，本文進行的大型礦區(qū)水文地質(zhì)與環(huán)境現(xiàn)狀相關(guān)研究是十分必要的，并具有現(xiàn)實意義，能夠為大型礦區(qū)日后的發(fā)展提供理論支持。對加大大型礦區(qū)水害防治理論的發(fā)展起到了一定的推動作用，證明了國內(nèi)目前礦產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展已經(jīng)踏入了一個新的時期。但本文唯一不足之處在于，沒有對大型礦區(qū)中工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)的影響進行深入分析，相信這一點，可以作為大型礦區(qū)勘探工作領(lǐng)域日后的研究內(nèi)容之一。