斷裂構造的水文地質條件對礦山地質災害的影響分析

董偉明，呂赟珊

（1.浙江久核地質生態(tài)環(huán)境規(guī)劃設計有限公司，浙江 湖州 313000；2.浙江省核工業(yè)二六二大隊，浙江 湖州 313000）

在巖石內部集中應力影響作用下，產生了斷裂位移問題，改變地質構造，使得地殼產生各種斷裂構造問題。隨著巖石受力狀況變化，所形成的斷裂程度也各不相同，進而產生了多種斷裂構造，不同斷裂構造和地下水文地質環(huán)境差異，呈現(xiàn)出不同水文地質特征。和礦山地質災害之間存在密切聯(lián)系。而斷裂構造相關水文地質條件對于礦山地質災害的影響也成為當下主要研究內容。

1 斷裂構造相關水文地質特征分析

地殼中形成了多樣斷裂構造，普遍是由巖石內部集中應力所形成的斷裂位移以及地質斷裂構造，因為不同巖石的受力狀況各不相同，所以斷裂程度也各不相同包括斷層裂隙、斷層、節(jié)理以及劈理等類型，而該種斷裂構造以及地下水文特征存在差異，形成不同水文地質特征，對于礦山地質災害防控具有直接影響。劈理這種斷裂構造的水文地質特征如下：因為地應力直接作用于巖體，導致變形、位移和斷裂，屬于早期變形產物，解理在巖石兩側沒有位移，對應延伸、寬度小、透水性差和富水性差。如果沒有結構性影響，地下水遷移將遇到明顯障礙。

節(jié)理主要水文地質特征如下：節(jié)理主要是在地應力影響下，巖石尚未產生突出位移斷裂特征，在巖石的變形、位移以及破裂中期出現(xiàn)。在一次構造影響之下，對應節(jié)理呈現(xiàn)成群規(guī)律，同時帶有某種組合模式，構成地下水儲存場所以及運輸通道，假如環(huán)境條件相同，則張性節(jié)理內所體現(xiàn)出的透水性遠遠超出剪性節(jié)理。但因為地質環(huán)境較為復雜，富水性、透水性、膠結狀況、填充狀況、節(jié)理密度和節(jié)理之間關系較為緊密。斷層結構的水文地質特征如下：斷層屬于巖石當中隨著斷裂面產生的斷裂特性，對整個區(qū)域的地質構造起到很好的控制作用，此外還會影響區(qū)域演化和成礦作用，影響區(qū)域地下水流場以及邊界。礦區(qū)內的水文地質環(huán)境還會被斷層所影響，對于含水層內相關水力狀況產生一定的溝通作用，促進水文地質條件越加復雜化。

斷裂破碎帶主要具有水文地質特征如下：在地質作用的影響下，斷裂進一步發(fā)育成更寬、更深的斷裂帶，也就是斷裂破碎帶。與斷層相比，其水文地質特征非常相似，但其導水性和儲水性均優(yōu)于斷層，因為斷層兩端發(fā)育相對破碎的巖石裂隙，因此，擴大了整體儲水空間，便于地下水運輸，因此，在該礦床的開采過程中需要引起更多的重視[1]。

2 影響斷裂構造相關水文地質特征的主要因素

（1）力學性質的影響。力學性質差異會對斷裂構造區(qū)域的水文地質特征產生不同影響，第一是壓扭性以及壓性應力方面的影響，斷裂會受到壓扭性應力以及壓性應力等方面的影響，通常會形成較寬破碎帶，于寬度較大斷帶產生應力增大現(xiàn)象，剪應力降低呈正相關規(guī)律，糜棱巖、斷層泥以及擠壓鏡體處于主斷裂中較為突出，擁有良好隔水性。而斷層兩端壓碎巖以及斷裂巖帶通過不斷發(fā)展變成了地下通道，和下盤相比，上盤透水性更加突出。通常情況下，集中壓應力能夠形成高角度沖斷層，如果斷開寬度較大，同時還和斷面附近巖石碎裂程度存在直接聯(lián)系，斷層中的弱透水性較為突出。第二是張性以及張扭性力的影響，在從下到上延伸過程中，張性斷裂存在明顯差異性，大部分條件下，縱張深度遠遠超出橫張深度。和壓性斷裂相比，盡管在寬度層面，張性斷裂和壓性斷裂相比更窄一些，但張性角礫巖卻展現(xiàn)出發(fā)育粗大的特征，對應增加的純應力以及粒徑大小和剪應力降低之間呈現(xiàn)出某種正相關特性。第三是剪應力方面的影響，斷裂構造在脆性巖體當中表現(xiàn)出平直、光滑的特性，獨立存在節(jié)理缺少良好透水性，至于兩組交叉節(jié)理區(qū)域擁有更強透水特性，特別是石灰?guī)r以及白云巖發(fā)育地帶，交匯間剪裂面部位容易產生溶蝕裂隙問題，提升整體透水性[2]。

（2）巖性的影響。巖性對于斷裂構造相關水文地質的影響主要包括以下幾點：第一是因為斷裂傾向方面切割巖石的差異性，使得斷面不同位置存在較大的水文地質特征差異，所以不能單純把某些狀況總結為透水或不透水狀況。第二是兩盤斷層中的位移問題，柔性巖石普遍分布于斷層兩側，而斷層力學性質可以表現(xiàn)為扭性和壓性，斷面不存在透水性，假如屬于張性特征，則弱滲透段滲透率低。脆性巖石普遍在斷層兩側出現(xiàn)，在判斷面是否具備透水性過程中，需要進一步聯(lián)系斷層力學特征以及巖石于斷距錯動區(qū)域內組合特性、巖層富水性特征還有斷面傾斜角度陡緩程度。第三是如果擠壓破碎帶內沒有產生突出位移現(xiàn)象，則會產生脆性巖層。而處于相同應力下，鄰近柔性巖層部位相關變形特征可以表現(xiàn)為揉皺特征以及側向壓取代破碎帶，為此巖性以及發(fā)育之間存在緊密聯(lián)系破碎帶，具備良好透水性。第四是斷層透水性屬于某種條件下帶有一定方向性。緩傾斜層狀巖石當中，在水平方向展現(xiàn)出均勻透水性，垂直方向中展現(xiàn)均一透水性，而部分陡峭巖層的透水性則較為復雜。第五是柔性巖層中的斷層規(guī)模較大，越是深入的部位，透水性相繼減弱。

（3）構造多期迭加的影響。構造多期迭加方面的影響包括以下現(xiàn)象，第一是多期迭加影響，斷裂構造形成后，會陸續(xù)產生新應力，同時斷裂面也會產生新活動，一個接一個的活動，對前面的斷裂水文地質造成不良影響，導致水文地質環(huán)境更為復雜，盡管對于該方面研究較為不足，但通過觀察斷面填充狀況，能夠發(fā)現(xiàn)各種細粒填充物持續(xù)增加，斷裂層透水度相繼下降。多次活動對斷裂產生了直接影響，特別是最后一次活動，容易影響地質透水性。第二是交叉構造影響，斷裂構造不同方向之間彼此交叉，使得地下水流方向產生了明顯變化，比如相關區(qū)域水文地質條件較為復雜，兩條斷裂同時擁有透水性，且彼此交叉，提高了整體透水性。交叉斷裂內如果一個不透水，一條透水，則需要對當前地下水流向以及不透水斷裂夾角大小進行分析，其中不透水斷層的阻水效果更為突出，在初步阻斷地下水后在交叉位置匯聚。假如兩個交叉斷裂構造都不透水，由于交叉部位產生某種斷裂寬度，能夠擴大該區(qū)域內富水性，按照礦床排水角度，交叉斷裂容易產生不利影響。第三是不同類型構造互相疊加的影響，斷裂疊加于褶皺上方，或形成的斷裂構造再次被褶皺影響，上述狀況進一步加大了地質水文條件復雜度，斷裂構造在不斷迭加后展現(xiàn)出以下特征：第一是和單一斷裂層相比，其擁有更強透水性。第二是透水性方面，展現(xiàn)出構造不均勻特點，出現(xiàn)了地段差異，產生明顯變化，地段具有較強透水性。在前期形成斷裂土中再次迭合褶皺構造，使得構造內水文地質環(huán)境持續(xù)惡化，在褶皺后期改造影響下，早期斷面承受不同應力作用影響，使得斷裂帶不同區(qū)域擁有不同透水性，無法把其中某一區(qū)域水文地質特征當成整個斷裂構造透水性特征。

3 礦山地區(qū)斷裂構造水文地質災害防治策略

（1）強化水文地質災害防治。礦山內部構造坍塌普遍是水文地質問題所導致的，同時還會衍生出各種地震災害。礦層內含有各種碳酸碳，同時礦層上部突然呈現(xiàn)出疏松狀態(tài)，礦層下部經(jīng)常性流通地下水，直接沖擊礦層。在長期沖擊下，直接破壞整個礦層。在城市化建設不斷加速條件下，對于地下水資源開發(fā)規(guī)模相繼擴大。天然氣、礦山開采等工程容易對水文地質環(huán)境產生某些不良影響，最終導致產生不同地質變化，引發(fā)大規(guī)模地質沉降問題。

針對礦山地質災害，需要進一步強化防治措施，治理礦山地質災害過程中，相關技術人員需要改善原本的盲目化治理問題，開始治理礦山地質災害前，需要對當下礦山區(qū)域所形成的地質災害實施合理分析、科學調查和全面研究，隨后在此基礎上實施科學分析，形成合理的防治措施，在防治處理中，需要率先針對由井下開采所引發(fā)的水污染問題進行分析，明確井下開采對于水文環(huán)境的影響和威脅以及對于地下水均衡系統(tǒng)的破壞，提出有效的根治措施。大部分條件下，還需要指導礦山企業(yè)強化地下污水治理過程，當前地下水污染的礦山需要結合自身發(fā)展現(xiàn)狀采取有效治理活動，同時，針對破壞地下水生態(tài)平衡，造成地下水污染的情況，采取綜合治理措施，以此為基礎，面向地下水污染狀況實施多方控制，并在后續(xù)防治工作中全面控制地下水污染源。除此之外，地質工作人員還需聯(lián)系地區(qū)和城市差異進行系統(tǒng)考量，深入分析區(qū)域內水資源開放和利用狀況?？v觀國內水資源利用現(xiàn)狀，可以發(fā)現(xiàn)水資源儲備較為豐富，但同樣存在不完善和不合理的問題，導致地下水應用過量。地質突出形成的沖擊力同樣會威脅地質穩(wěn)定性，如果地下水過度開發(fā)，產生漏斗形，容易引發(fā)區(qū)域沉降危害。為此需要各個城市以及各個地區(qū)不斷強化對于地下水資源的判斷與評估，通過系統(tǒng)分析，明確地下水開發(fā)策略。

（2）提高地質災害檢測力度。提高礦山地質災害的防治科學性以及檢測水平。在針對礦山地質災害實施全面監(jiān)測和防治中，我國相關部門需要進一步提升礦山地質災害分析科學性和檢測準確性，并創(chuàng)建全方位防治策略。為此需要針對礦山地質災害建立完善的地質災害防控體系，可以積極引入國外先進設備以及監(jiān)測技術，同時立足于國內現(xiàn)實發(fā)展狀況，明確礦山地質發(fā)展獨特性和礦山地質災害特殊性，從而能夠針對各種突發(fā)性狀況進行層次性和針對性處理。盡量避免在礦山地質災害高發(fā)區(qū)域內開展施工建設，為此需要面向施工區(qū)域實施全面地質勘察，同時在正式施工前，充分了解當?shù)厮牡刭|狀況，實施針對性檢測方案，確保工程施工合理規(guī)避地殼變化。

4 結語

主要研究了斷裂構造相關水文地質條件對于礦山地質災害的影響，系統(tǒng)分析含水層具體分布狀態(tài)以及相關變化混合聯(lián)通、中斷狀況，研究礦床水文地質，需要始終堅持斷裂構造思想指導，對于進一步揭示礦床水文地質發(fā)展規(guī)律，提高礦山地質災害防治水平具有重要意義。