礦區(qū)水文地質(zhì)及環(huán)境工作的幾點(diǎn)設(shè)想

李彩葉

摘要：礦區(qū)水文地質(zhì)及環(huán)境工作對礦產(chǎn)普查和勘探工作具有非常重要的意義，直接影響礦區(qū)作業(yè)安全以及礦產(chǎn)資源的經(jīng)濟(jì)開發(fā)，是客觀評價礦區(qū)開采技術(shù)條件的重要依據(jù)，同時也為礦區(qū)制訂開采過程中可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害提供參考。礦區(qū)水文地質(zhì)和環(huán)境工作的精度和準(zhǔn)度，勢必極大程度地影響礦區(qū)的開采和規(guī)劃工作。本文以麻江縣擺沙煤礦為例，結(jié)合前期收集的相關(guān)資料，分析礦區(qū)水文地質(zhì)條件，對礦區(qū)水文地質(zhì)及環(huán)境工作提出幾點(diǎn)設(shè)想，期望能為后期工作提供參考。

關(guān)鍵詞：煤礦；礦區(qū)水文地質(zhì)；麻江縣

1.引言

為更好規(guī)劃礦山開采工作，為開采中可能出現(xiàn)的水害及地質(zhì)災(zāi)害制訂應(yīng)對方案提供依據(jù)，我單位受委托對麻江縣擺沙煤礦開展水文地質(zhì)調(diào)查工作。期望通過調(diào)查工作的深入，能對擺沙煤礦礦區(qū)的環(huán)境及水資源狀況有所了解，探明礦床充水方式、途徑和影響因素。在以擺沙煤礦礦區(qū)水文地質(zhì)條件及環(huán)境保護(hù)分析為前提的基礎(chǔ)下，提出幾點(diǎn)設(shè)想供業(yè)內(nèi)人士參考。

2.礦區(qū)概況

2.1地形地貌

擺沙煤礦位于麻江縣谷硐鎮(zhèn)擺沙村，礦區(qū)面積2.500km2。礦區(qū)所在區(qū)域地處云貴高原向湘桂丘陵過渡的斜坡地段，屬苗嶺山地，地勢從東向西逐漸升高，形成明顯的三級階地。所在區(qū)域內(nèi)常規(guī)海拔為900m～1050m，最高點(diǎn)位于礦區(qū)南西側(cè)，海拔為1166m。礦區(qū)巖層以灰?guī)r、白云巖等碳酸鹽巖為主，地貌主要成因是溶蝕作用。地貌類型為巖溶峰叢低中山、巖溶峰叢低山、巖溶中山及巖溶洼地為主。區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育，落水洞、溶洞、暗河在區(qū)內(nèi)均有分布[1]。

2.2氣象水文

2.2.1氣象

擺沙煤礦礦區(qū)所屬位置氣候特征為中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，主要特點(diǎn)表現(xiàn)為：四季分明、雨量充沛、高溫和降雨季節(jié)同步，冬夏基本不會出現(xiàn)極端天氣，礦區(qū)具有明顯的山地立體氣候，垂直溫度變化較水平溫度變化更大，年平均氣溫為14℃～16℃，年均降水量為1396.5mm[2]。

2.2.2水文

3.水文地質(zhì)條件分析

3.1含水巖組

調(diào)查區(qū)內(nèi)出露地層有泥盆系上統(tǒng)堯梭組（D3y）；石炭系下統(tǒng)舊司組（C1j）、擺佐組（C1b），上統(tǒng)馬平組（C3m）；二疊系中統(tǒng)梁山組（P2l）、棲霞組（P2q）、茅口組（P2m），二疊系上統(tǒng)吳家坪組（P3w）、長興組（P3c）、大隆組（P3d）；三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組（T1f）和第四系（Q），含煤巖系地層為二疊系吳家坪組，其下伏地層為二疊系中統(tǒng)茅口組。

3.2地下水補(bǔ)徑排條件

調(diào)查區(qū)位于地下水排泄區(qū)，最低侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高970.00m。調(diào)查區(qū)自然降水在通過裂隙和溶隙補(bǔ)充地下水后，地下水通過碳酸鹽巖層間溶隙、巖溶管道向低洼處流淌，并以泉或地下伏流形式排泄補(bǔ)給地表水?？傮w來說，礦區(qū)內(nèi)地下水和地表水的關(guān)系為前者補(bǔ)給后者，補(bǔ)給排泄特點(diǎn)是雨季集中補(bǔ)給、常年排泄消耗[4]。

3.3地下水埋藏條件

礦區(qū)內(nèi)地下水的埋藏類型主要為潛水類型，埋藏深度為10m～30m，地下水總流向自西南向東北方向流淌。

3.4斷裂構(gòu)造水文地質(zhì)特征

礦區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺貴定南北向構(gòu)造變形區(qū)東部，褶皺構(gòu)造較發(fā)育。礦區(qū)北西部發(fā)育南東向北西正斷層F1，本次調(diào)查無法查明斷裂破碎帶膠結(jié)物性質(zhì)，因此斷層水文地質(zhì)特征不明。

4.研究工作總結(jié)

通過對礦區(qū)內(nèi)調(diào)查區(qū)域水文地質(zhì)條件的調(diào)查，總結(jié)出以下幾種礦床充水的水源、途徑及充水方式：

4.1充水水源

4.1.1地下水

礦區(qū)在開采過程中含煤巖系吳家坪組（P3w）的碳酸鹽巖夾碎屑巖類巖溶水會滲入巖石裂縫直接進(jìn)入礦井當(dāng)中，增加地下水水量，增大礦坑突水的可能性，是礦床充水的主要原因之一[5]。

4.1.2地表水

礦區(qū)內(nèi)擁有豐富的地表水資源，部分煤層位于地表水最低侵蝕面標(biāo)高970m以下，地表水會通過落水洞、裂隙等補(bǔ)充地下水，影響礦床充水。

4.1.3大氣降水

大氣降水是地表水和地下水的主要補(bǔ)充途徑，會對地表水和地下水流量產(chǎn)生直接影響，雨季流量增加，枯季流量減少。其次，大氣降水還會通過地表巖溶裂隙和巖溶漏斗等方式進(jìn)入礦井中，影響礦井涌水。

4.1.4老窯積水

擺沙煤礦已經(jīng)擁有多年的采礦歷史，部分煤礦資源已經(jīng)被采空，礦井廢棄不用。在對新的煤礦資源進(jìn)行開采時，一旦發(fā)生老窯積水和掘進(jìn)礦洞貫通的情況，則會發(fā)生礦井突水事故。

4.2充水途徑

4.2.1裂隙

地表水和地下水通過巖石層間裂隙和溶蝕裂隙等渠道進(jìn)入礦井中，是礦床充水的主要原因。

4.2.2斷裂構(gòu)造

區(qū)內(nèi)發(fā)育斷層F1，其充填物的成分、膠結(jié)程度、溶蝕和風(fēng)化特征有不同差異，因此，不排除其對各含水層地下水溝通及大氣降水補(bǔ)給地下水關(guān)系的影響，進(jìn)而對礦床充水的產(chǎn)生影響。

4.2.3地表巖溶形態(tài)

區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育，巖溶漏斗、落水洞均有分布，其可使地表水與地下水發(fā)生水力聯(lián)系，是地表水進(jìn)入礦井的間接充水通道。

4.2.4老窯

在采礦過程中，一旦老窯和礦坑聯(lián)通，則會成為地表水和地下水進(jìn)入礦坑的途徑。

4.2.5礦坑冒落袋

礦山開采后，將會形成不同規(guī)模冒落帶導(dǎo)水裂隙帶，進(jìn)而成為地下水進(jìn)入礦坑的新通道。

4.3充水方式

本礦床煤層主要充水含水層為含煤巖系地層吳家坪組（P3w），富水性中等，其與煤層直接接觸，地下水直接進(jìn)入礦坑，故礦床充水方式為頂板直接充水。

5.下步工作設(shè)想

為了推進(jìn)擺沙煤礦開采目標(biāo)，對礦區(qū)水文地質(zhì)條件和環(huán)境工作的勘探極其重要，在下一步工作中加強(qiáng)重視程度，結(jié)合開采工作的推進(jìn)情況，科學(xué)開展水文地質(zhì)工作。以下是針對礦區(qū)水文地質(zhì)及環(huán)境工作的幾點(diǎn)設(shè)想：

5.1科學(xué)選擇合理的水文地質(zhì)勘查手段

勘查人員應(yīng)根據(jù)不同的水文地質(zhì)類型科學(xué)選用不同的水文地質(zhì)勘查手段，不僅保障水文地質(zhì)的勘查質(zhì)量，還要提升勘查的效率。在進(jìn)行勘查前，應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備工作，打造健全的水文地質(zhì)和環(huán)境條件勘查制度，切實(shí)保障勘查工作的質(zhì)量和效率。目前國內(nèi)主要采取以下三種方式進(jìn)行水文地質(zhì)的勘查工作，第一種為鉆探法，能有效勘查水文地質(zhì)的水量、水文、巖性等，鉆探法需要科學(xué)的選擇鉆孔位置，并且為了保障勘查的準(zhǔn)確性，還要做好空洞的清理工作。第二種是物探法，物探法分為聲波法、電磁波法、電阻率法等，有效結(jié)合鉆探法和物探法，能使地質(zhì)勘查的結(jié)果更加精準(zhǔn)。第三種為檢測法，在對水文地質(zhì)條件進(jìn)行勘查時，應(yīng)充分引進(jìn)先進(jìn)的勘查技術(shù)和設(shè)備，對地表水、地下水的流動情況進(jìn)行動態(tài)勘測，使水文地質(zhì)的勘查結(jié)果更全面[6]。

5.2對礦床充水的處理措施

礦區(qū)位于地下水排泄區(qū)，部分煤層標(biāo)高低于河流侵蝕基準(zhǔn)面（970.00m），地表水通過裂隙、落水洞等補(bǔ)給地下水，對礦床充水影響較大；地表水、地下水可通過巖石裂隙、巖溶管道、地表巖溶形態(tài)及斷裂破碎帶進(jìn)入礦井。未來開采靠近老窯區(qū)域時會有產(chǎn)生突水現(xiàn)象的可能性。針對此礦的主要水害特征，可采用以下應(yīng)對措施：

（1）采取相應(yīng)措施對裂隙、落水洞等進(jìn)行填塞，修建排水溝或其他排水工程有效排水，降低大氣降水和地表水滲入井下。在開采后期，地面可能出現(xiàn)裂縫、塌陷等情況，雨季時，雨水通過地表裂縫和塌陷處灌入井下，使井中水量增加。除及時對地表裂縫、塌陷處進(jìn)行回填、堵截等，還應(yīng)準(zhǔn)備備用抽水設(shè)施，預(yù)防現(xiàn)行抽水設(shè)施出現(xiàn)故障，或?qū)滤窟^大時進(jìn)行同時抽水作業(yè)[7]。（2）擺沙煤礦含煤地層中存有老窯積水，在開采過程中必須實(shí)施超前探水工作，嚴(yán)格遵守《煤炭防治水規(guī)定》相關(guān)要求，堅(jiān)持先探后掘，對不能確認(rèn)的礦井挖掘方案必須進(jìn)行探測，規(guī)避因老窯和新礦坑貫通而產(chǎn)生的突水事故。（3）提升作業(yè)人員的專業(yè)素養(yǎng)，做好煤礦安全相關(guān)知識和法律法規(guī)的培訓(xùn)工作，培養(yǎng)作業(yè)人員煤炭防治水的知識和技能。設(shè)置專門部門動態(tài)監(jiān)測礦區(qū)水文地質(zhì)條件，實(shí)時排查礦區(qū)地表裂縫、塌陷情況，監(jiān)測山體滑坡、井下涌水等現(xiàn)象。礦井是否會發(fā)生透水事故，以及礦井的涌水量除了與當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件息息相關(guān)以外，還與礦區(qū)防治水工作的落實(shí)有直接關(guān)系。

6.結(jié)語

水文地質(zhì)及環(huán)境工作對推進(jìn)礦區(qū)生產(chǎn)進(jìn)程具有極其重要的意義，對開采作業(yè)的安全性有直接影響，為了保證生產(chǎn)質(zhì)量，保護(hù)人員安全，相關(guān)人員應(yīng)時刻保持對礦區(qū)水文地質(zhì)條件的關(guān)注度，對出現(xiàn)的問題及時解決，保障礦區(qū)開采工作高效實(shí)施。

參考文獻(xiàn)：

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