礦山水工環(huán)地質(zhì)特征對(duì)資源開采的影響

李葉剛

（江西省地質(zhì)局第五地質(zhì)大隊(duì)，江西 新余 338000）

水工地質(zhì)特征是影響礦山資源開采的重要因素，不僅會(huì)影響礦山開采效率，還會(huì)威脅礦工的人身安全。同時(shí)礦山水工地質(zhì)特征還直接影響了礦產(chǎn)資源能否實(shí)現(xiàn)最大化利用。而對(duì)礦山水工地質(zhì)特征資源開采的影響進(jìn)行研究分析，則能為降低水工地質(zhì)特征對(duì)資源開采的影響提供依據(jù)，繼而為提高資源開采效率提高便利。

1 水工環(huán)境地質(zhì)勘察的重要性

1.1 提高礦山開采效率

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，推動(dòng)了勘探技術(shù)的發(fā)展，各種新的勘探技術(shù)被應(yīng)用到礦山環(huán)境勘察當(dāng)中，并發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，不僅可以確?？辈旖Y(jié)果具有可靠性與準(zhǔn)確性，還可以為礦物搜尋以及水源探查等工作提供支持，使礦山開采效率得到提升，確保礦山開采工作能夠有序進(jìn)行。

不僅如此，將各種新型勘探技術(shù)融入到水工環(huán)境勘察當(dāng)中，還可以保障礦工人身安全，降低安全事故的發(fā)生，減少傷亡率。例如：加強(qiáng)GIS技術(shù)以及RS技術(shù)在礦山開采中的應(yīng)用，能夠有效提高勘察結(jié)果的可靠性與準(zhǔn)確性，為后續(xù)工作的開展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1.2 降低礦山開采風(fēng)險(xiǎn)

和其他行業(yè)不同，礦山開采屬于高危行業(yè)，所以，勘察工作對(duì)于礦山開采非常重要。如果在開采前沒有做好勘察工作，消除開采過(guò)程中的安全隱患并做好相應(yīng)防護(hù)，很有可能在開采過(guò)程中引發(fā)安全事故，對(duì)礦工的人身安全造成危害。因此，必須要高度重視礦山開采安全，降低安全事故發(fā)生的可能。應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)水工環(huán)境勘察技術(shù)的應(yīng)用，使采礦企業(yè)能夠準(zhǔn)確掌握當(dāng)?shù)氐乃きh(huán)境，了解礦山開采過(guò)程中可能存在的安全隱患，并提前做好礦山開采準(zhǔn)備，如此才能有效降低礦山開采風(fēng)險(xiǎn)，保障礦工人身安全。在對(duì)礦山進(jìn)行開采時(shí)，隨著開采程度的不斷深入，會(huì)破壞礦山內(nèi)巖石平衡，影響礦山山體穩(wěn)定性，導(dǎo)致安全事故發(fā)生。而做好水工環(huán)境勘察，能有效避免這一情況的發(fā)生，降低礦山開采風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 提高資源合理利用率

在進(jìn)行礦山開采工作時(shí)，很容易便會(huì)打破礦區(qū)當(dāng)中的生態(tài)平衡，引發(fā)生態(tài)與地質(zhì)問(wèn)題，從而影響礦山開采工作的進(jìn)行。而開展水工環(huán)境地質(zhì)勘察工作，則能夠有效改善這一情況，降低開采隱患與礦區(qū)破壞程度。利用適合的勘察技術(shù)，可以讓礦工準(zhǔn)確掌握金屬礦石所在的位置，從而開采出更具有價(jià)值的金屬礦石，防止出現(xiàn)資源浪費(fèi)這一情況，通過(guò)這種方式可以有效提高礦產(chǎn)資源使用率。除此之外，在開展水工環(huán)境勘察時(shí)，通常情況下工作人員需要將開采設(shè)備放在水下，這樣可以提高勘察效果，使其發(fā)揮出應(yīng)有的作用和價(jià)值，不僅能夠降低安全隱患，同時(shí)還能夠提高資源利用效率，加強(qiáng)對(duì)資源的合理利用。

2 礦山水工環(huán)地質(zhì)環(huán)境

2.1 水文地質(zhì)特征

通常情況下，水文地質(zhì)災(zāi)害給礦山勘察以及礦產(chǎn)資源開采帶來(lái)的影響更大[1]。其中水文地質(zhì)災(zāi)害包括：巖溶坍塌、地面沉降以及沙土液化等。通常情況下，工作人員在對(duì)水文地質(zhì)特征進(jìn)行勘察時(shí)，應(yīng)該對(duì)礦床充水原因與水文地質(zhì)條件展開勘察研究，同時(shí)還要對(duì)礦坑當(dāng)中的涌水量開展測(cè)量，并對(duì)礦山內(nèi)水資源的使用情況進(jìn)行科學(xué)、合理地評(píng)價(jià)，使礦山企業(yè)能夠準(zhǔn)確掌握供水的水源方向。其中水文地質(zhì)單元是指擁有排泄條件、補(bǔ)給以及徑流的地下水系統(tǒng)，主要借助滲透系數(shù)、導(dǎo)水系數(shù)以及給水度等對(duì)礦山內(nèi)的水文地質(zhì)特征進(jìn)行表示。

一般來(lái)說(shuō)，大型露天礦床主要分布于山區(qū)中南部，為切割式地貌，整個(gè)礦區(qū)的地勢(shì)東高西低。如圖1所示。同時(shí)露天礦床還會(huì)集中于泥盆系內(nèi)，整個(gè)地層呈現(xiàn)北西走向，和地表之間的傾斜度大概在20°～40°當(dāng)中，并且整個(gè)地層結(jié)構(gòu)以單斜結(jié)構(gòu)為主，并且在結(jié)構(gòu)當(dāng)中擁有眾多褶皺，尤其是在斷裂層附近，使得結(jié)構(gòu)的傾斜角度過(guò)大。

圖1 切割式地貌

2.2 地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估

礦山水工環(huán)遭受地質(zhì)災(zāi)害，是影響開采礦山工程安全建設(shè)的直接因素[2]。而地質(zhì)勘察的目的便是讓礦山開采企業(yè)掌握礦區(qū)內(nèi)的地質(zhì)條件，為后續(xù)礦山開采工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，確保開采工作能夠順利進(jìn)行，符合檢查標(biāo)準(zhǔn)。此外工作人員在對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行勘察時(shí)，還要對(duì)礦區(qū)內(nèi)邊坡的穩(wěn)定性與巖體質(zhì)量進(jìn)行勘察，使礦山企業(yè)可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害，保障礦山開采安全，降低安全隱患。在實(shí)際開采當(dāng)中，工作人員需要根據(jù)礦區(qū)內(nèi)巖體種類以及力學(xué)性質(zhì)對(duì)可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害，進(jìn)行科學(xué)、合理地預(yù)防，避免地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。另外在對(duì)礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行評(píng)估時(shí)，工作人員需要對(duì)礦山內(nèi)的情況有個(gè)正確的認(rèn)識(shí)和了解，以此來(lái)開展評(píng)估工作從而更加準(zhǔn)確的對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的危險(xiǎn)性與可能性進(jìn)行評(píng)估。并使用相應(yīng)的勘察技術(shù)對(duì)礦區(qū)地質(zhì)情況進(jìn)行勘察，獲得各項(xiàng)數(shù)據(jù)，最后再對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析，以此來(lái)提高地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估的準(zhǔn)確性與可靠性。

2.3 自然環(huán)境地質(zhì)勘察

通常情況下，礦工在礦山開采過(guò)程中，稍有不慎便會(huì)引發(fā)自然災(zāi)害，對(duì)礦山開采造成危害，不僅會(huì)影響礦山開采效率，還會(huì)對(duì)礦工人身安全造成危害，而在礦山開采前做好自然環(huán)境勘察工作，能夠讓工作人員準(zhǔn)確掌握礦山內(nèi)的實(shí)際情況，對(duì)礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)特征有個(gè)直觀了解，并對(duì)可能存在的自然災(zāi)害開展預(yù)測(cè)，提前做好防護(hù)措施。其中常見的自然災(zāi)害主要有泥石流、水土污染以及地面塌陷等。因此，為了減少自然災(zāi)害發(fā)生，保護(hù)礦山開采安全，提高礦山開采效率，礦山開采企業(yè)必須要做好自然環(huán)境地質(zhì)勘察工作，加深對(duì)礦區(qū)環(huán)境的了解和認(rèn)識(shí)，從而更好地進(jìn)行礦山開采工作。

3 礦山水工地質(zhì)特征對(duì)資源開采的影響

3.1 充水情況對(duì)礦山開采的影響

由于礦山所在區(qū)域的地表形態(tài)為山谷地形，因此當(dāng)雨季來(lái)臨時(shí)，大氣降水便成為了地下水和地表水的重要來(lái)源，通過(guò)第四系表土層滲透到井下當(dāng)中，這樣當(dāng)?shù)V層內(nèi)的傾角變大時(shí)，大氣降水便會(huì)向井下進(jìn)水滲透，導(dǎo)致井下出現(xiàn)充水情況，影響礦山開采，導(dǎo)致安全事故發(fā)生。此外當(dāng)?shù)V井當(dāng)中發(fā)生充水這一情況時(shí)，不僅會(huì)對(duì)金屬礦石開采造成阻礙，降低開采效率，還容易引發(fā)安全事故，危害礦工人身安全。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，影響礦山開采的地下水分別為巖溶水、孔隙水以及裂隙水等。而孔隙水具有弱富水性的特點(diǎn)，對(duì)于金屬礦石開采的影響相對(duì)較??；而裂隙水分為直接充水層和間接充水層，其中直接充水層為砂巖，間接充水層位裂隙和水層，但無(wú)論是間接充水層還是直接充水層都會(huì)對(duì)金屬礦石的開采工作造成影響。另外巖溶水主要為石炭系層內(nèi)的巖溶水以及奧陶系巖溶水，但需要注意的是，二者都是間接充水層，因此都會(huì)對(duì)礦山開采工作造成很大影響。如圖2所示。

圖2 巖溶水

3.2 復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)開采方案的影響

為了更好地進(jìn)行礦山開采工作，降低安全事故的發(fā)生，使礦山開采效率得到提升，就必須在礦山開采前，制定一個(gè)科學(xué)、合理地礦山開采方案，并根據(jù)方案要求進(jìn)行開采，確保開采工作能夠順利進(jìn)行。但需要注意的是，大部分礦區(qū)內(nèi)的水工環(huán)境地質(zhì)情況較差，對(duì)礦山開采造成很大影響，使得礦山開采難度大，再加上傳統(tǒng)的礦山開采方案已經(jīng)難以滿足現(xiàn)階段對(duì)于礦山開采工作的需求，所以必須要根據(jù)礦山的實(shí)際情況對(duì)開采方案進(jìn)行優(yōu)化，確保開采方案符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，使礦山開采工作能夠有序進(jìn)行，降低礦山開采難度，保證礦山開采安全，提高礦山開采的靈活性，最大程度上發(fā)揮出開采方案的作用和價(jià)值。目前，隨著對(duì)露天礦床的開采不斷深入，采用的開采方案分別為露天開采法和全境界開采法。

（1）全境界開采法是將整個(gè)礦區(qū)內(nèi)的礦產(chǎn)資源視為一個(gè)整體，然后利用支架來(lái)讓礦體擁有良好的穩(wěn)定性，再借助大石塊對(duì)礦體進(jìn)行加固，這樣即便礦工在開采過(guò)程中遇到什么問(wèn)題，也能夠及時(shí)采取相應(yīng)的措施進(jìn)行解決。并且這種開采方案擁有良好的彈性、操作安全，防止安全事故的發(fā)生。

（2）露天開采法主要應(yīng)用于相對(duì)偏僻陡峭的礦區(qū)當(dāng)中，擁有一定的限制性[3]。礦工在進(jìn)行開采前，要借助專門的機(jī)器將容易崩落的位置進(jìn)行挖鑿，直到把所有陡幫變得平緩后，才可以利用輕型機(jī)器人對(duì)礦山洞口進(jìn)行清理，最后在進(jìn)行金屬礦山開采工作。但需要注意的是，這一開采方案對(duì)于工作人員以及開采設(shè)備都有著極高的要求，因此在使用這種方案對(duì)礦山進(jìn)行開采時(shí)，積極引進(jìn)先進(jìn)開采設(shè)備并做好人員招聘工作，以此來(lái)滿足礦山開采工作的需求。這種方案可以有效增加礦體的穩(wěn)定性，防止安全事故的發(fā)生。

3.3 多元地質(zhì)環(huán)境對(duì)開采順序的影響

地質(zhì)環(huán)境多元化也對(duì)礦山開采造成了很大影響，使得礦山企業(yè)在對(duì)其進(jìn)行開采時(shí)，需要根據(jù)不同的地質(zhì)環(huán)境來(lái)調(diào)整開采順序，以此來(lái)確保礦山開采工作能夠有序進(jìn)行，保障礦山開采安全，提高礦山開采效率。通常情況下，傳統(tǒng)礦山開采順序是通過(guò)人工勘察的方式來(lái)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)提高礦產(chǎn)資源含量，降低金屬礦石開采難度以及提高開采安全的探測(cè)。并且為了降低人員傷亡，減少安全事故發(fā)生，在進(jìn)行勘察時(shí)，要盡可能使用機(jī)器進(jìn)行勘察，以此來(lái)代替人工勘察在后續(xù)的勘察過(guò)程中，逐漸用勘察機(jī)器來(lái)替代了人工勘察。不過(guò)因?yàn)闄C(jī)器十分笨重，不僅移動(dòng)困難，而且也加大了礦山開采難度，使得礦山開采企業(yè)在確定礦山開采價(jià)值后，需要及時(shí)進(jìn)行開礦、礦口處理與采礦等工作。

隨著科技的發(fā)展，目前礦山勘察與開采技術(shù)已經(jīng)有了顯著進(jìn)步，再加上傳統(tǒng)礦山開采順序已經(jīng)無(wú)法滿足礦山開采需求，因此需要對(duì)開采順序進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，只有這樣才能有效提高礦山開采效率，促進(jìn)礦山開采企業(yè)發(fā)展。現(xiàn)階段，新的礦山開采順序并不用對(duì)上下行進(jìn)行區(qū)分，礦工可以利用智能探測(cè)設(shè)備，對(duì)礦山進(jìn)行試開采工作，將礦山表層的礦石資源進(jìn)行處理，從而為后續(xù)的開采工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，確保后續(xù)的開采工作能夠有序進(jìn)行。水工地質(zhì)環(huán)境會(huì)對(duì)礦山開采順序造成影響，但同樣能夠促進(jìn)礦山開采順序的完善，使礦山開采效率和質(zhì)量得到提升，最大程度上發(fā)揮出礦山開采信息的作用和價(jià)值，推動(dòng)礦山開采企業(yè)發(fā)展。

3.4 堅(jiān)硬巖體對(duì)開采深度的影響

礦山多位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，且很容易便會(huì)受到周圍水工環(huán)境地質(zhì)影響，使得礦山中開采區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造十分獨(dú)特，不僅地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且?guī)r體非常堅(jiān)硬，給礦山開采工作增加了很大阻礙，不利于礦山開采工作的開展，嚴(yán)重影響了礦山開采效率和質(zhì)量?，F(xiàn)階段礦山開采正向深層礦以及隱藏礦的開采發(fā)展，淺表層的礦層數(shù)量正在不斷減少，導(dǎo)致巖體對(duì)開采深度的影響也在逐漸加深，阻礙了我國(guó)礦山開采工作的開展。

受到水工環(huán)地質(zhì)影響，礦山中的巖體十分堅(jiān)硬，為金屬礦石的開采工作增加了很大阻礙，提高了金屬礦石開采難度[4]。尤其是隨著巖體的不斷加深，對(duì)礦山開采深度更是有著重要影響。其中礦區(qū)內(nèi)的巖石多為巖石以及石英石，都十分堅(jiān)硬。礦工在對(duì)巖體進(jìn)行開采時(shí)，必須要利用重型機(jī)器，將巖體粉碎，然后再進(jìn)行清理，以此來(lái)保證礦山開采深度。但需要注意的是，因?yàn)榈V區(qū)內(nèi)巖體過(guò)于堅(jiān)硬，所以礦工在使用重型機(jī)器進(jìn)行開采時(shí)，很容易便會(huì)出現(xiàn)機(jī)器損壞和故障，導(dǎo)致礦山開采成本直線上升，無(wú)法保證礦山開采深度，嚴(yán)重影響礦山開采工作的進(jìn)行。

由于受到水工環(huán)影響，使得礦區(qū)內(nèi)各巖體當(dāng)中還會(huì)含有眾多地下水，當(dāng)?shù)V工對(duì)巖體進(jìn)行開采作業(yè)時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)地下水外滲的情況，增加井下充水情況，使得礦山開采難度增加。尤其是隨著開采深度的不斷提升，礦區(qū)內(nèi)的地下水含量也會(huì)變得更多，不僅會(huì)對(duì)礦山開采效率和質(zhì)量造成影響，還容易引發(fā)安全事故的發(fā)生，危害礦工人身安全。為了避免這一情況發(fā)生，保證礦山開采安全，確保礦山開采工作能夠有序進(jìn)行，礦山開采企業(yè)就必須在開采前，做好水工地質(zhì)勘察工作，準(zhǔn)確了解礦區(qū)內(nèi)巖體和地質(zhì)構(gòu)造，并根據(jù)礦區(qū)內(nèi)的實(shí)際情況科學(xué)、合理的制定一個(gè)開采方案，從而為后續(xù)開采工作的開展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

對(duì)于礦山開采過(guò)程中可能出現(xiàn)的安全問(wèn)題，工作人員還要提前做好預(yù)防措施，這樣當(dāng)遇到問(wèn)題時(shí)，相關(guān)人員便可以根據(jù)相關(guān)措施進(jìn)行補(bǔ)救，最大程度上降低損失，保證礦山開采工作能夠順利進(jìn)行，提高礦山開采效率和質(zhì)量，保證開采安全。

4 結(jié)論

總而言之，要想降低礦山水工地質(zhì)特征對(duì)資源開采的影響，確保金屬礦開采工作能夠順利進(jìn)行，必須要全面考慮各種降低方法和實(shí)際情況，從而進(jìn)行有利方案選擇，在此基礎(chǔ)上，才能將各種降低方法整合在一起，進(jìn)而降低礦山水工地質(zhì)特征對(duì)資源開采的影響。