甘肅礦區(qū)水文地質(zhì)條件及礦山地質(zhì)綜合評(píng)估

＊馮嘉興 丑百雄 郭克超

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院 甘肅 734000）

在現(xiàn)代礦山工程建設(shè)中水文地質(zhì)條件和礦山地質(zhì)綜合評(píng)估具有非常重要的作用，礦山工程動(dòng)工前需對(duì)礦區(qū)水文地質(zhì)和礦山地質(zhì)條件進(jìn)行勘查，為礦山開采提供依據(jù)。實(shí)際工程中對(duì)水文地質(zhì)條件和礦山地質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)估能夠直接影響到礦山工程的建設(shè)效率和質(zhì)量，甚至?xí)?duì)礦山未來的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生影響，水文地質(zhì)條件和礦山地質(zhì)綜合評(píng)估能夠避免開采風(fēng)險(xiǎn)隱患，提高資源綜合利用率。

1.水文地質(zhì)評(píng)價(jià)的內(nèi)容

礦山資源開采前相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)對(duì)水文地質(zhì)評(píng)價(jià)的內(nèi)容進(jìn)行深入了解，采取積極有效的方案提升水文地質(zhì)勘測(cè)的工作效率和質(zhì)量。礦山工程建設(shè)前要對(duì)重點(diǎn)區(qū)域的地下水、地質(zhì)進(jìn)行勘查，對(duì)地下水作用于周圍巖土和建筑物的影響進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而為礦產(chǎn)地質(zhì)資源開發(fā)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在礦山開采過程中，不僅要做好水文地質(zhì)自然狀態(tài)的影響分析工作，還要加強(qiáng)對(duì)礦山開采影響地下水動(dòng)態(tài)變化的分析和預(yù)測(cè)工作。技術(shù)人員在進(jìn)行水文地質(zhì)勘查工作時(shí)需要充分結(jié)合礦產(chǎn)地質(zhì)資源的實(shí)際開采情況，對(duì)地下水的情況進(jìn)行深入研究，在不同條件下對(duì)地下水工程建設(shè)的影響進(jìn)行評(píng)估，如建筑基礎(chǔ)持力層為強(qiáng)風(fēng)化巖石、軟質(zhì)巖石、膨脹土、殘積土等情況，技術(shù)人員就需要對(duì)地下水的活動(dòng)對(duì)巖土的各方面影響和作用進(jìn)行勘查，如果建筑地基的下部位于承壓含水層，技術(shù)人員就需要對(duì)地基開挖后承壓水層對(duì)坑底板的影響進(jìn)行預(yù)測(cè)。

圖1 礦區(qū)水文地質(zhì)模型

2.水文地質(zhì)工作在礦山地質(zhì)勘查中的作用

水文地質(zhì)勘查工作是對(duì)礦山區(qū)域進(jìn)行具有針對(duì)性的勘查。做好水文地質(zhì)條件和礦產(chǎn)地質(zhì)條件綜合勘查評(píng)估工作以確保礦坑涌水量的精準(zhǔn)度，提升礦山水資源的綜合利用率。礦產(chǎn)企業(yè)在開采前應(yīng)當(dāng)進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范縝密的礦產(chǎn)資源和水文地質(zhì)勘查，以現(xiàn)有條件和技術(shù)對(duì)水文地質(zhì)條件和礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行綜合分析，提高水文地質(zhì)條件和礦產(chǎn)地質(zhì)條件綜合評(píng)價(jià)工作的效率和質(zhì)量。

(1)提升礦山地質(zhì)勘查的精準(zhǔn)度

水文地質(zhì)勘查工作能夠直接影響礦產(chǎn)資源的利用率。目前水文地質(zhì)勘查工作被廣泛應(yīng)用在礦山地質(zhì)的綜合評(píng)估當(dāng)中，企業(yè)可以根據(jù)水文地質(zhì)的勘查和分析來精準(zhǔn)掌握礦山地質(zhì)的勘查數(shù)據(jù)信息，能夠有效促進(jìn)礦山開采工程建設(shè)的效率和質(zhì)量，避免安全風(fēng)險(xiǎn)問題出現(xiàn)，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益帶動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

(2)降低礦區(qū)勘查的環(huán)境污染

礦山在開采前需要對(duì)礦區(qū)的水文地質(zhì)進(jìn)行勘查，對(duì)水文地質(zhì)條件和礦山地質(zhì)條件進(jìn)行深入分析和系統(tǒng)研究，這樣才能對(duì)礦井的涌水量進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)估，有效預(yù)防礦井安全事故的發(fā)生，為制定具有針對(duì)性的預(yù)防措施提供有效的依據(jù)?，F(xiàn)階段我國仍有許多礦山?jīng)]有對(duì)水文地質(zhì)條件和礦山地質(zhì)條件進(jìn)行有效勘查，沒有根據(jù)水文地質(zhì)參數(shù)制定具有可行性的排水方案，直接導(dǎo)致礦產(chǎn)資源在開發(fā)過程中出現(xiàn)地面塌陷、地下水枯竭以及酸性水外排等情況，嚴(yán)重者造成礦區(qū)周邊生態(tài)環(huán)境惡化，威脅到周圍居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

(3)提升礦區(qū)開采的經(jīng)濟(jì)水平

礦山在開發(fā)時(shí)重視水文地質(zhì)和礦山地質(zhì)勘查工作能夠有利于企業(yè)全面掌握礦區(qū)的水文地質(zhì)條件，合理利用礦產(chǎn)資源。礦產(chǎn)開采企業(yè)科學(xué)開展水文地質(zhì)條件和礦山地質(zhì)條件綜合勘查評(píng)價(jià)能夠有效降低礦產(chǎn)資源的開發(fā)成本，提升礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)水平。

3.甘肅地區(qū)水文地質(zhì)條件分析

(1)地形與地下水

甘肅是我國的西部地區(qū)，位于黃河中上游，地域遼闊、地形復(fù)雜、山脈縱橫交錯(cuò)、海拔高差大，區(qū)域內(nèi)包含了高山、盆地、平川、沙漠和戈壁等景觀，是典型的山地型高原地貌。甘肅地區(qū)的地勢(shì)自西南向東北傾斜，地形狹長，東西長1659km，南北寬530km，海拔大多在1000m以上。地形方面以階梯型為主，區(qū)內(nèi)包含多條河流以及湖泊，降水量根據(jù)季節(jié)和氣候的變化而變化，降水量直接影響到甘肅地區(qū)的地下水總量。甘肅地區(qū)的地下水補(bǔ)給與排泄均屬于降水型，地下水流向與地區(qū)地形有著直接關(guān)系。地下水坡度較大，流向與地形變化基本保持一致，地層存儲(chǔ)水的能力不強(qiáng)，地下水的消耗主要向下游排泄為主。另外，地下水的水位也受到氣候的影響，多雨季節(jié)地下水的水位就會(huì)上升，少雨季節(jié)地下水的水位就會(huì)下降。水文地質(zhì)條件勘查工作中，對(duì)地形和地下水的走向需要進(jìn)行系統(tǒng)的分析，尤其是地下水的水位更是需要加大勘測(cè)力度。

(2)巖石層與天然水

甘肅地區(qū)的含水巖土層主要由第四系松散巖類孔隙含水層與構(gòu)造裂隙含水層等多種含水巖層組成。其中第四系松散巖類孔隙含水層主要分布在平原與山間谷地，其巖性主要為第四系沖洪積物和殘破積物，富水性根據(jù)含水層巖性的不同從小到大均存在；構(gòu)造裂隙含水層主要分布于山區(qū)，巖性從沉積巖、變質(zhì)巖、火成巖均存在，富水性由裂隙的發(fā)育度控制。甘肅地區(qū)的天然水透明清澈無色無味，硬度、微量元素以及礦化度的各項(xiàng)含量都符合我國的飲用水標(biāo)準(zhǔn)，更適合生產(chǎn)和生活，并未受到礦山開采的影響。

4.礦山地質(zhì)綜合評(píng)估

(1)地下水水質(zhì)評(píng)估

企業(yè)可以根據(jù)水文地質(zhì)條件的分析結(jié)果來對(duì)礦山的地質(zhì)條件進(jìn)行綜合的評(píng)價(jià)。表1為甘肅地區(qū)的地下水水質(zhì)分析結(jié)果，從表中能夠確認(rèn)甘肅地區(qū)地下水的pH值、侵蝕度、礦化度、微量元素含量、硬度、滲水系數(shù)等具體數(shù)值，企業(yè)根據(jù)水質(zhì)分析數(shù)值來對(duì)甘肅地區(qū)的地下水水質(zhì)和礦區(qū)地質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)估。

表1 甘肅地區(qū)地下水水質(zhì)分析

通過對(duì)地下水水質(zhì)進(jìn)行分析能夠得出甘肅地區(qū)的地下水pH值處于7.69-8.31之間屬于偏堿性的水質(zhì)，結(jié)合其他水質(zhì)項(xiàng)目分析能夠得出甘肅地區(qū)的礦山地下水水質(zhì)達(dá)到國家二類水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。甘肅地區(qū)的礦山地質(zhì)一旦受到污染就會(huì)影響人們的生產(chǎn)和生活用水。因此需要重視并采取有效的保護(hù)措施，避免礦山地區(qū)地下水受到污染。

(2)地質(zhì)構(gòu)造評(píng)估

甘肅地區(qū)巖土層組合方式較為復(fù)雜多樣，礦山在開采過程中會(huì)對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，企業(yè)需要對(duì)礦山的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合評(píng)估。甘肅地區(qū)礦山開采開展出現(xiàn)有較為明顯的河流斷裂情況，而且造成了水土流失，大部分地區(qū)的礦山存在著植被覆蓋率不足的情況。另外，甘肅地區(qū)不斷發(fā)展礦山開采也導(dǎo)致了許多地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，造成這種情況的主要原因是地質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致。事故與災(zāi)害的頻率較高導(dǎo)致礦山開采無法穩(wěn)定順利地進(jìn)行，嚴(yán)重影響了甘肅地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程。礦山在開采工程中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)礦山地質(zhì)構(gòu)造的評(píng)估力度，進(jìn)而對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)判，針對(duì)相關(guān)的災(zāi)害和事故制定具有針對(duì)性的預(yù)防及救災(zāi)措施方案。

5.礦山地質(zhì)勘查中水文地質(zhì)問題分析

礦產(chǎn)企業(yè)在進(jìn)行水文地質(zhì)條件與礦山地質(zhì)條件綜合勘查工作時(shí)經(jīng)常會(huì)被外界因素影響，這就導(dǎo)致水文地質(zhì)勘查工作出現(xiàn)許多問題，影響到礦區(qū)資源的正常開采。案例如下：

(1)案例項(xiàng)目

某礦產(chǎn)企業(yè)對(duì)生產(chǎn)礦井進(jìn)行設(shè)計(jì)，第一年生產(chǎn)能力預(yù)估為100萬噸，項(xiàng)目井田的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為東西走向，傾斜方向?yàn)楸狈?，礦井的內(nèi)部斷層傾斜角在5°-10°內(nèi)。項(xiàng)目井田的東北地區(qū)有規(guī)模較大的巖漿巖，從整體角度分析該項(xiàng)目的難度為中等。礦山企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)開發(fā)地區(qū)進(jìn)行較為細(xì)致的地質(zhì)勘查分析，但從勘查的實(shí)際情況能夠看出水文地質(zhì)條件勘查存在不足。

(2)水文地質(zhì)條件勘查不足

該礦產(chǎn)企業(yè)在進(jìn)行礦區(qū)的地質(zhì)勘查工作時(shí)并沒有對(duì)礦山勘查予以應(yīng)有的重視，導(dǎo)致水文地質(zhì)條件勘查工作中存在以下問題：

①缺乏科學(xué)依據(jù)

因礦山企業(yè)對(duì)勘查工作并未重視，導(dǎo)致勘查數(shù)據(jù)缺乏科學(xué)依據(jù)，對(duì)含水層、斷層進(jìn)行劃分時(shí)依照勘查人員自身的工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，并未根據(jù)水文地質(zhì)勘查的分析結(jié)果進(jìn)行劃分，直接導(dǎo)致劃分工作失去可靠性和準(zhǔn)確性。

②地下水動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)分析不足

礦山在對(duì)礦區(qū)地下水動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方面存在著重視不足和分析不足的情況，重視了當(dāng)前的水位及水量勘測(cè)，忽略了礦山開采時(shí)對(duì)水文地質(zhì)和礦山地質(zhì)產(chǎn)生影響。因開采工程對(duì)巖體穩(wěn)定性與安全性有直接的影響，這會(huì)提升礦山開采的安全風(fēng)險(xiǎn)。

③區(qū)域范圍水徑流特征研究不足

礦山在地質(zhì)勘查工作時(shí)需要詳細(xì)了解礦區(qū)的地下水?dāng)?shù)量以及水位變化，并對(duì)其詳細(xì)情況進(jìn)行充分掌握，因此需要全面地對(duì)地下水徑流的特征進(jìn)行勘查和分析，精準(zhǔn)掌握地下水的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，最大程度了解地下水條件變化對(duì)巖土結(jié)構(gòu)造成的影響。對(duì)本次項(xiàng)目的水文地質(zhì)勘查情況進(jìn)行分析后能夠得出該礦山并未對(duì)地下水的徑流量、補(bǔ)給量、排泄量進(jìn)行詳細(xì)的了解和全面的掌握。另外礦山不愿意增加勘查成本，因?yàn)樗牡刭|(zhì)勘查工作的內(nèi)容已經(jīng)超出本次項(xiàng)目的范圍，同時(shí)勘查工作也存在著外界因素的干擾。所以本礦區(qū)地下水資料存在嚴(yán)重不足，礦山無法通過現(xiàn)有水文地質(zhì)資料對(duì)礦區(qū)地下水徑流特征進(jìn)行深入了解和掌握。

6.礦山地質(zhì)勘查中針對(duì)水文地質(zhì)問題應(yīng)采取的措施

(1)加大水文地質(zhì)勘查的重視力度

礦山應(yīng)當(dāng)加大對(duì)水文地質(zhì)條件和礦山地質(zhì)條件綜合勘查分析的重視力度，加大成本投入，礦山企業(yè)決策層必須要加大對(duì)水文地質(zhì)勘查工作的重視，要深刻意識(shí)到水文地質(zhì)條件與礦山地質(zhì)條件綜合勘查評(píng)估不足會(huì)導(dǎo)致安全事故和災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患。企業(yè)需要嚴(yán)格規(guī)范技術(shù)人員進(jìn)行水文地質(zhì)條件和礦山地質(zhì)條件的勘查工作，加大對(duì)勘查工作的人力和資金投入，這樣能夠提升水文地質(zhì)條件和礦山地質(zhì)條件綜合評(píng)估的準(zhǔn)確性，最大程度降低開采作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)幾率。

(2)積極引進(jìn)先進(jìn)的勘查技術(shù)

礦山企業(yè)應(yīng)當(dāng)緊跟時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)，積極引進(jìn)和推廣水文地質(zhì)條件和礦山地質(zhì)條件勘察的先進(jìn)技術(shù)并進(jìn)行改革創(chuàng)新，提升勘查工作的準(zhǔn)確性提升綜合評(píng)估效率和質(zhì)量。現(xiàn)階段較為常見的水文地質(zhì)條件和礦山地質(zhì)條件勘察技術(shù)主要有鉆孔電磁波透視測(cè)量、量測(cè)井法、γ射線找水法等。鉆孔電磁波透視法主要是采用鉆孔電磁波透視儀向鉆孔洞發(fā)射電磁波信號(hào)進(jìn)行深層巖溶的測(cè)量，這項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)?00m深的巖層進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量。量測(cè)井法采用相關(guān)的配套設(shè)備能夠?qū)Σ煌疃茹@孔的下橫截面縱向含水層進(jìn)行精準(zhǔn)的測(cè)量。γ射線找水法是應(yīng)用頻率較高的勘查技術(shù)，采用該項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)Φ叵滤畯搅鞯奶卣鬟M(jìn)行全面的了解并且掌握。

(3)加強(qiáng)對(duì)地下水的動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)分析

礦山開采過程中最為常見的水害事故為采空區(qū)積水以及地面塌陷，一旦出現(xiàn)這類問題會(huì)直接影響到礦山的正常開采甚至?xí)?dǎo)致安全事故的發(fā)生。因此礦山開采前需要對(duì)礦區(qū)進(jìn)行水文地質(zhì)條件和礦山地質(zhì)條件的綜合勘查，對(duì)地下水的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)和分析，制定具有針對(duì)性的防護(hù)措施，避免安全事故的發(fā)生。應(yīng)當(dāng)合理使用電磁勘探、地面物探等方法對(duì)礦區(qū)開采范圍的采空區(qū)積水情況進(jìn)行準(zhǔn)確的勘測(cè)。另外，對(duì)積水區(qū)域的水量、水位、水壓等參數(shù)進(jìn)行勘查并設(shè)置警戒線，提升礦山生產(chǎn)工作的安全性。

(4)規(guī)范操作流程，提高勘查專業(yè)性

為確保水文地質(zhì)條件和礦山地質(zhì)條件的綜合勘查評(píng)估工作能夠順利進(jìn)行，礦山應(yīng)當(dāng)在礦區(qū)開采前制定完善的礦山開采規(guī)范和操作流程，嚴(yán)格要求工作人員按照規(guī)章流程進(jìn)行操作。礦山的勘查技術(shù)人員也需要對(duì)礦區(qū)的水文地質(zhì)條件和礦山地質(zhì)條件相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入了解分析，對(duì)礦山開采造成的影響進(jìn)行深入分析，制定具有針對(duì)性的緊急事件應(yīng)對(duì)措施，確保開采工作平穩(wěn)高效。

7.結(jié)束語

綜上，在礦山的開采項(xiàng)目建設(shè)過程中水文地質(zhì)條件和礦山地質(zhì)的綜合評(píng)估是非常重要的工作內(nèi)容，能夠直接影響到工程的效率和質(zhì)量，企業(yè)應(yīng)當(dāng)加大對(duì)其的重視力度。甘肅地區(qū)的水文地質(zhì)條件與礦山地質(zhì)條件均較好，滿足礦山開采要求的同時(shí)也需要注意對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，避免對(duì)甘肅地區(qū)人民的生活和生產(chǎn)造成影響，積極帶動(dòng)我國的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，推動(dòng)礦產(chǎn)行業(yè)能夠穩(wěn)定持續(xù)地發(fā)展。