礦山地質(zhì)勘查設(shè)計(jì)與施工中水文地質(zhì)問(wèn)題探析

陳華偉

（廣東省地質(zhì)局第九地質(zhì)大隊(duì)，廣東 東莞 523063）

水文地質(zhì)問(wèn)題是礦山開采中必須要考慮到的因素，地下環(huán)境中水流的分布和流向規(guī)律會(huì)直接影響到礦山巖土層的特性，如何在惡劣的地下水文環(huán)境中設(shè)計(jì)安全的井下作業(yè)，保障設(shè)備和施工人員安全，在采礦中是必不可少的關(guān)鍵點(diǎn)，隨著勘探技術(shù)的發(fā)展，對(duì)地下水文結(jié)構(gòu)條件的調(diào)查與研究工作也越來(lái)越專業(yè)化，先進(jìn)的勘探設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)地下水系監(jiān)控的智能化與動(dòng)態(tài)化，而礦業(yè)企業(yè)逐步加強(qiáng)了對(duì)水文地質(zhì)的重視。

1 水文地質(zhì)的分類

礦山的開采行為是勞動(dòng)力密集、資金投入大的工程項(xiàng)目，工程成本耗資多、安全風(fēng)險(xiǎn)高，要想實(shí)現(xiàn)成功的開采，前期充分的準(zhǔn)備工作必不可少，而礦山的勘探與設(shè)計(jì)，要求對(duì)礦山的地下資源分布情況、礦物集中儲(chǔ)存層、巖土層結(jié)構(gòu)、地下水文特征進(jìn)行充分調(diào)查了解，只有將地下情況了解清楚，才能有針對(duì)性的對(duì)水害進(jìn)行防治，將對(duì)開采的不利影響降到最低，保障施工環(huán)境的安全，提高地上建筑的質(zhì)量[1]。

根據(jù)工程的要求，首先需要查明的是施工現(xiàn)場(chǎng)所處的區(qū)域自然環(huán)境條件，當(dāng)?shù)氐淖匀粴夂驐l件、降水量、空氣濕度等，地貌特征需要勘查施工現(xiàn)場(chǎng)周邊區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，包括周圍的水系、河流、湖泊，植被分布情況，高原或者平原等海拔高度地質(zhì)地貌特征，巖土層的埋藏分布特征、巖土層分類等情況。

地下水系的流向、排泄、補(bǔ)給等情況受到地面降水量、周邊湖泊河流、土壤吸水儲(chǔ)水能力、地殼運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)等多方面因素的影響，因此綜合分析地下區(qū)域土層的含水吸水性質(zhì)、巖土層的結(jié)構(gòu)構(gòu)成、井下的平均涌水量、地表的降水量等各種因素，可以將地下水文環(huán)境分為以下三類：第一類：屬于地下水文環(huán)境較為穩(wěn)定的類型，多年來(lái)降水量、地下水系的補(bǔ)給、排泄、流向走勢(shì)等因素已經(jīng)形成了一定的規(guī)律，地下水文環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，出現(xiàn)大面積涌水或者突發(fā)變化的可能性很低，因此這樣的地下環(huán)境是可以進(jìn)行正常的礦物開采工作的，并且能夠根據(jù)地下水系的規(guī)律采取有效、適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)防治水害。第二類：屬于開采難度屬于稍有難度的類型，地下水系的變化較為活躍，需要對(duì)地下水文進(jìn)行一定的長(zhǎng)期跟進(jìn)調(diào)查，并且進(jìn)行一系列的長(zhǎng)期觀測(cè)，才能夠進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)可控的采礦作業(yè)，對(duì)于此類地下水文環(huán)境，首先要做的是盡量采取措施降低采礦行為對(duì)地下水系的影響，起到減少干擾的效果，并且對(duì)水文環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，避免不可預(yù)知的災(zāi)害。第三類：屬于地下水文環(huán)境較為復(fù)雜的類型，需要根據(jù)采礦的需要和礦井的地質(zhì)條件與特點(diǎn)，結(jié)合地下水流環(huán)境對(duì)礦下結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面系統(tǒng)的調(diào)查，建立起地下、地面雙位立體的勘查網(wǎng)絡(luò)，做到定點(diǎn)監(jiān)控的長(zhǎng)期調(diào)研，完善井下的地質(zhì)條件資料，安排長(zhǎng)期監(jiān)控動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的網(wǎng)絡(luò)，在長(zhǎng)期的觀察下才能夠總結(jié)摸索出地下水文一定的規(guī)律，并且根據(jù)總結(jié)出的規(guī)律設(shè)計(jì)合適的采礦方案[2]。

2 地下水文地質(zhì)勘探中的主要問(wèn)題

地下水位上升到潛水層，那么就會(huì)引起各類安全隱患，首先會(huì)造成潛水層各巖土層及地基巖土層軟化，造成各巖土層的含水吸水量增加，巖土層的結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期吸水的情況下不斷軟化，致導(dǎo)巖土層力學(xué)強(qiáng)度降低，地基在這樣的環(huán)境中日積月累的受到的不利影響，會(huì)造成地面建筑主體的差異沉降甚至有壓縮變形的危害，危及建筑物的穩(wěn)定性，甚至?xí)斐山ㄖ锊痪鶆虺两?、出現(xiàn)裂縫、塌陷等事故。

地下水位的下降，也會(huì)對(duì)建筑工程施工造成很大的影響，首先是地下水位的下降，致導(dǎo)巖土層荷載發(fā)生改變，所承受的應(yīng)力就會(huì)增加或者減小，地下水位形成的空隙會(huì)造成巖土層的下沉、塌陷來(lái)填補(bǔ)孔隙，如果土質(zhì)不均勻或者地下水位的下降不均勻，那么很有可能造成建筑物差異沉降、壓縮變形的嚴(yán)重后果，甚至是地面出現(xiàn)的塌陷或者裂縫，對(duì)建筑物和人員存在安全隱患；其次是地下水位的下降，對(duì)采用木樁加固處理的建筑地基中木樁的影響也是很大的，木樁在長(zhǎng)期的水泡環(huán)境中，會(huì)導(dǎo)致腐爛變形，強(qiáng)度變低，導(dǎo)致地基的損壞，而且地下水位的下降，會(huì)使得土壤中的含鹽層發(fā)生改變，而鹽類溶液很容易對(duì)土壤造成侵蝕，造成鹽堿化，改變土壤層的性質(zhì)，造成的危害與污染是很嚴(yán)重的，而且土壤中的水突然增加，會(huì)造成巖土的膨脹，甚至有的時(shí)候造成地裂等嚴(yán)重后果。

地下水文環(huán)境很容易受到采礦行為的影響，造成的后果還有巖土層變形、滑坡、采空區(qū)塌陷、坑內(nèi)巖爆等問(wèn)題。其中礦山地面的塌陷屬于嚴(yán)重的安全責(zé)任事故，在煤礦的采空區(qū)，由于開采作業(yè)對(duì)地下的煤層進(jìn)行了采掘，造成地下結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了空隙層，如果在礦井內(nèi)保留的礦柱不夠或者地下環(huán)境突發(fā)變化，或者礦柱由于種種原因受到地下水害的影響支撐力下降，就會(huì)造成地面塌陷，甚至危害到財(cái)產(chǎn)和人員的安全，特別是那些處于平原的礦區(qū)，開采作業(yè)后的善后工作不到位或者地下水文環(huán)境的突發(fā)變化，造成地面塌陷的情況較為常見；坑內(nèi)巖爆的問(wèn)題也屬于較為嚴(yán)重的災(zāi)害，首先是采礦造成地下結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)異動(dòng)的空隙層與自由區(qū)，此類空隙層造成地下結(jié)構(gòu)中礦坑的周邊與圍巖所承受的巖石的應(yīng)力被突然釋放，這種突然的地下結(jié)構(gòu)變化，造成巖石被強(qiáng)烈擠壓而碎裂成碎塊，并噴射進(jìn)入礦坑內(nèi)，造成礦坑內(nèi)的安全事故甚至人員傷亡；其次不當(dāng)?shù)拈_采行為可能造成的危害還有滑坡、采礦誘發(fā)的地震、巖石坍塌等。

3 解決策略

首先要采取多方面的措施對(duì)地下水文環(huán)境進(jìn)行全面描述，使地下結(jié)構(gòu)清晰地展現(xiàn)，明確化地表示，才能夠采取一定的有效措施來(lái)防治水害。其次是勘查活動(dòng)的科學(xué)性，需要仔細(xì)評(píng)估礦石開采行為對(duì)地下水文地質(zhì)的影響，對(duì)巖土層的影響也要建立在科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，這樣才能有利于地下水文問(wèn)題的解決?？茖W(xué)運(yùn)用先進(jìn)的3S技術(shù)，對(duì)礦山的地上地下空間信息進(jìn)行全面搜集，對(duì)空間環(huán)境中的異常變化提前知曉，同時(shí)對(duì)礦區(qū)的地層結(jié)構(gòu)變化、開采行為對(duì)周邊巖土層的影響做到定期實(shí)時(shí)監(jiān)控，分析并預(yù)警可能發(fā)生的災(zāi)害，有助于施工人員及時(shí)掌握地下信息。最后，需要強(qiáng)化地下勘查的技術(shù)含量，引入先進(jìn)的勘查裝置與專業(yè)設(shè)備來(lái)進(jìn)行勘查，通過(guò)模擬巖土的水理性質(zhì)和水流對(duì)于巖土的影響，來(lái)預(yù)測(cè)分析巖土層的變化，只有這樣的理論模擬，才能充分考慮到現(xiàn)實(shí)的種種問(wèn)題，突破環(huán)境的局限，解決實(shí)際問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

受到施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境限制、技術(shù)限制、地下水文環(huán)境的復(fù)雜多樣性等多方面的限制所影響，實(shí)際勘探操作中，水文地質(zhì)問(wèn)題的勘查工作困難重重，很容易造成數(shù)據(jù)的不精確，因此會(huì)造成早期的地質(zhì)資料同實(shí)際情況存在誤差，礦產(chǎn)資源的開采難度陡然增大，因此在實(shí)際施工中，需要充分發(fā)揮施工隊(duì)伍的靈動(dòng)性和協(xié)調(diào)機(jī)制，充分積累以往經(jīng)驗(yàn)，從之前的項(xiàng)目中吸取教訓(xùn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏洞并調(diào)整作業(yè)方式，做好水害防治工作。