矿山地质勘查及水文地质防治措施

摘要：为做好水文地质灾害的安全防治工作，创设安全有序的作业环境，同时提升矿山地质勘查工作成效，助力社会主义现代化建设，对矿山地质勘查中的水文地质问题进行分析，在了解水文地质灾害产生原因的基础上，提出切实可行的措施。

关键词：水文地质；地质灾害；矿山地质勘查；地下水位；勘查技术

矿山地质勘查同后期工程建设和矿产资源开发存在密切联系，如果矿山地质勘查工作不到位、施工区域相关信息收集不全面，会为后续工作开展埋下安全隐患，诱发地质灾害，不仅威胁到矿山作业人员的人身安全，也会对周围环境产生较大的破坏。矿山地区之所以会出现地质灾害，主要受自然因素和人为因素影响，导致地下水位流动变化，进而使得作业区域水文地质环境发生了不同程度的变化。因此，在矿山地质勘查中，应该充分预测和观测作业区域实际情况，有侧重性地把握水文地质问题，摸索水文地质变化规律，制定合理有效的地质灾害防治措施，以便于创设安全的作业环境，保障作业人员和周边居民的生命财产安全，为后续工程建设和矿产开采提供支持。

1水文地质相关概述

水文地质是矿山地质勘查的重点内容，做好矿山水文地质勘查工作有助于实现地下水资源的合理控制，减少后期作业中出现的不稳定因素带来的影响，消除安全隐患。矿山地质勘查属于地质工程，在后期矿山开采中不可避免地会改变自然条件、矿层和地下水运动等情况，这都将在不同程度上影响后续矿产开采工作的开展[1]。在矿山地质勘查工作中，部分单位仅仅对地下水资源储备和分布情况进行简单了解，却未能深入分析可能出现的地质灾害问题，缺少有效的防控措施，这将会威胁到矿山开采安全，造成不可估量的损失[2]。由于矿山开采资金投入大、劳动力密集，在可带来巨大收益的同时，也伴随着诸多安全风险，如何保障开采的安全性，做好前期的准备工作尤为必要[3]。矿山的勘查和设计，主要是了解矿物集中储存层、岩层结构和地下水稳特征等情况，在掌握地下水实际情况的基础上，制定有效的水文地质灾害防治措施，从而将风险系数降到最低，全面保障作业过程安全。结合工程要求，首先是对作业区域的自然环境条件进行勘查，包括气候、空气湿度以及降水量等；同时勘查施工周边区域地层结构，包括湖泊、河流以及植被的分布情况；对于平原或高原区域，则需要了解岩土层分类和埋藏分布等一系列情况。地下水系流向和补给等情况主要受周边河流湖泊、地面降水量、土壤吸水量以及地壳运动等因素影响，所以需要深入分析区域内地层含水量、岩土结构、地表降水量情况，以获取相对全面的信息[4]。就地下水稳环境分类来看，主要表现在以下几类：其一，地下水文环境相对比较稳定，在长期的地下水系和降水量补给以及排泄和流向走势等因素作用下，基本已经形成了一定规律，大面积用水的可能性不高，因此适合进行矿物开采[5]；其二，开采具有一定难度，地下水活跃，通过长期调查分析和观测，实现采矿作业过程中的安全风险管控，此类情况下，应尽可能减少采矿行为对地下水系造成的不良影响和干扰，实时监控水文环境，将可能出现的损害降到最低；其三，地下水文环境较为复杂，应充分契合采矿区域地质条件，充分调查了解矿井结构，在此基础上形成立体化的勘探网络，并通过定点监控来优化完善地质条件资料，在现代化信息技术支持下建立长期动态监测网络，通过长期监测来总结和摸索地下水稳规律，从而制定切实可行的采矿方案[6]。

2水文地质问题对采矿工程的影响

采矿作业前，通过充分勘查了解区域水文地质情况，为保证后续活动的安全、有序奠定基础。水文地质对采矿工程的影响较大，由于开采过程中水温和水压等因素变化，可能引发安全事故。矿山水文地质表现多样，主要表现在水温下降、上升或是频繁升降，如果水位控制不当可能会对地质工程带来不同程度的损坏，加剧矿山地质变性。在地质工程施工中，受外部作用力影响会导致水文地质动力平衡条件发生变化，从而埋下安全隐患[7]，如基坑流沙和突涌等问题，均在不同程度上影响着采矿作业活动的顺利进行，因此需要予以高度重视。

3水文地质问题分析

3.1水文地质勘查落实不到位

在矿山地质勘查工作中，需要相关人员对勘查落实情况予以高度重视，依据制度和规范进行操作，但实际上却存在很多漏洞和不足，具体有：划分含水层与分断层时，缺少全面、真实的勘查数据提供支持，更多的是依据勘查人员自身经验进行划分，影响了划分的合理性；地下水动态预测分析能力不足，仅仅是对水位和水量进行勘查，缺失对影响的分析，在一定程度上威胁到岩体工程稳定性和安全性，易诱发较为严重的安全事故[8]。

3.2松散对基层的不良影响

矿山地质勘查中，地质灾害发生后，伴随出现的松散堆积情况较为严峻，表现在砂土碎石、粉质黏土混合物厚度在1~3m范围内，结构可能存在松散情况。一旦遇到水则会降低结构整体抗剪力，导致稳定性不足，大大增加滑动几率。在矿区地质条件中，矿区的地质灾害发生几率较高，存在平整情况，有部分矿区的坡度甚至达到了42°，对于此类情况，沙层滑动、崩塌事故出现的几率会大大增加[9]。

3.3地下水位异变

矿山开采中受到扰动会破坏地层结构，使地下水位发生变化，产生不可估量的后果。地下水位异变诱发的灾害主要有三种：水土流失主要是指在矿产资源开采中，会有大量渣土松散堆积物，孔隙度大、结构疏松，受水因素影响出现位移滑动，进而出现水土流失情况；矿坑吐水是指地下水位突然变化，导致矿坑中进水，诱发较为严重的矿山地质灾害，此类灾害规模大，具有突发性特点，所产生的后果十分严重；坑内泳浆则属于矿坑突水产生的伴随灾害，危害较大，可能突破隔水层，导致大量泥沙和岩屑进入到矿坑而诱发地质灾害事故[10]。

4水文地质因素引发的灾害

地下水位变化诱发水文地质灾害，地下水埋深越深，水压越高，需维持水压和气压平衡，地下水从补给区朝着排泄区流动，水压超出一定标准后则会呈现升高和下降两种波动。究其根本，土壤密度变化导致了地下水水压变化，土壤中的矿物质无法给微生物提供安全的环境，进而增加了山体滑坡、崩塌和土地沉降等安全问题。对于此类问题，要想有效解决水压波动情况，还需要利用人工手段进行针对性处理，以改善矿山内部土壤条件，实现内外压力平衡[11]。因此，在对矿山水文地质情况进行勘查时，需要先确定水文地质勘查难度等级，在相对简单的水文地质环境中，可能引发灾害的概率较小，但在复杂程度较高的水文地质勘查活动中，应密切关注地下水位和地下水压的变化。

4.1地下水位变化引发的灾害

在无重大地质运动的自然情况下，地下水的水层结构分布、水流方向都会保持在相对稳定的状态。但当地下水所处地理环境发生变化时，可能会对地下水的水层分布状态造成影响，进而引发水文地质灾害。如图1所示，常规情况下地下水是通过地上水系进行补给，若地表水发生异常增量情况，地下水层中承压水总量增多，各层水和潜水水位都会受承压水总量变化的影响而发生水位上升情况潜水水位过高会直接加大矿体土壤与水体的接触面积，加快土地盐碱化速度，同时矿山土壤中矿物元素被稀释，矿产资源总量减少，影响矿山开采量。若矿山土壤湿度过大，会直接削弱土壤黏性，导致矿山土壤结构松散，极有可能在地质勘查或矿产资源开采过程中发生山体滑坡、矿洞坍塌等不良现象，严重威胁工作人员的生命安全。此外，健康的地下水水层结构应不断得到来自补给区的水体补充，但当矿山环境水文地质条件较为复杂时，部分矿山山体补给区水层被宽体碎片堵塞，导致地下水层结构未能得到稳定的水体补给，地下水经排泄区不断排出后，矿山中地下水水位不断降低，也会引发山体坍塌、滑坡等地质灾害。若矿山地下水水位存在频繁升降情况，会使土体在短时间内频繁发生涨缩，也可能造成地下矿洞的裂纹、坍塌等不良现象。

4.2地下水水压变化引发的地质灾害

地下水水压大小会直接受到水面与上层土壤高程比的影响，地下水深度越大，水压越高。但水流从补给区流动到承压区的过程中，水波的流动会平衡地下水水压和大气压之间的关系，若地下水水压比的波动区间更高，则地下水会在水压的作用下发生上升或下降。引发地下水水压波动的原因较为复杂，如人类过度开采地下水资源、自然地质活动、气候变化等因素都会引发地下水水压上升现象，短期大量降雨、地震、过渡灌溉等因素则会引发地下水水压下降现象。水压的波动不仅会加快土地盐碱化速度、削弱土层承载力、破坏土壤结构、腐蚀建筑物，还会引发泥石流、山体塌陷、地下水枯竭等多种地质灾害。

5水文地质灾害防治有效措施

对于目前矿山地质勘查中的水文地质灾害问题，需要积极转变理念来制定合理的防治措施，并在具体作业中予以应用，可以有效减少人员和财产损失，从而创设安全的作业环境。

5.1加强人为因素的防控

自然因素所产生的水文地质灾害多是无法逆转的，但人为因素所导致的水文地质灾害是可以规避的，也是水文地质灾害防治的重要内容，需要予以高度重视。因此，应做好矿山区域的环境绿化工作，适当地增加绿色植被的覆盖面积，以起到涵养水源、防风固沙的作用，对于保护施工区域水文环境也具有积极作用。矿山单位要加强污水治理，选择合理措施来处置污水，避免将未经处理工业污水的随意排放到河流湖泊中，否则污染物会顺着河流进入到地下水，造成矿山区域地下水系受到污染。被污染的水资源中有大量重金属物质会侵蚀土壤环境，易诱发不可估量的地质灾害[12]。通过矿山地质勘查来收集相关数据信息，绘制较为全面、合理的施工图，依据施工图规范挖掘作业，在可提升作业效率的同时，规避对矿山周围环境产生的破坏和污染。此外，还要避免地下水资源过度开采，否则会导致水文地质环境发生变化，致使后期水文地质灾害发生几率大大增加。扩大教育宣传，增强人们的环境保护意识，对于违法、违规行为实施针对性处置[13]。

5.2加强水文地质环境实时监测

基于现代化信息技术，加强水文地质环境的实时监测，收集相关数据信息进行处理分析，以便于编制合理的防控预案。水文地质灾害多是突发的，因此需要专职部门通过矿山地质勘查来了解采矿区域水文地质情况，做好实时监测工作，确保水文地质变化始终在可控范围内。充分根据实际情况，观察矿山降雨量，一旦超出预警值则要做好疏通和管理工作，从而规避矿山崩塌事故的出现。对于地质条件相对简单的矿山，则要注重坍塌事故的预防，并设立合理的监测机构，编制完善的水文地质监测制度，以指导后续作业活动的规范有序进行[14]。

5.3建立应急救援队伍

为了在出现安全事故后，可以第一时间组织相关人员进行营救，将损失降到最低，维护人员的生命财产安全[15]，应聘请和培养专门的应急救援队伍，除了救生员和管理人员外，还要配备一定数量的医护人员，以对受伤人员进行第一时间的医疗救治，避免人员由于伤势过重致残、死亡。工作人员需要严格遵循工作流程开展工作，规范勘查环节，合理收集及分析数据，提升矿山地质勘查工作有效性。

5.4积极引进前沿技术手段

科技不断创新发展，积极引入新技术、新设备到矿山地质勘查工作中显得尤为必要。矿山的水文地质问题类型多样，也在无形中威胁着勘查人员人身安全，因此需要充分勘查地下水情况，发挥地理信息系统、遥感技术、数字化技术等优势，以适应多种恶劣环境矿山地质勘查需要，提升勘查工作有效性，同时为后续水文地质灾害防控提供支持[16]。例如，地震勘探技术主要依据工矿区地下介质的弹性及密度差异进行勘探，利用地震波传输和接收来分析，从而全面了解矿层性质，对于后续矿山开采有着积极作用。高密度电阻率法则属于一种新型的勘探技术，主要是依据岩石介质导电特性设立电流场，以维护电流场稳定，并全方位研究电流场分布情况，通过合理预测和判断来保障勘探工作质量。

6结语

矿山地质勘查工作专业性较强，涉及到诸多环节，因此需组建一支高素质的矿山地质勘查队伍。遵循勘查制度和流程，灵活运用前沿的勘查技术来分析水文地质问题，并针对可能出现的水文地质灾害编制合理的防控方案，将安全事故降效率到最低，从而创设安全的矿山作业环境。

参考文献

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[4]李杰.探讨矿山地质勘查中的水文地质危害分析及对策[J].中国金属通报，2021（4）：177-178.

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[9]宋凯，张航，王旭峰，等.矿山地质勘查中水工环地质问题预测及措施研究[J].世界有色金属，2020（21）：123-124.

[10]陈小钢.矿山地质勘查工作对地质结构及地质安全的影响[J].世界有色金属，2020（16）：102-103.

作者：黄庆倡 单位：贵州省有色金属和核工业地质勘查局五总队