孟貴和

[摘要]礦山的開(kāi)釆工程使地下水原有的徑流途徑發(fā)生改變，從而對(duì)地下的水流系統(tǒng)造成一定影響，其最主要的表現(xiàn)形式是礦坑涌水。預(yù)測(cè)礦坑的涌水量，不僅是研究礦山開(kāi)采活動(dòng)對(duì)地下水流系統(tǒng)影響的基礎(chǔ)，同樣也是高效利用礦山水資源的基礎(chǔ)，預(yù)測(cè)礦坑涌水量的精度會(huì)對(duì)礦山的安全生產(chǎn)產(chǎn)生直接影響。因此，把礦坑涌水量預(yù)測(cè)作為基礎(chǔ)，開(kāi)展礦山地下開(kāi)采對(duì)地下水流影響的相關(guān)研究，有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值與理論意義。

[關(guān)鍵詞]地下開(kāi)采 地下水環(huán)境 礦坑涌水量 影響

[中圖分類(lèi)號(hào)] P641.7 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-8-332-1

1前言

地下開(kāi)采工程一般通過(guò)改變?cè)械叵滤畯搅魍緩蕉鴮?duì)地下水流系統(tǒng)產(chǎn)生影響，從而改變礦山地下水滲流場(chǎng)與水文地質(zhì)條件，這主要是由礦坑疏干排水造成的。礦井排水通常造成淺層地下水的水位下降，導(dǎo)致土地沙漠化，農(nóng)作物減產(chǎn)，破壞了原有水資源在自然環(huán)境下的動(dòng)態(tài)均衡，所以，預(yù)測(cè)礦坑涌水量，不單單是高效利用礦山水資源的基礎(chǔ)，同樣也是礦山開(kāi)采對(duì)地下水影響的研究基礎(chǔ)。把礦坑涌水量預(yù)測(cè)作為基礎(chǔ)， 開(kāi)展礦山地下開(kāi)采對(duì)地下水流影響的相關(guān)研究，不僅具有一定的理論意義，還具有一定的實(shí)用價(jià)值。

2礦坑涌水量預(yù)測(cè)

礦坑涌水量的多少是判定礦床水文地質(zhì)的復(fù)雜程度非常重要的指標(biāo)，同時(shí)，還是相關(guān)礦山設(shè)計(jì)部門(mén)確定防治水措施與排水設(shè)備的主要依據(jù)，在勘探與生產(chǎn)活動(dòng)當(dāng)中具有非常重要的意義。預(yù)測(cè)的礦坑涌水量如果偏大，將會(huì)造成礦山開(kāi)采停滯和開(kāi)采成本的增加；如果偏小，就可能會(huì)因防治水措施的不足而造成礦井突水事故，直接危害到生產(chǎn)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。所以，預(yù)測(cè)礦坑涌水量需要在查明水文地質(zhì)和區(qū)域地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際水文地質(zhì)條件采用具有代表性的數(shù)學(xué)模型和計(jì)算參數(shù)及計(jì)算方法，來(lái)提高預(yù)測(cè)結(jié)果的精度和可信度。

2.1礦坑涌水量預(yù)測(cè)——解析法

解析法預(yù)測(cè)礦坑涌水量主要是采取建立解析公式來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)，主要是依據(jù)地下水動(dòng)力學(xué)的相關(guān)原理，參考初始條件與邊界條件的不同模式設(shè)計(jì)出相對(duì)應(yīng)的地下水運(yùn)動(dòng)的模型，同時(shí)使用數(shù)學(xué)解析方法來(lái)進(jìn)行求解。解析法是比較傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)方法，它在預(yù)測(cè)礦坑涌水量等相關(guān)方面被廣泛應(yīng)用。

2.2礦坑涌水量預(yù)測(cè)——數(shù)值法

數(shù)值法將全部的研究區(qū)分成許多個(gè)近似均質(zhì)與形狀規(guī)則的單元體，使用合適的不同水文地質(zhì)參數(shù)賦值給所有的計(jì)算單元，將各個(gè)計(jì)算單元都集合成一體就可以表現(xiàn)出研究區(qū)域在水文地質(zhì)上的非均質(zhì)性與幾何上形狀的不規(guī)則。而針對(duì)非穩(wěn)定滲流問(wèn)題，還要把計(jì)算時(shí)段分成許多時(shí)段單元，時(shí)段單元的集合指的就是需要研究分析的總時(shí)間段。

3礦坑涌水對(duì)地下水流場(chǎng)影響分析

在天然狀態(tài)下的水文地質(zhì)單元內(nèi)，地下水運(yùn)動(dòng)的過(guò)程為排泄、補(bǔ)給和徑流。在地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件與土壤特性及地貌等等不改變的條件下，進(jìn)行補(bǔ)徑排循環(huán)。但是為了使礦山能夠進(jìn)行安全開(kāi)采，采礦活動(dòng)需要抽排出礦井涌水，即將在采場(chǎng)周?chē)鷮?duì)可以進(jìn)入井巷或是對(duì)井巷有威脅的地下水進(jìn)行有效疏干，使周?chē)牡叵滤幌陆担瑥亩仁共蓤?chǎng)周?chē)叵滤畡?dòng)力場(chǎng)產(chǎn)生影響，但在礦坑排水中礦坑涌水的水量大小占據(jù)非常大的決定作用，因此必須要進(jìn)行礦坑涌水的產(chǎn)生對(duì)附近地下水系統(tǒng)的影響進(jìn)行一系列的詳細(xì)分析。另外，大幅度下降的地下水位，會(huì)造成地下水在包氣帶中徑流途徑發(fā)生改變，從側(cè)向徑流變成了垂向徑流，從而對(duì)地表灌溉系數(shù)、地表基流量與土壤墑情造成非常不利的影響。

3.1對(duì)地下水資源影響分析

采礦活動(dòng)以及形成的礦坑涌水，將會(huì)讓地下水流場(chǎng)與地應(yīng)力場(chǎng)在一定范圍內(nèi)改變。進(jìn)行礦山開(kāi)采首先會(huì)對(duì)礦體裂隙含水巖組進(jìn)行破壞，隨著礦床排水與礦體大面積的釆空，將會(huì)造成礦體頂板巖體發(fā)生塌陷、變形、破碎和松動(dòng)，以及斷層裂隙的延伸加寬，從而形成冒落帶、垮落帶和移動(dòng)帶以及變形帶，導(dǎo)致采場(chǎng)周邊地應(yīng)力場(chǎng)的改變；伴隨礦坑涌水的不斷排出與采空區(qū)的形成，改變了原有的地下水流場(chǎng)，形成了地下水降落漏斗，在降落漏斗影響范圍內(nèi)，地下水流的運(yùn)動(dòng)速度變得更快，地下水的靜儲(chǔ)量驟減。

此外，地下水水位的大幅下降，讓局部飽水帶變成了包氣帶，將提高地下水滲流速度與水力坡度，并加大地下水的沖蝕能力，進(jìn)一步引起巖溶塌陷等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，從而影響和改變礦山所處的水文地質(zhì)條件。在對(duì)地下水進(jìn)行影響分析預(yù)測(cè)的時(shí)候，需要遵守“最大”的原則，并結(jié)合研究區(qū)的地表水發(fā)育現(xiàn)狀，以暫時(shí)不對(duì)地表水的補(bǔ)給進(jìn)行綜合考慮。

3.2對(duì)地表水資源影響分析

礦山開(kāi)采活動(dòng)對(duì)地表水資源的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一，破壞了流域水文下墊面，伴隨礦井的持續(xù)開(kāi)拓，不斷擴(kuò)大采空塌陷區(qū)，將造成礦體裂隙含水巖組的水位大幅下降，和潛水自由水面的蒸發(fā)下降，及降低水土的保持能力；第二，地表的基流減少，在礦山進(jìn)行基建之后，因?yàn)榈V床需要進(jìn)行生產(chǎn)排水，會(huì)導(dǎo)致礦床頂板以上的一些含水巖組的疏干與破壞，大大減少地下水儲(chǔ)水空間，造成地下水的調(diào)儲(chǔ)能力下降，這將會(huì)對(duì)地表產(chǎn)匯流機(jī)制產(chǎn)生影響。

3.3對(duì)土壤與農(nóng)林灌溉用水影響分析

礦坑涌水對(duì)土壤造成的影響主要體現(xiàn)在：土壤的結(jié)構(gòu)變松，土壤的侵蝕程度增加，土地的生產(chǎn)能力下降。礦坑涌水造成淺層地下水的水位大幅下降，而地表降水補(bǔ)給比較強(qiáng)烈，因此礦坑涌水一般不會(huì)對(duì)區(qū)內(nèi)的農(nóng)作物正常生長(zhǎng)產(chǎn)生較大影響，不過(guò)會(huì)使農(nóng)田耕作的灌溉強(qiáng)度增大。

4結(jié)論

受到褶皺與斷裂等地質(zhì)構(gòu)造的影響，礦山涌水形成的水文地條件較為復(fù)雜，同時(shí)礦坑涌水一般是大降深疏干排水，因此本文對(duì)礦山開(kāi)釆活動(dòng)對(duì)地下水水資源產(chǎn)生的影響進(jìn)行深入分析，最后認(rèn)識(shí)到礦山地下開(kāi)釆會(huì)造成采場(chǎng)周?chē)畮r組水位的降低，也會(huì)造成孔隙潛水越流補(bǔ)給的增加，和孔隙潛水位的大幅降低甚至疏干，以及降低土壤的保墑能力，增大農(nóng)田耕作灌溉的強(qiáng)度，和降低潛水自由水面和水土的保持能力，以及減少地表的基流，從而影響地表產(chǎn)匯流機(jī)制。

參考文獻(xiàn)

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