矿山排水对地质环境的影响分析

李明轩，张 威

（六盘水师范学院 化学与材料工程学院，贵州 六盘水 553004）

改革开放后，我国国民生产总值飞速增长，生产力得到极大提高，在这种情况下，对矿产资源的需求量也在不断增长。矿产资源在国家发展中占有重要地位，它关系着人类社会的发展和进步。中国人口众多，经济发展迅速，对矿产资源的需求日渐增大，因而为满足社会发展需要，势必会加大矿产资源开采量。近几年，随着开采深度的增加，经常会遇到地下水上涌的情况，给开采带来一定的难度，影响开采效率。

在此情况下，开采人员经常会进行矿山排水工作。但是矿山排水在给人们消除开采障碍的同时，也带来了一些隐性风险。地下水是矿山周围地质构造中重要组成部分之一，人们对其进行处理之后，必然会打破其平衡状态，影响周围的地质环境，为工作人员带来一定的威胁，极易出现山体崩塌、地面塌陷、地面沉降等[1]。本文以某市矿山为例，探讨其在排水后对其周围的地质环境造成的影响，以期减少矿山开采风险。

1 充水水源

某市的矿山位于盆地地形的边缘处，充水水源组成有以下几种类型：孔隙水、地层裂隙水、裂隙岩溶水以及地表水等。孔隙水主要接受大气降雨和河流的补给，东西流向，可以与断层、裂隙或地层，特别是地层夹层碳酸盐岩与矿区发生水力联系[2]。地层裂隙水主要接受凝结水补给，流向不固定，主要沿着岩石裂缝四处流散。隙岩溶水与孔隙水一样，都接受大气降雨的补给，向北部矿区方向径流。地表水与孔隙水连接，因此主要接受孔隙水的间接补给[3]。

该矿区的矿产资源主要储存在矿山背斜两翼燕山期岩浆岩与奥陶纪碳酸盐类岩石接触带附近，因而裂隙岩溶水是主要的充水水源。

2 矿山地区水质特征

对该矿山周边地区坑水进行化学成分检验，把矿山分成四组，分别为矿山1、矿山2、矿山3以及矿山4，进行四个矿山的化学成分硬度对比分析，其总硬度值分别为465.53mg/L、499.81mg/L、555.81mg/L、579.78mg/L。如表1。

表1 某矿区矿坑水主要检出化学成分（mg/L）

该矿区主周围布满大量的石灰岩，因而岩石松散，地质构造较差，特别是靠近矿产资源储存区域的水质就更差，再加上人工开采，必然会造成一定的生产污染。从表1中可知，其中的SO42-、总硬度、F-等化学组分都比较高，其余的都很低。因此可以看出无机盐为该矿区矿坑水的主要污染成分[4-6]。

3 矿山排水对地质环境的影响

3.1 阻断矿山地区地下水动力

矿山排水是指排除矿山涌水的方法，具有高强度、大降深、强烈疏干的特点。矿山排水具有两面性，一方面会帮助人们排除开采障碍，避免出现因大量地下水或降雨淹没开采矿道，为开采工作带来不便。另一方面，矿山排水在把地下水排出后，地下水位必然下降，会对矿山周围的地质环境造成危害。现阶段，我国大部分矿山开采深度比较大，再加上较大厚度的地层阻隔，导致孔隙水与裂隙水连接断裂，因此前者对后者的补给很难跟上，从而导致中空的岩层或岩石裂缝缺少水资源的支撑，经常发生塌陷现象，对地下水动力场产生影响。

3.2 引起矿山地区地表塌陷

在对该矿区的调查中发现，在2000年时，大气降水量增加，地下水位上涨，为保证开采工作的正常进行，对其进行了矿山排水，当时的抽水量为23145m3/d，在排水过后，对其水位进行了测量，发现降低了20多米。在这之后，导致大约20多处的岩溶塌陷。之后的几年间，只要对矿山进行大规模的排水，之后必然会产生一定的岩溶塌陷地质灾害。到目前为止，塌陷已经达到将近100处，塌陷总面积达到了5 507m3左右。图1为2001～2004年岩溶塌陷数量和坍塌面积变化情况。从图中可以看出，数量和面积都呈现增长趋势，并没有缓解的情况，为工作人员的安全带来巨大的威胁[7]。

图1 2000～2004年岩溶塌陷数量和坍塌面积变化情况

3.3 污染矿山周围地区地质

表2 矿区周围地区地质状况(mg/L)

从表2可以看出，在进行矿山排水后，对周围的地质造成了一定的影响。由表1可知矿坑中的水化学成分中有SO42-，且含量较高。

在把包含SO42-成分的矿坑水排放到别处之后，通过地表渗透，矿坑水就进入了该区域的土壤和地下水之中，影响了某地的土壤质量和地下水质量，且这种影响具有长久性，在很长一段时间内，该地的土壤都会处在被污染的状态中，很难通过自然的自我调节能力恢复过来。

3.4 矿山排水引发矿山地质灾害

矿山大量抽水，导致矿区地质发生坍塌，17处矿区塌陷，水位降深68.74M，由于地下水资源开采及矿山企业的长期采、排矿山溶水，水位波动，逐年下降，到目前为止，矿山累计发生塌陷达84处，总面积为3507.02m³。

矿坑排水量的水质以高SO42-为特征，各个矿区的SO42-元素含量在203.48～480.69mg/L之间。矿坑水通过渗透补给或农田灌溉的方式影响地下水水质，使地下水中SO42-增高。矿区附近矿坑水测点SO42-含量明显高于全区平均值，且集中分布。矿区外围34个检测点SO42-的平均含量为181.47mg/L，且矿区附近7处监测点SO42-含量为293.11mg/L，是前者的1.61倍。矿坑水是区内SO42-污染是主要污染源，因此对矿范围内的高SO42-孔隙水检测点的集中检测分布，可认为是矿坑排水影响的结果[8,9]。矿区中其中SO42-含量大于250mg/L的孔隙水面积26.88km2/L，SO42-含量大于300mg/L矿区面积。通过数据分析，该矿区如果长期得不到很好的排水治理，就会就矿山及周边地区带来地质灾害，更会带来严重的经济损失。所以，及时加强矿区排水防护措施，拟定合理的防水方案并加以实施，这样才能保障矿山周围，以及地下水环境的污染防治。

4 结语

综上所述，经济的发展和人口的增多，必然会加大对矿产资源的需求量。因而近几年，随着的开采深度的不断增加，经常会出现地下水涌出，摧毁矿道的问题，所以为不影响矿山开采工作，矿山排水是解决这一问题主要途径之一。但是矿山排水具有两面性，在解决问题的同时，也产生了一系列新的问题，例如破坏地下水循环、造成地表塌陷、污染周围地质等。

这些危害不仅会对矿山周围的地质产生严重的破坏，还对矿山开采人员的生命安全造成威胁，因此在矿山排水工作完成后，相关人员也要同时做好安全防御工作，为工作人员的人身安全提供保证。这有利于实现矿产开采的可持续发展，有利于构建以人为本的社会主义和谐社会。

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