矿山水文地质类型对地下矿产开采的影响

陈玉昌

（安徽省地矿局第一水文工程地质勘察院，安徽 蚌埠 233000）

矿山开采安全问题一直是限制矿山资源利用效率的重要制约因素，也是严重危及井下采矿工人生命安全的最直接的安全隐患。我国是资源需求大国，对矿产资源的开发利用提出了较高的要求，为满足社会市场的基本需求，必需进行较大规模的开采活动[1]。矿山开采环境是极其复杂的，不仅可能面临采空区域上覆岩层形变引起的岩爆、塌陷等事故，还可能出现因地下水而造成的突水、冒水等，而后者主要与矿山所在区域水文地质条件关系密切。因此，加强矿山水文地质类型的研究工作，有助于降低地下矿产开采的危险度。

1 矿山水文地质类型的划分

矿山水文地质类型的划分原则不同，所划分的类型也存在差异，一般按照矿山充水类型和矿山水文地质复杂程度划分。

1.1 矿山充水类型划分

矿山充水类型划分是根据地质勘查结果，根据地下水赋存条件的差异进行划分，常见的有以下6种类型：①孔隙型地下水，该类地下水是矿山中常见的组成类型，地下水常赋存于密集的孔隙中；②岩溶型地下水，主要发育在碳酸盐岩广布的区域，及地下水主要赋存于溶洞及溶蚀裂隙中；③裂隙型地下水，主要与矿区导水构造关系密切，地下水赋存于构造破碎带、节理、裂隙中；④地表型水体，主要指的是地表湖泊等通过水体的下渗作用补给深部地下水，开矿过程中可能引发大量水体的影响[2]；⑤老空水型，这是在开采过程中不按照设计严格进行采矿活动所致；⑥混合型，矿山充水因素较为复杂，为上述多种类型的混合，该类矿山水文地质条件复杂，对开采活动影响较大。

1.2 按照水文地质条件复杂程度划分

根据矿山水文地质条件的复杂程度划分矿山水文地质类型是常用的方法，在水文地质条件勘查过程中，根据充水因素等综合分析，可划分4种类型：①简单型，指的是地质条件和水文地质条件均较为简单，充水因素单一，对矿山开采影响较小或者容易消除影响的地下水类型；②中等型，一般指的是矿山充水因素存在一定的复杂性，矿床的充水因素可能存在多方面的来源，在确定的范围内容易勘查的地下水类型；③复杂型，指的是地质条件和水文地质条件都较复杂，局昂山充水因素多，勘查难度较大，无法对深部进行准确了解的地下水类型；④极复杂型，矿山地下水含水量大，来源补给途径多，矿山开采存在一定的危险性，极易造成突水、坍塌等现象。

2 水文地质类型对地下矿产开采的影响

水文地质类型对地下矿产开采的影响主要体现在地下水方面，这是由于水文地质类型是反映不同复杂程度、不同特征的地下水状况。因此，本文主要论述水文地质类型中的承压水、潜水和上层滞水对矿产资源开采的影响。

2.1 地下水压力引起矿山岩层危害

地下水指的是赋存于地下一定深度范围内的水体。因此，地下水一般具有承压特征（潜水除外），处于相对稳定的两个相对隔水层之间。在外界条件未发现明显改变的状态下，上覆岩层对地下水的静压力和地下水的承压力是相互平衡的，即一般不会出现动压力变化。当进行采矿活动时，随着上覆岩层逐渐剥落，使得地下水的静压力明显改变，这就使得局部区域的地下水承压力大于上覆岩层的静压力，导致局部地下水压力相对突然增大而出现安全事故。

若在采矿平硐内存在较多的粉土层，则可能出现流砂现象，造成粉土层的形变、位移等。此外，若开采平硐与地下含水层比较靠近时，由于地下水的压力相对增大，可能引发地下水压爆围岩而发生突水等现象[3]。因此，在进行矿山水文地质调查过程中，要确定充水因素是否为承压水，并且要查明承压含水层的空间位置，防治突水等问题的出现。

2.2 地下水水位变化对矿山的影响

自然条件下地下水中的潜水水位、局部上层滞水水位等随着地表大气降水的变化而发现较大幅度的变化，而承压地下水一般具有相对稳定的地下水位。因此，仅分析浅部潜水和上层滞水水位对矿山开采的影响。由于受到人类采矿活动以及自然因素的双重作用下，矿山区域地下水水位会发现明显的变化，表现为地下水水位的上升和下降。其中地下水水位上升主要受控于地表大气降水，当降水量增多时，通过地表裂隙等下渗，导致水位上升，此时对开采造成较大的影响，如开矿平硐注水等问题的出现，并且随着水位上升，可能诱发崩塌等地质灾害的发生率，对矿山安全生产造成威胁。地下水水位下降受采矿活动影响和地表大气降水共同影响，当地表大气降水量减少时，地下水水位会明显下降，加之采矿活动设计的排水设施，使得地下水水位下降较明显，即切断了地表水体的补给来源，增大了地下水的排泄量，此时容易使得矿山土层的硬度逐渐增加，使得原有的工程地质条件发生明显改变，矿山基础设施形变严重，不利于矿山安全生产。

2.3 地下水对矿山开矿基础设施的影响

地下资源的开发过程是复杂的，在开采过程中必须考虑地下水的影响作用，因此，在设计矿山基础设施时必须将其设置于当地地下水平均水位之上，对于某些矿山开采需要，在地下水水位之下也可设置相应的基础，但必须进行相应的防护处理。矿山基础设施的稳定、安全性能直接关系着矿山开采的安全性能，需对矿山基础设施进行保护。但是，随着地下水水位等的变化，使得原来位于地下水水位上部的基础设施位于地下水中，使得基础设施的损耗速率明显增强，甚至严重影响着设施的正常使用，严重者造成井下安全事故的发生。因此，地下水对矿山基础设施的影响较大，间接的影响了矿山的安全生产。

3 结语

综上所述，矿山水文地质类型对矿山地下矿产的开发利用影响较大，复杂的水文地质条件对矿产资源的开发利用带来了威胁。本文从两个方面分析了矿山水文地质类型的划分，即按照矿床充水因素可划分为孔隙型、岩溶型、裂隙型、地表型、老空水型和混合型6类，按照水文地质条件的复杂程度划分为简单型、中等型、复杂性和极复杂型4类。在此基础上，文章从地下水压力引起矿山岩层危害、地下水水位变化对矿山的影响和地下水对矿山开矿基础设施的影响3个方面分析了地下水对矿山资源开发的影响作用，为提高矿山安全生产提供帮助。