浅析矿区水文地质研究进展及中长期发展方向

宋文辉

摘 要：由于我国国土面积辽阔，地理环境相对复杂，受其影响，我国水文地质也具有复杂难辨的特点。而随着我国经济的快速发展，对矿产资源在开发强度以及规模上不断增加，使得矿产资源受到的影响越来越严重，矿山防治水与矿区水资源之间的关系越来越难以化解。本文是通过实际情况、现存问题以及解决方案等方面，针对矿区水文地质展开的研究。

关键词：矿区;水文地质;研究发展;中长期发展方向

在坚持我国可持续发展战略的前提下，煤炭作为一种基础性、应用广泛的矿产资源，在很长的一段时间内，煤炭资源都是无法被取缔的。受到我国地理环境复杂因素的影响，煤炭等矿产资源的开采，会对水资源造成很大影响，而在整个矿区矿山作业中，水资源会受到较大危害，水资源保护和防治水这两个方面之间的矛盾将会贯穿其中，问题将会不断涌现，矿区水文地质的问题也会越来越复杂。为了解决这两方面的矛盾，就需要新的理论知识和技术的支撑，以探求更多新的发展方向。同时也可以推动矿区水文地质研究的进展，更快更加有效地实现矿产资源的可持续化使用。

1 矿区以及矿区水文地质的基本内容

矿区，顾名思义，多指的是过去开采过、正在开采或者计划即将进行开采的区域，因其区域含有一定的可以利用的金属元素，比如煤炭、铁、锰等元素。而矿区的开采大多是向地下进行，此时，矿区水文地质条件就成了开采矿区时面对的一大难题，这就需要最新的理论数据和实践技术作为重要保障。在开采矿区前，需要大量的水文地质研究人员对矿区及其周边的水文情况进行勘测和研究，利用先进的测量研究设备对采集的数据进行分析判断，矿区需在研究人员的指导下，配备一定的基础设施，充分的对地下水文地质条件进行了解，采取一系列正确的措施，在预防控制、资源浪费、外泄以及资源供给等方面进行有效地管理和控制。

2 矿区水文地质研究

2.1 矿区水文地质特征

2.1.1 地下水贮存特征

在对矿区地下水的研究结果中表明，以矿区地下水的水理性质、含水介质以及底层岩性等因素进行分析的结果来看，矿区地下水主要有三个组成部分，即碳酸盐岩岩溶裂隙水、碎屑岩类基岩裂隙水以及松散岩类孔隙水。在这其中，碎屑岩类基岩裂隙水又分为构造裂隙水、断裂构造含水带以及风华基岩裂隙水三个部分，其中风化基岩裂隙水的含水量相对是最高的。而在断裂构造中，矿区中发育在寒武系下统与震旦系上统滑脱断裂带会对矿区内的冲水量造成直接影响，在进行钻孔的揭露时，通常会有高水头的现象出现，承压水头的平均高度大概会控制在0.17-4.92m的范围内，其自流量也可达到0.02-15.0升/秒。查阅关于构造裂隙水的区域资料可以知道，单位涌水量最大值可达到0.557升/秒，而通过对某一钻孔的抽水试验可以看出，此矿区的地下水显现出弱-中等富水性特征。

2.1.2 地下水补给、排泄及径流特征

地下水的补给方式有很多种，比如在南方地区常见的，以降雨、降雪为主要来源的大气降水补给;在雨季时，水量增多、水位抬高的江河湖海进行补给的地表径流补给;除此之外，农民在给庄稼浇水时，如果水渠渗漏，也可以给地下水补给。

地下水的排泄方式有两种，分为径流排泄和蒸发排泄，这两种排泄方式最大的区别就在于鹽分是否随着排泄而流失。径流排泄对于我们来说并不陌生，泉水的喷出就是径流排泄的一一种。刚才我们讨论了地下水的补给方式，其中一条是江河湖海的补给。而现在要将它们的位置进行调换，如果地下水给江河湖海进行补给了，那这就是地下水径流排泄中的另一种方法。

而地下水径流就是地下水补给和地下水排泄之间的桥梁。大部分区域的地下水补给主要是靠大气降水以及地表的径流来实现的，并且由于地下水的分布会根据该区域的地形呈现出由高向低倾斜的趋势，通常情况下地下水会以散流或泉的形式在地形的切割处或者低洼的地方排泄于地表。因此，上伏区域的含水岩层的富水性得到了很大程度上的增强。

2.2 矿区的水文地质、工程地质、环境地质

2.2.1 矿区的水文地质和工程地质

水文地质是研究矿区的地下水的，工程地质是研究矿区的土层的。那么二者究竟是一个什么样的关系呢？首先，地下水的水位和水压是不稳定的，它的变化会影响地表上的岩层和建筑物。由于工程地质是研究岩土层的，建筑物的质量好坏受其影响很大。

2.2.2 矿区的水文地质和环境地质

矿区一般都位于海拔较低的地方，它的地质构造比较复杂。通常情况下，断裂层少的地方更适合进行大规模的矿区开采。如果环境地质不允许，就不要进行大动作，以免出现岩层崩塌。

2.3 目前矿区水文地质研究遇到的问题

当前我国经济快速发展，我国对于矿区水文地质的研究也发展到了一个新的时期，但是随着研究发展的不断深入，我国矿区水文地质研究也出现了很多问题，对我国矿区水文地质的研究再说了不利影响，阻碍了我国研究矿区水文地质的步伐，同时也影响了矿区开采的进展，采矿业的发展得不到有效推进，进程缓慢。其中地问题主要存在于一下几个方面：

2.3.1 无法准确判断出地下水的运动轨迹

相关工作人员在对地下水的水位进行测量时，无法对地下水的位置做出准确的定位，也没有办法精准地测量出地下水的流向以及流速等情况。无法推测出地下水的水位什么时候是高水位，什么时候是低水位，也就不能对被淹没的情况进行有效的躲避，如何有效地避免这些安全隐患才是矿区工作开展的重中之重。

2.3.2 无法准确掌握含水层的情况

在现有技术与设备的辅助下，许多情况下工作人员依然无法对含水层的情况进行准确的测量。一旦岩层中的含水层水量达到一定的标准，水压会不断地产生变化。水压大小无法确定，从而对矿区的开采造成了威胁，甚至可能会发生严重地质灾害。

2.3.3 科学人员没有办法对矿区的地质构造进行准确的把握

在现有的理论知识的基础上以及科学技术的支撑下，研究人员无法准确地对矿区的地质构造进行准确的判断，也就无法排除水文地质可能会给矿区带来的灾害，无法避免相应的安全隐患。

2.3.4 矿区水文地质条件的整体与部分之间存在不确定性

矿区含水量地整体分布，水的流向以及部分的直流流量判断不是很到位，认识不够充分，判断不够准确，使得防水、排水、治水的工作加大了难度。

2.4 矿区水文地质研究中的问题的应对措施

众所周知，矛盾存在普遍性和特殊性，而这个哲学道理同样也可以用来说明在矿区中水文地质研究出现的问题，应对以上矿区水文地质研究中的问题的具体措施可以有以下几种：

2.4.1 因地制宜，遵循客观发展规律

中国国土面积广阔，地理环境相对复杂，矿区更是数不胜数。而每个矿区所在的位置拥有不同的气候，地形环境，因此不同的矿区我们要采用不同的解决方法。我们需要根据矿区的实际情况，对矿区进行宏观上的把控，微观上的调整。对矿区当地的水文地质条件进行充分的分析和研究，并且做出相对当地来说，更加准确合理的判断，从而获得更加全面的研究结果，找到最适合当地矿区水文地质条件的解决办法。

2.4.2 对矿区水文地质条件的工作人员进行理论知识和操作技术上的培养和提升

在矿区开采的整个过程中，水文地质条件的研究人员始终在第一线工作。研究人员会对整个矿区的水文地质条件进行一段时间的观察和整理，并会有一个整体的分析和研究。因此，第一线的研究人员就需要具备更高的科学文化素质和思想道德品质。当发生某个小问题时，研究人员需要重视起来，不能忽视，需要对这个小问题进行更加科学的观察和研究。不能因为操作人员的忽视而在开采矿区时留下巨大的安全隐患。如果由于工作人员的忽视或者认识不足而导致发生更大的危险，工作人员需要受到法律的制裁。

2.4.3 对矿区周边的水文地质条件进行充分的了解掌握

矿区工作者不仅需要对矿区开采范围内的水文地质条件进行了解，同时需要对矿区周边环境的水文地质条件进行一个基本的了解掌握。并且工作人员需要定期的对周边环境进行检查分析。以确保我们所掌握的信息是最新的、最准确的。以确保在开采矿区之前，所准备的设施是最完善最安全的，以达到对水文地质进行了有效的防治。

3 矿区水文地质研究发展方向

3.1 加强深度矿区水文地质研究

随著矿区开采力度的加大，矿床深度也在不断增加。《关于促进深部找矿工作指导意见》于2008年由我国国土资源部颁布，此时加强深部矿床水文地质研究就是现在的重要工作内容。在一定程度上，开采深部矿床，能够很大程度上提高现有矿山资源的持续产量，同时大幅度的延长了矿山的服务期限。此外，通过对地下500-2000m的主要矿区的深部资源潜力进行的客观评估，不断加大对固体矿产资源勘查的深度。可以预计在未来的许多年内，我国东部地区大多数矿井的深度可以达到1000-1500m。因此，现有矿区的深部矿产资源开采潜力都还有很大发展空间。而在目前来讲，深部矿区水文地质的研究严重影响了深部矿产资源的开发，深部矿区水文地质研究需要加强，为矿区深部资源的开发和利用提供更多的理论基础和操作技术。

3.2 逐步兴起关闭的矿山水文地质的研究

我国开采矿区资源由来已久，在经历了几十余年的高强度开采后，我国许多老煤炭矿产基地的煤炭资源枯竭，已经进入关闭期，而在矿山开采的过程中，形成的很多漏斗区域，它的影响范围不仅仅是矿区周边区域，还会使矿区内的水动力场以及水循环受到很大影响。而在矿井关闭以后，随着地下水的快速上升，将会再次使原来的矿区地下水循环条件、水运动场以及水赋存环境遭到严重破坏，此时在矿区的水文地质条件和水文地球化学环境，将受到彻底改变，关闭的矿井将成为主要的污染源。因此，需要对关闭的矿山的水文地质进行深入的研究和分析，从而达到保护环境的目的。

3.3 矿区生态环境安全及水文地质交叉是重要发展方向

在现阶段矿区的资源开发中，矿产资源的开发和生态环境的破坏一直都是一对共同存在的矛盾体。在矿产资源的开发过程中，势必要对生态环境造成严重的破坏，对于矿区周边的生态环境带来负面影响。而在矿区生态植被的生长中，作为重要的生长要素的地下水的动态变化，将会使矿区生态植被受到直接影响，与矿区生态环境的安全又有直接关系。所以，需要将研究矿区地下水与地表植被生态之间的相互作用过程和机制，作为矿产资源开采前的生态环境保护以及开在后的生态环境重建工作的基础工作，同时也是对保障矿区生态环境安全的基础要求，也为矿区水文地质研究开拓了新的研究方向。

3.4 加强专家学者对矿山水文地质研究的重视

针对矿山水资源保护和防止水的问题，我国水文地质学者和相关技术人员进行了大量的研究和讨论。但是在系统的阐述和列举实例面前还是相对的匮乏，理论基础和操作实践存在不能相互理解的状况。而矿山的技术人员由于会面对实际的具体问题，被逼走在了研究人员的前面。因此拥有第一手案例资料的人往往是矿山的技术工作人员，但矿山技术人员由于缺乏相对应的研究理论的知识，涉及的知识不够全面，更是缺少涉及难度比较大的矿山水文地质物理模拟，所以面对实际的困难问题时，无法做到很好的解决。同时缺少大量的现场数据的支持，在进行模拟的时候也不能做到准确的拟合，从而使矿山工作人员和地质学者技术人员之间缺乏信任。因此矿山水文地质实验处于一种很尴尬的地位。目前由于大型水文地质模拟实验的技术方法较为落后，需要相关的水文地质学者和技术人员投入大量的精力和时间，开展相应的研究和讨论分析。

3.5 矿山地质环境保护政策

矿山开发导致一系列的环境问题，国家法律对矿山地质环境的保护尚有空白，尤其是缺乏较为完整、系统的矿山生态环境治理修复法律制度。针对中国特有国情，应依据新旧矿区分别治理的原则和思路，确立了废弃矿区生态环境治理修复基金制度和矿山生态环境治理修复保证金制度，并建立了严格的矿山生态环境治理修复验收标准制度和开采许可证审批与矿区生态环境治理修复挂钩制度，以保障废弃矿区生态环境治理修复基金的有效使用和新建或正在生产的矿区生态环境的修复效果。其次应落实矿业权人矿山地质环境保护与恢复治理的法律责任;国家必须坚持走绿色矿业发展之路，发展循环经济，以为矿山地质环境保护提供强有力的法律屏障，加快我国生态文明建设步伐。

3.6 矿山地质环境 监测预警方法、系统与设备

矿山地质灾害具有突发性、隐蔽性、致灾严重性，地面塌陷、滑坡、泥石流等地质灾害威胁着矿区构筑物的安全，威胁着相应路段的公路交通及行人安全，进行矿山地质环境灾害应急安全警报研究，消除矿山采掘过程中的公路交通运输及行人安全隐患，是矿山地质灾害减灾的重要环节之一。监测矿山地质环境，预测矿山诱发地质灾害的临界条件具有重要意义。高级InSAR技术和高分辨率SAR影像的结合将是矿区地表形变监测的发展趋势。为此，针对矿山变形问题采用现代通讯技术、遥感技术、计算机系统等研究手段，基于信号遴选、采集、传输、信号处理、的流程，研发矿山地质灾害应急安全报警系统、构建综合技术体系、推进环境参数遥感定量反演、开展高光谱遥感应用、发展多目标遥感应用体系、集成遥感及GIS与专业分析模型、建立示范基地与相关标准规范等是我国矿山综合监测的新向

3.7 矿区水文地质相关技术设备研发前景广阔

近幾年来，我国越来越重视高精尖设备的研究与发展。并且颁发了一系列的鼓励政策，以激励专家学者的发明创新，从而达到促进经济我国发展的目的。而随着矿山水文地质的发展，国家对矿区山水环境安全及水文地质问题的重视，水文地质研究所需的相应的技术设备的要求也会越来越高。可以想到，越来越多的高精尖设备和技术将会应用到水文地质的研究工作当中去。相关设备和技术也迎来了飞速发展的关键时期，国家政策的鼓励发展，前景明朗，相关技术人员和团队可以投入更多的精力，开发和研究出更先进的设备，使我国拥有世界先进水平的设备和技术，使我国矿区水文地质研究工作的开展得到大力推动，从而使我国矿区开采业的技术水平得到有效提高。

4 结束语

随着我国科学技术不断提高，矿区的开展速度及规模都在不断增强，矿区水文地质研究在矿区的发展中就显得越来越重要。为提升矿产资源的开采量，加强矿区及周边生态环境的保护，加大对矿区深部水文地质的研究。在未来很长一段时间内需不断进行研究分析，找到更为科学合理的方式，以解决水文地质所造成的作业困难，使我国采矿业能够实现可持续发展。

参考文献

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