水文地质因素对矿山地质灾害的影响及预防措施

何 山

（河南省地质矿产勘查开发局第一地质勘查院，河南 郑州 450000）

矿产资源开发促进社会经济发展，但在过去的一段时间内，由于不科学开采和过度开发，引发一系列矿山地质灾害问题，对生态环境和周边地区人民生活造成破坏。但是由于矿山地质环境的复杂性，为地质灾害的防治工作造成很大困扰。矿山地质灾害产生的原因很多，需要对具体的影响因素进行差异性分析。水文地质因素是影响矿山地质环境的重要因素之一，在地质灾害的防治工作中也发挥巨大作用，因此需要对水文地质因素的作用机制进行分析，深入挖掘其影响特征，据此提出有针对性的防治意见。因此本文研究水文地质因素对矿山地质灾害的影响，并提出预防措施，为矿山防治工作提供指导，降低矿山地质灾害风险，提高矿山勘探开采工作的安全性。

1 矿山地质灾害防治现状

我国早期的矿山地质工作，长期采用先开采后治理的工作模式，虽然大幅度提升经济效益，但对矿山环境造成严重破坏，从而诱发地质灾害。随着开采与治理矛盾的激化，相关部门逐渐意识到矿山环境保护的重要性，开始采用科学有序的矿山勘探开发方式，并采取一定措施对矿山地质环境进行修复治理，包括对地形地貌景观、水资源和土地资源的修复治理等，并对矿山工程进行约束。随着绿色开采的理念的提出和落实，提高了矿山开采的环保意识，对矿山地质环境保护起到了较好的效果。通过采取有效预防和地质灾害监测措施，包括对滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷等的预测和预警等，有效降低矿山地质灾害风险，与此同时，对矿山地质环境的恢复和治理程度也有所提高。

2 水文地质因素对矿山地质灾害的影响

2.1 含水层结构破坏导致矿山地面塌陷

在高强度的矿山开发过程中，不可避免造成矿山地质环境的破坏，其中矿山含水层将受到严重影响。矿山开采活动直接导致含水层的含水、导水和隔水能力发生变化，引发水动力层面的扰动，造成含水层整体结构的破坏，从而引发地面塌陷等一系列地质灾害问题。含水层结构破坏主要包括以下三类：一是矿井建设直接造成含水层被揭露；二是导水裂隙带被拓宽，造成含水层渗漏进矿井；三是含水层经由裂隙进入采空区，造成底板突水。以上三种破坏形式都会对矿山覆岩发育造成破坏，加速含水层的渗漏速度，在贯穿岩层的情况下，在地表形成拉伸裂隙和地面塌陷，进而造成塌陷区积水，影响矿山工程安全。含水层结构破坏后，伴随持续性的排水活动，形成地下水降落漏斗，随着采矿活动的进行，漏斗面积不断增加，不断破坏矿山内部结构，对矿山的稳定性造成威胁，严重时还会引发崩塌和滑坡等地质灾害。

2.2 水位变化打破矿山地下水天然平衡

由于矿山开采过程中会抽排疏干大量地下水，导致地下水位大幅度下降，导致区域水天然平衡遭到破坏，不仅造成地下水资源枯竭，还对直接对生活用水和工农业用水带来负面影响，严重破坏矿山附近的居民生活。闭矿后停止排水，地下水平衡继续发生变化，开始发生向含水层的介质回灌，进一步导致断层的导水性发生变化，此外，含水层的补给、径流和排水条件也会受到相应的影响。由于地下水平衡控制着地形地貌与地质构造，因此地下水平衡处于不稳定状态时，地下水的流场形态被改变，由天然的水平流动演化为向排泄点的垂直流动，并且流速加快，在水动力作用下，容易造成矿区低洼地区被淹没或沼泽化，威胁矿区的生产安全。

2.3 水质污染加重矿山周围环境负担

矿山水质污染，会加重周围水土环境负担。矿山水土污染问题具体见表1。

表1 矿山水土环境污染问题

矿石通常伴生有重金属元素，随着矿石的开采，重金属、氢化物、残留炸药和废弃物中的有害元素会渗入地下及残留在地表，因此地下水和地表水的水质受到污染。此外，水质污染还会影响到土壤质量，使耕地价值和土地资源利用率大幅度降低。污染物经由水文地球地球化学反应，包括溶滤作用、氧化还原等，有害元素以离子的形式在水循环中运移累积，严重污染矿山周边环境。

3 矿山地质灾害预防措施

3.1 及时修复矿山地质结构破坏严重区域

为有效减少崩塌、滑坡和泥石流等矿山地质灾害的发生，需要及时修复矿山地质结构破坏严重的区域。在地面塌陷和裂缝面积较大的区域，首先应设置刺丝围栏，并设置安全警示牌；其次采用就近取土的方式，对为稳定的塌陷裂缝地区进行填充，如图1所示；最后对塌陷区进行支撑加固，防止发生滑坡和崩塌。

图1 塌陷区裂缝填充

对于已经形成的滑坡和崩塌隐患的区域，需要进行减重与抗滑挡墙处理，利用预应力锚杆和抗滑桩等提高失稳坡体的稳定性，在坡脚处还应修筑拦渣坝和挡墙，减少对生活区域的破坏。对泥石流的防治，则需采用工程措施和生物措施相结合的方式，工程措施以防护、拦挡和排导工程为主，生物措施主要是利用修复植被和植树造林的方式，共同达到预防目的。

3.2 加强监测地下水和地表水动力平衡

为维持矿山区域的水动力平衡，需要加强对矿山地下水和地表水的监测，监测内容主要包括水质、水位和水量。首先，要严格控制监测点，主要利用现有的水文钻孔设置长期监测井，通过定点采样的方式对水文质量进行测试分析；其次，针对水平衡被破坏的风险，开采过程中优先选择对覆岩破坏程度小的方式，避免布置不良钻孔，保证含水层结构稳定；最后，定期收集矿坑排水，计算排水量，掌握矿区排水对含水层的影响。地下水和地表水监测涉及环境背景、破坏和修复三个重点，重点监测含水层厚度、水温、水位、流速和水质等要素，分析水平衡受到开采活动影响的规律，为水平衡保护提供依据。

3.3 实施废水废弃物的资源化管理

矿山开采期间产生的污废水和废弃物，均应实现资源化管理，秉持污废水循环利用的原则，减少工程项目使用新鲜地下清水的次数，严格落实废弃物的回收措施，确保工程废水和废弃物在达到相关排放标准的前提下，才能向外排放。对于矿区内存在的止水不良的供水井，需要实施封堵工程，避免出现串层污染，其中最主要的是对分水岭处的供水井进行封堵。采用自下而上的形式，注浆封堵后，进行压水测试，保证封堵效果。对于已经出现污染的区域，使用颗粒沉降、垂直反应墙、复合生态系统和微生物降解的方式，去除废水废弃物中的污染物，达到有效治理的目的。

4 结语

本文通过分析水文地质因素对矿山地质灾害的影响，进而提出地质灾害的预防措施，研究成果在一定程度上能够促进矿山工程安全有序运行，降低地质灾害的风险，保护矿山地质环境。

由于矿山地质结构比较复杂，地质灾害的形成原因也比较多变，通常是在多种因素的共同作用下诱发地质灾害，本文仅从水文地质因素角度阐述对地质灾害的影响和可采取的预防措施，因此具有一定局限性。后续研究可从矿山地质灾害的成因出发，明确其形成机理，在此基础上进一步探究水文地质因素的影响，提高预防措施的有效性。