矿山水文地质类型对地下水开采的影响及工程防范措施

丁 轩

（河北省地质工程勘查院，河北 保定 071000）

矿山开采不可避免的会对区域地质环境造成影响，改变岩体结构与裂隙力学性质。这些改变会作用于矿区地下水，造成地下水泄露、涌水、干涸。这些变化都不利于地下水资源的合理利用与开采[1]。因此，有必要针对矿山水文地质的类型，分别研究其对地下水开采的影响，将历史勘察数据整理为理论，进而应用理论指导工程实践，寻找防范措施，以便科学、合理、规范的开采自然资源，为社会发展提供矿产资源支持的同时，保护自然资源，为后代留下“金山银山”。

1 矿山水文地质类型对地下水开采的影响

矿山水文地质类型，根据其充分含水层的空隙特征，可以分为充水岩层以孔隙岩层为主的矿山、充水岩层以裂隙岩层为主的矿山和充水岩层以溶洞岩层为主的矿山三大类。这三类矿山水文地质类型中，地下水的储存方式不同，因此对开采的影响也不尽相同。孔隙岩层类型的矿山，充水岩层的涌水量取决于岩层空隙丰富程度、岩层厚度以及自然地理等条件。裂隙岩层类型的矿山，充水岩层的涌水量取决于岩体结构、裂隙发育程度等因素，具体情况还需要深入研究裂隙的矿产结构、深度、充填情况。溶洞岩层类型的矿山，充水岩层的涌水量取决于溶洞的发育情况、充填形况等因素，同时还需要勘察参考溶洞的地质构造、古地理和自然地理条件。

例如历史勘察实践中，胶东半岛某矿区，水文地质环境由洪水和冲积作用产生的含砂砾的中、粗孔隙水含水层组成，岩层具有不同的丰度和不同的岩性[2]。其岩层断裂带分布图见图1。

图1 矿山水文地质断裂带分布图

横向上以粗砂、砾石为主的中砂为主，两侧为细粉砂。纵向上，冲积扇顶部由中粗砂和砾石组成，边缘由细粉砂和粉质粘土组成，在此岩层中含水能力强，单井涌水量一般大于3000m3/d。

2 地下水开采的防范措施

矿山地质勘探受多种因素影响，包括地下水的类型、地下水的水位和变化幅度、含水层和含水层的厚度和分布、土壤或矿层的强度和渗透性等。提高勘探工作质量，需要加强地下水研究，明确水文地质研究评价的内容，评价地下水对矿层和建筑物层的作用和影响；制定相应的水文地质研究防治方案。研究基金会的设计和施工提供准确的水文地质数据，减少地下水问题的可能性，并减少矿山建设对地下水的破坏，水文地质调查报告结合采矿和地质调查的主要设计和施工过程，对地下水的影响和危害进行评估。

实施井灌区节水改造、水源置换、水井封补、地下水水源补给等相关工程，对地下水超采区实施控制。对于有替代水源需要输送到有限采区的地下水用户，逐步替代有限采区的水源，并对井水进行封堵填井[3]。对压力矿区井灌区无替代水源条件下，实施节水改造工程。结合干湿期水资源变化，及时进行地下水补给建设。南水北调工程后，水资源开采范围的压力将明显提高，且行了疏浚，对河道采取了多项工程措施，如利用地表水渗漏条件、雨水蓄积和排放标准废物水回灌地下含水层，增加地下水资源供给，提高用水效率和抵御风险能力。

自给井开发的减少和过度开采的停止是该地区形成天坑的主要原因[4]。减产是应对水位急剧下降的最直接、最有效的方法之一。加强地下水管理和保护，政府制定了《超采区综合整治方案》，指出到2020年，将目前浅层超采情况全部减少，公共供水管网覆盖自备井全部封闭填塞，节水灌区采用替代减少地下水、地表水，农业灌溉采用电动抽水，水井不需填满，在干旱年份可作为备用水源。到2020年，严重超采区中小企事业单位井全部封堵、充填，一般超采区大型企事业单位井开采量减少50%。

3 防治实例

3.1 背景介绍

以2015年为基准年，2020年作为规划水平年，采用减少开采量、地下水人工回灌、减少地下水集中超采三种措施，分别计算三种防范措施的均衡量，验证地下水开采保护的效果。具体结果见表1。

表1 不同方案地下水均衡量计算结果

通过三种措施的对比，措施1总供水量为34145.15万m3，总排泄量为364.644亿m3，超回收231.129亿m3。其中，降水入渗量略有减少，为25763.09亿m3，河流渗流量略有增加，为37820万m3，灌溉回归量略有增加，为18188.4万m3，侧径流量略有增加，为2798.22万m3。与基准年相比，总供应量减少了19,812,600m3。措施二总供水量为33720.33万m3，总排泄量为34929.66万m3，超回收量为120933万m3。

3.2 效果分析

与三种措施相比，措施一通过减少产量，关闭自备井，减少了总排泄和总供给，与基准年相比，过剩产量减少了3413.56万m3。在措施2中，通过定期人工补给，增加了总供水量，减少了总排泄量。与基准年相比，产能过剩减少4515.52万m3。措施3通过调整工业布局，系统总供水量超过总排水量，地下水位由负平衡变为正平衡，平衡差为232.08万m3。这三种解决方案比降低地下水位来控制生产更不可行，根据实地考察，现阶段企业生产生活使用自给井，用水量充足，从而可以满足正常用水量需求。不断减产必然影响企业的发展，与地方经济改革的发展方向背道而驰。第二种措施通过人工回灌一般可行。根据实地调查，该地区已经有地下水补给项目，但由于水量的限制，补给项目进展缓慢。后期可能因旱季和雨季的变化而完成地下水回灌等工程。第三个措施是相当可行的。生产方案的变更不会影响企业正常生产生活，下料仓区域水位将得到恢复。同时，控制咸水边界以北咸水径流，有效防止咸水从海水渗入，防止优质淡水质量下降。因此，三措施结合二措施，综合考虑第一措施，调整产业布局，定期实施补水工程，实施节水修复工程，可以最大限度地减少落水坑面积，达到最佳效果。

4 结语

矿山企业地质调查的种类很多，对矿山企业发展有着重要的影响。因此，矿工必须分析和了解矿山水文地质调查的类型，积极应用有针对性的勘探技术，显著提高矿山水文地质调查质量。地下水是重要的自然资源，储量有限且极易遭到破坏。研究矿山水文地质环境对地下水开采的影响可以防患于未然，科学合理的安排开采施工，既是对自然资源的开发，也是对自然环境的保护，对于减缓地下水位的持续下降，保护地下水资源具有重要意义。由于研究区域的限制，没有在全国范围内开展各种类型、各种情况的矿山水文地址类型的研究，以点带面的研究方式难免会出现偏颇，将在后续研究工作中重点关注，加强实地数据的采集与整理，开展进一步的研究工作。