矿山地质勘查中水文地质结构问题分析

郭玉平

（河北省地矿局第七地质大队，河北 廊坊 065201）

近年来，随着经济社会的不断发展，社会各个层面对于资源的需求不断加大，这对能源生产行业也起到了重要的推动作用，然而对于采矿工作而言，面临的危险因素却在不断增多，特别是矿井水害问题变得越发突出起来，不仅影响采矿工作的顺利推进，同时对采矿人员生命安全构成极大威胁。矿井水害的频繁发生，不但和顶底板岩体结构的采动效应存在密切联系，承压水也是重要的影响因素。地质结构系统与地下水系统作为水文地质结构体系的重要组成，对矿井水害的发生有着至关重要的影响。因此，研究矿山地质勘查中的水文地质结构问题，提高矿井水害防控水平，对确保矿山安全生产意义重大。

1 矿山水文地质结构

矿山水文地质结构，主要是指开采过程当中采煤层和含水层、各类充水水源、隔水层、导水通道、采掘空间及水文地质边界所具有的空间位置和组合关系。对于矿山水文地质结构进行深入研究与分析，可以将矿山井水文地质条件的差异性，充水水源和开采煤层以及导水通道实际空间位置以及组合关系等诸多方面。同时在矿山水文地质结构中，对采掘活动具有的影响进行考量，分析探讨矿山水文地质结构受到采掘活动的影响性。

2 矿山水文地质结构的水害类型划分

（1）大气降水水害。地下含水层主要受地表水以及大气降水进行补给，在此类分类方案内，大气降水水害，主要是指矿井的充水水源补给主要为大气降水，在时间层面上，矿井水害和降水强度有着密切联系[1]。依照矿山水文地质结构，防治大气降水形成水害，主要是对大气降水进行隔绝，同时，对开采过程造成的地面裂缝、导水裂隙带以及坡面径流等进行隔绝，是重要的治理手段，通过封堵地面裂缝，并针对季节性河流进行改造或者铺底，来达到防治效果。

（2）地表水害。河流、水库以及湖、海等地表大型的水体呈现集中分布，具有非常大的水量，开采水体以下的煤层，面对非常大的威胁，如果水文地质结构具有的隔水性在采矿作业活动当中受到破坏，便会和地表水体构建成水力联系，导致水害事故的发生，此时应该科学合理的控制采动影响效应，以免由于导水裂隙带破坏隔水层，同时可以利用充填形式，将导水裂隙带高度进行限制，确保隔水层具有良好的完整性。

（3）顶板水害。完整层状结构，在开采煤层过程当中，由于采动影响顶板含水层、导水裂隙带波以及采动垮落带，便会加剧顶板水害事故的发生，就当前顶板突水事故而言，主要包括单层组合型和离层水害等类型。在划分组合型水害过程当中需要对基岩层和松散层组合关系进行充分考虑，岩溶水以及基岩裂隙水和松散层孔隙水是矿井的主要充水水源[2]。薄基岩下开采过程中，处于上侧的富水沙层由于开采作业影响，造成突水溃沙事故发生。在防治这些水害过程当中，必须要确保隔水层完整性。能够进行疏干的，首先将含水层对顶板的影响进行疏干和疏降，或者通过充填开采，或者按照一定厚度进行开采，确保隔水层完整性。

（4）底板水害。这一水害类型主要受底板石灰岩含水层的影响，对其赋存情况进行考虑，水害类型有单层和组合型之分，石灰岩常常极易出现岩溶，同时存在较大的水压，开采煤层过程当中，会对下侧的石灰岩含水层造成影响，加重突水事故的发生。对底板水进行防治过程当中，主要的是保证其底板隔水岩层具有良好的防水效果，通过注浆方式改造井下作业面，或者进行疏水降压。

（5）贯通型水害。由于陷落柱和断裂等结构存在，还有一些钻孔封闭不良，使水文地质结构在煤层开采过程当中造成很大扰动，加剧水害发生。在水害事故中了解到，断层导水占水害事故发生率80%以上，导水陷落柱是造成重大水害事故的主要因素。治理过程中，可以通过注浆封堵手段进行控制。

（6）老空水害。采空区由于水的充填形成一个积水区，开采煤层过程当中对这一区域造成扰动，并会引发突水事故的发生，因采空区和开采煤层具有不同的空间位置，所以常常产生一些老空水害，治理过程当中，需要结合实际的水文地质结构进行治理。

3 矿山水文地质结构的采动响应

矿山水文地质结构由于采动活动影响，会加剧岩土体的破坏，不仅破坏土层，同时对其顶底板岩层也会形成很大破坏，还能改变地下水渗流情况，改变地下水的动态，加剧水害事故发生几率，造成煤层顶底板的破坏主要是包括脆性变形以及塑性变形和弯曲变形等，由于这些因素影响，改变了原有的水文地质结构，由于上述效应的出现，改变了水文地质结构，主要的包括构造以及岩性和水渗流、温度时间与地应力等诸多方面的改变，还包括环境改变等，这些都和开次活动的位置以及强度存在密切的联系[3]。

4 矿山水文地质结构研究在水害防控中的意义

研究分析采动响应对矿山水文地质结构造成的影响，能够更好的开展矿井水害防治工作，在治理矿井水害过程当中，首先，应当对水文地质结构进行保护与利用，如对支撑结构、阻水结构进行保护与利用，同时对重构水文地质结构进行有效改善，通过有力的工程措施，来进一步提升隔水结构的性能，达到再造隔水结构的效果。

（1）保护和利用有效的水文地质结构。留设各种安全煤柱，是为了避免开采煤层过程当中对开采区域形成的破坏，根据需要对安全煤柱进行合理设置，来控制和降低地表水地下水以及水沙涌入等对矿井造成的破坏性。如开采水下煤层过程当中，留设相应的安全煤柱应当充和结合矿山水文地质情况。

（2）含水层改造及隔水层加固。对于天然阻水结构而言，主要为水文地质结构内具有隔水效果的构造与岩土体，具体进行工程研究时，需要充分考虑阻水结构的实际空间位置以及其厚度性质稳定性等，并考虑岩性组合关系，科学合理地开展水害防治工作。所以治理水害过程当中，可以对底板含水层、隔水层等进行注浆充填，将含水层的富水性有效减弱，提高隔水强度。

（3）地下水渗流状态的改变。科学合理的设计与布置巷道阻水结构，降低水害发生，避免造成更大的影响，在地下设置防渗墙，能够将地下渗流有效截断，含水层中的水量大小可以通过疏放工程有效减少，避免岩土体受到更大的影响，对水文地质进行改变，控制水害的发生。

5 结语

伴随经济社会的高速发展国内的采矿业也获得了极大，然而采矿作业过程当中，安全隐患巨大，从客观层面进行考虑，采矿活动的高效开展，存在非常多的制约因素，尤其是不同类型的矿山水文地质结构，水文地质情况以及采掘活动造成的影响，致使水害问题频繁发生。所以，矿山勘查过程当中，必须要加强矿山水文地质结构问题的勘查与研究，更好的防治矿山水害问题，指导矿山水害防治，保证矿山安全开采，提高经济效益。