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矿山开采对地下水环境影响的研究

作者:董旭东 孔令敏 来源:科学与财富 202019期 时间:2020-11-19

摘要:我国拥有丰富的矿产资源,这是大自然赋予我们的宝贵财产。随着我国社会经济的高速发展,市场对矿产资源的需求也越来越大。但在矿山开采过程中,会对矿区水文地质、工程地...

  摘要:我国拥有丰富的矿产资源,这是大自然赋予我们的宝贵财产。随着我国社会经济的高速发展,市场对矿产资源的需求也越来越大。但在矿山开采过程中,会对矿区水文地质、工程地质和环境地质造成巨大的影响,主要表现在对地下水水质、水量影响较大,还可能会导致地下水资源恶化、岩溶塌陷、地热资源降低等水文环境地质问题。本文就矿山开采时对地下水环境的影响进行罗列分析,希望在矿山开采中对保护地下水环境起到积极作用。

  关键词:污水处理厂;地下水处理;水资源的恢复

  众所周知,地下开采活动工程的正常施工步骤是通过改造自然地下水环境的流动渠道来改变地下水资源的走向,进而完成对矿山地下的水渗环境以及水文地质条件的改造,以设计矿山地下开采活动,保障地下开采活动的安全。矿山排水一般是借助矿坑排水系统来完成排水,但是矿坑排水量过多会使得大量浅表层地下水资源流失,进而导致土地干燥化,影响农作物的收成,严重破坏原有环境的水含量。因此,正确预知矿坑涌水量的高低,能够指导施工方科学合理地开挖矿坑,保证原有环境的含水量处于正常水平,又能够保障施工团队地下开采作业的安全,同时对地下水研究还能够提供一定的数据支持。

  一、研究区水文地质条件

  按地下水贮存条件、水理性质及水力特征,研究区地下含水系统自上而下可分为三个含水层(组):第四系松散岩孔隙水含水层(组)广泛分布于区内,由多个砂砾卵石层构成,内部有数个粘性土层断续分布,砂砾卵石层与粘性土层在垂向上相互迭置、犬牙交错,平面断续展布、相互取代,各粘性土层分布不稳定,厚度变化大,天窗较多。含水层在平面及垂向上透水性、富水性分布不均一。基岩风化裂隙水含水层位于第四系底板以下,分布相对比较稳定,岩性以混合花岗岩、混合岩、等为主,连续性较好。在垂向上,依据风化程度,可划分为强风化带和弱风化带,其中强风化带岩芯多呈块状、碎块状、碎屑状,透水性、富水性差;弱风化带岩石风化程度较浅,组织结构较好,透水性富水性较强,为风化裂隙水的主要赋存部位。基岩构造裂隙水含水层位于风化带之下,空间分布及其透水性、富水性极不均一。由于断层规模、性质以及各断层间的组合关系不同,构造裂隙水含水层空间分布及其透水性、富水性极不均一,一般是断层带附近厚度大,含水较弱,断层影响带岩石破碎程度降低,破碎带厚度减小,并以各种充填程度较低的构造裂隙带为主,含水较强。

  二、矿山开采对地下水环境的影响

  2.1???? 矿山开采对地下水水质的影响

  矿山开采对地下水水质的影响主要表现为矿产及弃渣通过雨水淋滤等作用,通过入渗、渗透作用逐渐扩散到含水层,从而引起的地下水水质恶化。矿山对地下水水质的污染通常分为直接污染和间接污染两种。直接污染是矿山尾矿、弃渣及选矿污水等直接进入地下水系统,对地下水水质形成污染的过程。在矿山弃渣中一般含有较多的矿物质及其他有害物质,通过雨水淋滤等作用溶于水中渗透至地下含水层,从而引起地下水污染;选矿污水在防渗效果不理想、或未经处理即排放到地表水或地下水中,会将大量有毒害的物质带入水循环系统,造成大面积的地表水及地下水污染。间接污染则是由于矿山疏干排水引起的地下水位降低,进而引起周边地下水径流条件的改变,水位较高的污水补给水位较低的水质较好的含水层,造成地下水水质的恶化,在地下水径流的途径中,又会扩大污染面积。

  2.2???? 矿山开采对地下含水层的影响

  采矿活动对含水层的影响主要表现为矿坑突水和地下水均衡破坏,其中矿坑突水是煤矿中常见的地质灾害之一。矿坑突水主要导致矿山开采巷道被淹沒,并导致周围地下水位一定程度下降,泉水断流等。地下水均衡受到破坏是采矿引起的又一突出的地质环境问题。如煤矿、萤石(普通)、多金属矿等因采矿长期疏排地下水或矿坑突水,形成大面积地下水降落漏斗,水位长期不能恢复,导致矿区周围泉水干枯,农田严重缺水而无法耕作,甚至村民饮水都非常困难。采矿活动对含水层的影响与破坏必然影响矿山所在地区的地下水体,甚至对地下水造成一定程度的污染。

  2.3???? 矿山开采对地下水位及水量的影响

  如矿山开采长期的抽取地下水、矿山开采疏干排水会造成区内地下水位下降、地下水资源量减小和地下水污染等地下水环境问题,主要表现形式为地下水资源量的减少、地下水位的下降。矿山疏干排水造成的地下水位下降区分布范围基本与地面沉降区一致,由于矿区地下水位随采矿深度的增加而下降,形成了大面积地下水位下降疏干漏斗。从而使矿区内及其外围的自流泉水、地下水井、地表水塘、溪水干枯,影响矿区内及其周围居民饮用水源和农田灌溉用水水源。

  三、减少矿山地下开采活动对地下水环境不良影响的措施

  众所周知,矿山地下开采活动对地下水环境的影响主要体现在矿坑涌水排水以及矿层地下水径流面的破坏,因此,在进行矿山开采活动时,要着重注意好矿坑用水排水的力度的把握,利用解析法与数值计算法科学合理地算准实际所需的最小安全矿坑涌水量,根据数值实实在在地进行矿坑排水,同时要考虑好对矿层地下水径流面的破坏情况,防止相关的塌陷、岩层破坏问题导致人员伤亡。正确选择好采矿方法,结合房柱法与胶体充填法,减少崩落法的使用次数,开采过程中出现的废石、废沙要填充到采空区,减少采空区的面积,降低塌陷风险。对于井巷的布置一定要考虑好渗水透水的风险,结合实际地形,井巷设置在远离河床的位置,尽量避开水分较高的土壤层与矿层,减少与水的接触面积。同时在矿井中预留一定的厚度来保护矿柱,加固以减少导水裂缝的发生。此外,要严格控制好地下采空塌陷区的面积,按时分点地测试采矿区的水土情况,考虑到当地浅表层水土环境在本次矿层活动中受到的影响,提前与当地居民沟通好,并且进行远区水源引流,保证当地施工与居民的正常用水,最好是在矿区周围多种一些抗旱植物,改水田为旱田,提高其蓄水能力,同时在一些有条件的矿床中设置截水沟排水蓄水,将一些无关的地下水排到周围的浅表层环境中,减少矿层压迫,降低塌陷风险。同时,对于一些矿区周围一些河床较为软塌的河道,要建立防水性强的人工河床,防止河水渗入,提高地下水位,影响矿区水文条件,扰乱矿坑涌水量的计算,产生难以预测的突水事故造成人员伤亡。

  四、结语

  在一些褶皱与断裂的地形环境中,矿区涌水坑的水文地理条件较为复杂,形成与控制的难度较高,相关施工方一定要综合考虑好各方面的问题再进行开采作业。总而言之,矿坑涌水量能够作为数据用于判断矿山地下开采活动对地下水影响的大小,体现地下水资源在矿区开采活动作业中产生的一些问题,在考虑相关地下矿层的防治处理时,要结合好当地浅表层水资源的供应问题,与当地的居民沟通好,保证施工团队的安全以及开采活动的正常进行。

  参考文献:

  [1] 唐坪.矿山地下开采活动对地下水环境的影响[J].西部资源,2020(03):97-99.

  [2] 刘妍芬.矿山开采对地下水环境影响的研究[J].中国金属通报,2020(03):291-292.

  [3] 舒仲强,舒顺平.矿山地下开采对地下水环境的影响及防治[J].科技创新导报,2019,16(35):31+33.

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