杨位刚

（山东泰山资源勘查有限公司，山东 济南 250104）

与经济快速发展相随的是对矿产资源需求的不断增加，矿山开采活动程度越来越剧烈，对矿山地表、植被、生态环境都造成了很大的影响。而矿山周围的地壳运动以及水文地质条件的不断变化，会导致矿山出现地质灾害。矿山一旦发生事故会导致大范围的矿山坍塌等，救援工作难以开展，危及矿山开采人员的安全，严重甚至会影响周边居民的安全，而且后续的生产恢复时间长，造成矿山巨大经济损失[1]。

矿山水文地质灾害频繁发生，矿山水文地质灾害问题逐渐复杂化，而人们对矿山水文灾害的认知存在一定的局限性，常常会遗漏一些隐藏的致灾因素。因此，不能单纯以单因素进行水文结构模式的划分。在对水文地质灾害历史数据分析统计的基础上，总结矿山水文地质灾害发生的基本类型、分布特征等。根据水文地质灾害的类型，总结出矿山水文地质灾害的水文结构模式。基于以上分析，本文将研究矿山水文地质灾害的类型划分和水文结构的模式。

1 矿山水文地质灾害的类型划分

矿山水文地质因素是矿山灾害的最常见也是比较严重的灾害因素。一旦矿山在开采过程中发生水文地质灾害，不仅会拖缓开采工程的施工进度，造成勘测、采矿等设备出现故障，造成经济上的损失，还会对矿工的生命安全造成威胁。因此，需要对矿山水文地质灾害的类型进行划分，以便于根据不同类型的水文地质灾害进行有针对性的安全防护。结合相关文献，矿山水文地质灾害的类型有以下几种[2]：

1.1 地下水引起的矿山水文地质灾害

矿山开采深度通常较深，矿井深入地下，在使用机械开采时无法精确预测地下水位置，在作业时就会使矿道与地下暗河、蓄水溶洞等相连，导致地下水不断涌入，即矿坑突水涌水。而地下水通常包含一定量的泥沙，地下水中混杂的泥沙、岩屑等如果开采矿井内存在断层或者裂缝，泥沙和岩屑等会从断层、裂缝中进入施工作业的巷道内，即溃沙涌泥。随着施工不断推进，泥沙、岩屑等在巷道内不断积累，施工机械一旦没有定期或及时清洁，就会导致矿采机械设备出现故障。

同时，在矿采工程的推进过程中，对矿山岩体的作用不断增加，混合泥沙的地下水涌入会使矿山岩体的孔隙水压力不断增强，并且矿山岩体临空面受到的作用力减小作用力，也会使岩体自身支撑有效应力减弱，进而导致矿体断层、裂缝移动抵抗摩擦力减少。一旦矿体断层、裂缝移动抵抗摩擦力减少至临界点时，矿山岩体移动，造成施工作业巷道坍塌，使得矿山发掘系统瘫痪，危及作业人员的安全。此外，不同地区的地下水的酸碱程度不同，施工作业巷道地下水位增加和流动，会不断对岩体、施工设备腐蚀，而且地下水矿物盐也会导致矿山岩体盐渍化，岩体会逐渐脆弱。

由于地下水造成的矿山水文地质灾害通常是逐渐积累形成的，而一旦矿山发生这种类型的地质灾害时，会难以提前预测。这种突发性灾害，瞬时对矿山岩体破坏力大，对矿山开采工程的影响也非常严重。

1.2 岩土层变形导致的地质灾害

随着矿山开采工程的不断推进，已经开采的矿体逐渐变空，导致矿山开采部位的岩体受力情况发生变化。这种岩体受力不均衡现象，会导致已经开采过的岩体发生坍塌。

对于一部分矿产资源分布在靠近地表的矿山，岩土层变形非常严重，开采造成的地面塌陷会影响地面的植被、耕地、居住地等，严重危害了矿山周围的安全。矿山开采过程中，遇到较大的岩体或较为坚硬的岩体时，需要采用对岩体引爆的方式。而岩体引爆前的勘测误差、岩体引爆时炸药的使用量、引爆地点的准确性等都会使岩体引爆作业中出现危险。通产岩体引爆时，受炸药的作用，岩体成喷射状，在施工作业的巷道中，喷射到作业面岩体上的碎屑会带有非常大的动能，伤害井下的作业矿工，威胁他们的人身安全。

冒顶灾害是岩土层变形造成的矿山水文地质灾害。冒顶灾害通常是矿山开采工程导致山体内部变空，矿山岩体压力失衡，进而矿山山体的顶板受到的压力失衡。顶板压力失衡超过临界点时，会导致矿山山顶崩塌、断裂。

塌方也是岩土层变形造成的矿山水文地质灾害。塌方通常是矿山开采过程中的土块、碎岩体等开采垃圾，在外力的作用下随着逐渐变陡的矿山山体大面积滚落。此外，地表植被破坏、短时强降雨、地震等都会造成矿山岩土层受力变化，导致坍塌灾害。

1.3 易燃物质引起的地质灾害

矿山开采过程中，矿山山体内包含的大量易燃易爆气体，在受到开采作业的机械的影响下，易燃易爆气体的温度不断增加。同时，伴随着矿井开挖深度的增加，岩层间隙中的硫元素含量不断增加，一旦地下矿井的通风措施不到位，不仅危害矿工的呼吸道安全，而且当硫元素积累过多，就极易发生爆炸事故。

除此之外，矿井深度的增加，使得采矿作业的深度逐渐靠近地核方向，而受到地热的影响，采矿作业井的温度不断上升，温度达到易燃易爆气体的燃点时，就会引发爆炸。

1.4 软土地基变形引起的地质灾害

我国的矿产资源丰富，矿产分布较广，当矿山的地基为软土时，会给矿山开采工程造成极大的困难。由于软土具有极强的可压缩性、稳定性却较差、对受力变化感应灵敏以及受力变形性大的特点，开采地基为软土的矿山时受限制非常多。在矿山开采过程中难免会使用大型机械，当软土地基受到机械施工作业时的振动时，会影响矿山山体内在结构的稳定性。如果机械开采振动过大，再加上外界的影响，会使矿山山体的受力结构发生变化，降低矿山山体的土质结构的强度降低，危害施工安全。对矿山水文地质灾害的类型划分后，研究矿山水文结构模式。

2 水文结构模式研究

不同矿山水文地质灾害类型的结构模式、形成条件均不相同，本文将分析水文地质灾害基本结构、形成条件之间存在的相同点，研究矿山水文地质灾害的水文结构模式[3]。

2.1 外界降水水害

我国的矿山开采有露天开采和矿井开采两种形式，在矿山开采过程中影响较大的就是外界降水造成的水文地质灾害。下图1所示为露天矿和矿井在开采过程中受降水影响造成水害的结构示意图。

从图中可以看出，对于露天矿来讲，降水进入施工作业坑中，随着雨量的增加，在矿坑中形成大量积水。如果遇到短时强降雨，加之矿山的排水能力弱，会造成矿山水害事故。而对于矿井开采形式的采矿工程，降水不断进入矿井中国，导致矿井地下水位不断上涨。当突发暴雨时，矿井暴涨的水位会混杂大量的泥沙和岩屑，危及矿井中的作业人员的安全。同时，降水还会导致周围湖泊、水库的堤坝受力变化，一旦堤坝受力变化严重，极有可能造成大量存水冲击矿井，造成更大的水文地质灾害。

图1 降水水害结构示意图

2.2 地表水水害

地表水常年不断的冲刷着矿山以及其周围的地表，造成地表岩土层非常脆弱。而季节性的地表河流的流经，会对矿井的安全造成威胁。一旦遇到季节性的地表河流流量增大，会出现大量自然水涌入矿井中，形成矿井水灾。

湖泊、海水等对矿山开采安全的影响主要受限于地基的松散层、隔水层岩土的岩性、厚度的影响。此外，海水和盐碱度过高的湖水对地下岩体的腐蚀，也是导致矿山水文地质灾害的原因之一。

另外，矿山开采过程中在岩石坍塌后恢复开采时，塌坑会存有一定的积水。塌坑积水在暴雨等水位突然增加的条件下，会使塌坑内的积水进入矿井造成二次矿山水害。至此，完成了对矿山水文地质灾害的类型划分和水文结构的模式的研究。

3 结束语

矿产资源是我国工业发展的重要资源，近年来矿山开采量的增加，也导致了矿山水文地质灾害频发。为了给之后的矿山开采工程提供有力的技术支持，本文研究了矿山水文地质灾害的类型划分和水文结构的模式。通过对矿山水文地质灾害类型的划分，确定各类灾害的致灾机理，以便于有针对性的对矿山水文地质灾害进行有效预防。