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[摘 要]金属矿山地下开采对地下水环境的影响主要是对水资源量，水资源循环，含水层水位的变化以及水资源的污染等方面的影响。本文针对地下开采过程中对地下水环境影响的分析与调查，提出了减轻或避免地下开采对地下水环境影响的防治措施，加大对矿山废水污染的控制力度及防治工作。
[关键词]金属矿山地下开采；地下水环境；分析调查；防治措施
中图分类号：X143；X82 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）21-0195-01
一：引言
金属矿山的地下开采在很大程度上浪费了大量的地下水资源，同时地下开采改变了地下水的循环系统，既影响了矿区水资源的补给量又影响了水资源的可利用量，同时对矿区地表植被、农田、居民等对象的用水资源也产生了影响。地下开采的采空区的逐渐增大也会导致地表坍塌与缝隙，加快了地表水转化为地下水的速度，致使地表水将会逐渐减少，极大地破坏了地下水和地表水之间的天然关系。
二：地下开采对地下水环境影响的分析和调查
1、地下水影响范围的分析
地下矿层开采后，围岩的原岩应力遭到破坏，致使应力重新分布，上覆岩层在应力作用下产生移动、变形和破坏。根据破坏情况分为垮落带、裂隙带和弯曲带。由于垮落带、裂隙带都具有一定的导水性，所以通常将这两个带合称为导水裂缝带。含水层的破坏程度主要取决于导水裂缝带高度。导水裂缝带发育高度与矿层赋存地质条件、顶板岩性、矿层开采厚度、采矿方法等均有密切关系。
2、此类环境影响的调查重点
为预测地下开采形成的地下水降落漏斗半径、开采矿层顶部导水裂缝带高度以及判断地下开采是否导致地表水源漏失和漏失程度，首先要进行现场调查、室内试验等工作以获取确定相关计算参数的原始资料，水文地质条件复杂矿区还需有专门水文地质勘探工作。
2.1、地质调查；
地质调查包括地下水降落漏斗影响区及其附近区域的工程地质和水文地质调查。工程地质调查主要包括矿区周围地层、岩性、构造、地质灾害。水文地质调查主要包括矿区所处完整水文地质单元内的岩性、结构和厚度、含水层和隔水层的岩性组成、分布范围、埋藏条件、渗透系数与矿区周围原始地下水水位、水质、地表水体发布、地下水的补给、径流、排泄条件、周围泉水分布等情况。
2.2、矿山地下开采的工程的调查；
主要包括采矿方法、采矿规模、地下水治理措施、开采范围、开采标高、开拓运输系统布置、井巷支护方式等。其中应关注重点是采矿方法、采矿规模及地下水治理措施。不同的采矿方法、采矿规模对开采矿层的顶板破坏程度、采空区面积和体积相差很大，导致对地下水影响也相差很大，以崩落采矿方法影响最大，充填采矿方法影响最小。
2.3可能受影响的地表环境保护目标调查；
调查内容主要包括地下水降落漏斗影响区涉及的完整水文地质单元内的地表植被种类、面积及其对水的依赖情况；农作物种类、面积及其对水的依赖情况；地表水体（河流、湖泊、水库、水塘、水渠等）分布、规模、底部岩层及其防渗情况；矿井水与大气降水、地表水和地下水的水力关系；生产生活用水水井、泉点分布、水位；可能污染地下水的对象（如：矿石堆场、工业、农业和生活污染源）等。
三、减轻或避免此类环境影响的措施
对地下水污染与防治问题，国内外专家和学者们做了大量的研究和探索工作，取得了一定的研究成果。比较一致的意见是；地下水一旦污染便很难治理，不仅要花费相当长的时间，而且要耗费昂贵的代价，因此以预防为主，减少污染是保护地下水的根本措施，而治理只是出于不得已而采取的补救方法。预防和治理主要包括以下几个方面。
1、地下开采的工程保护措施
1.1、正确选择采矿方法。优先采用房柱法、胶结充填法，尽量不采用崩落法，开采过程中废石、矿渣及时回填，尽量减小采空区，以预防地表陷落，减少地表水通过采矿错动区对地下的渗透，减少受污染的地下水量。
1.2、合理布置井巷，规避各种透水事件。根据地形条件，将井巷布置在远离河谷的地方，在有岩溶的地区，井巷尽可能布置在没有或只有轻微岩溶地段；井巷尽可能避开充水的地质构造带，当矿体上下盘富水不均时，尽量把井巷布置在富水性弱的一盘。
1.3、井下合理预留一定厚度的保护矿柱，预留局部矿体不采，合理控制采空区规模，避免采空区规模过大引起上部岩层松动而产生地裂缝，以防止导水裂缝产生，以致裂缝扩展至地表，造成地下水和地表水的漏失。
1.4、采用合理的地下水治理措施，在水文地质条件复杂的矿區，尽量采用以封堵地下水集中径流通道为主，疏干为辅的工程措施，尽量减小地下水降落漏斗的范围，从而减弱因为采矿疏干排水引起的地表塌陷、开裂等不良环境地质问题。
2、地质缺陷的保护措施
2.1、超前探水。在水文地质条件复杂的矿山或者采区附近有富水断裂带、富水老窿时，必须坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘”的原则，探明水源后制定防护措施。
2.2、掘进或回采过程中，遇见断层、裂缝等岩层破碎地段应及时加强喷浆、喷锚支护等，尽可能减小导水裂缝带厚度和渗水。
2.3、注浆封堵。对采区外围的导水层及巷道遇到涌水断裂带时，可采取注浆减小岩层裂隙及其渗透性，堵隔外围地下水阻止其进入采空区。
2.4、修筑挡水墙。当井下某一段的涌水量河大或存在导水断裂带时，可采用灌浆、砌筑垂直防渗墙等措施封堵断裂等水平方向来水的水量。
3、地表环境保护目标的保护措施
3.1、在有条件的矿床周围设截水沟排水。山区降水后以地表水或潜水的形式流入矿区，地表有塌陷裂缝时，会使矿区涌水量大大增加。在这种情况下，可在矿床外缘或漏水区的上方迎水流方向修筑排水沟，将水排至影响范围之外。
3.2、地表防渗处理、填堵通道。为减小大气降雨渗入井下的水量，在影响区采取填坑、补凹、整平地表或建不透水层等措施。
3.3、改变植物种类，如种植抗旱植物取代原有的喜水植物；改水田为旱地；搬迁污染源等。
4、开采服务期满后的防护措施
4.1、对开采期形成的导水巷道、导水断裂、裂缝等不良地质区域进行充填、喷浆和封堵，减缓采空区地下水的流动，减轻采空区地下水、地表水的水力联系。
4.2、对采空区井巷出口进行封堵，隔绝与外界空气的接触，减轻和避免空气中氧与采空区内矿岩中硫的接触反应，防止地下水酸化，溶解重金属。
四、结束语
地下开采对地下水资源的破坏在开采期间一般具有不可逆性，地下水一旦被破坏和污染便很难治理，不仅要花费相当长的时间，而且要耗费昂贵的代价，应一起行为人的足够重视，通过环境影响分析确定影响范围和程度后，以便采取相应的预防和补救措施。总之，矿山开采不仅影响着水资源量与水资源循环，同时也引起含水层水位变化及造成地下水污染，要通过统一管理强化开采过程中的保护措施，加大矿山废水污染的控制力度确实保护好地下水资源。
参考文献
[1] 有色金属工程设计项目经理手册；北京：化学工业出版社，2002.
[2] 金属矿床地下开采技术；中南大学出版社，2016.3.
[关键词]金属矿山地下开采；地下水环境；分析调查；防治措施
中图分类号：X143；X82 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）21-0195-01
一：引言
金属矿山的地下开采在很大程度上浪费了大量的地下水资源，同时地下开采改变了地下水的循环系统，既影响了矿区水资源的补给量又影响了水资源的可利用量，同时对矿区地表植被、农田、居民等对象的用水资源也产生了影响。地下开采的采空区的逐渐增大也会导致地表坍塌与缝隙，加快了地表水转化为地下水的速度，致使地表水将会逐渐减少，极大地破坏了地下水和地表水之间的天然关系。
二：地下开采对地下水环境影响的分析和调查
1、地下水影响范围的分析
地下矿层开采后，围岩的原岩应力遭到破坏，致使应力重新分布，上覆岩层在应力作用下产生移动、变形和破坏。根据破坏情况分为垮落带、裂隙带和弯曲带。由于垮落带、裂隙带都具有一定的导水性，所以通常将这两个带合称为导水裂缝带。含水层的破坏程度主要取决于导水裂缝带高度。导水裂缝带发育高度与矿层赋存地质条件、顶板岩性、矿层开采厚度、采矿方法等均有密切关系。
2、此类环境影响的调查重点
为预测地下开采形成的地下水降落漏斗半径、开采矿层顶部导水裂缝带高度以及判断地下开采是否导致地表水源漏失和漏失程度，首先要进行现场调查、室内试验等工作以获取确定相关计算参数的原始资料，水文地质条件复杂矿区还需有专门水文地质勘探工作。
2.1、地质调查；
地质调查包括地下水降落漏斗影响区及其附近区域的工程地质和水文地质调查。工程地质调查主要包括矿区周围地层、岩性、构造、地质灾害。水文地质调查主要包括矿区所处完整水文地质单元内的岩性、结构和厚度、含水层和隔水层的岩性组成、分布范围、埋藏条件、渗透系数与矿区周围原始地下水水位、水质、地表水体发布、地下水的补给、径流、排泄条件、周围泉水分布等情况。
2.2、矿山地下开采的工程的调查；
主要包括采矿方法、采矿规模、地下水治理措施、开采范围、开采标高、开拓运输系统布置、井巷支护方式等。其中应关注重点是采矿方法、采矿规模及地下水治理措施。不同的采矿方法、采矿规模对开采矿层的顶板破坏程度、采空区面积和体积相差很大，导致对地下水影响也相差很大，以崩落采矿方法影响最大，充填采矿方法影响最小。
2.3可能受影响的地表环境保护目标调查；
调查内容主要包括地下水降落漏斗影响区涉及的完整水文地质单元内的地表植被种类、面积及其对水的依赖情况；农作物种类、面积及其对水的依赖情况；地表水体（河流、湖泊、水库、水塘、水渠等）分布、规模、底部岩层及其防渗情况；矿井水与大气降水、地表水和地下水的水力关系；生产生活用水水井、泉点分布、水位；可能污染地下水的对象（如：矿石堆场、工业、农业和生活污染源）等。
三、减轻或避免此类环境影响的措施
对地下水污染与防治问题，国内外专家和学者们做了大量的研究和探索工作，取得了一定的研究成果。比较一致的意见是；地下水一旦污染便很难治理，不仅要花费相当长的时间，而且要耗费昂贵的代价，因此以预防为主，减少污染是保护地下水的根本措施，而治理只是出于不得已而采取的补救方法。预防和治理主要包括以下几个方面。
1、地下开采的工程保护措施
1.1、正确选择采矿方法。优先采用房柱法、胶结充填法，尽量不采用崩落法，开采过程中废石、矿渣及时回填，尽量减小采空区，以预防地表陷落，减少地表水通过采矿错动区对地下的渗透，减少受污染的地下水量。
1.2、合理布置井巷，规避各种透水事件。根据地形条件，将井巷布置在远离河谷的地方，在有岩溶的地区，井巷尽可能布置在没有或只有轻微岩溶地段；井巷尽可能避开充水的地质构造带，当矿体上下盘富水不均时，尽量把井巷布置在富水性弱的一盘。
1.3、井下合理预留一定厚度的保护矿柱，预留局部矿体不采，合理控制采空区规模，避免采空区规模过大引起上部岩层松动而产生地裂缝，以防止导水裂缝产生，以致裂缝扩展至地表，造成地下水和地表水的漏失。
1.4、采用合理的地下水治理措施，在水文地质条件复杂的矿區，尽量采用以封堵地下水集中径流通道为主，疏干为辅的工程措施，尽量减小地下水降落漏斗的范围，从而减弱因为采矿疏干排水引起的地表塌陷、开裂等不良环境地质问题。
2、地质缺陷的保护措施
2.1、超前探水。在水文地质条件复杂的矿山或者采区附近有富水断裂带、富水老窿时，必须坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘”的原则，探明水源后制定防护措施。
2.2、掘进或回采过程中，遇见断层、裂缝等岩层破碎地段应及时加强喷浆、喷锚支护等，尽可能减小导水裂缝带厚度和渗水。
2.3、注浆封堵。对采区外围的导水层及巷道遇到涌水断裂带时，可采取注浆减小岩层裂隙及其渗透性，堵隔外围地下水阻止其进入采空区。
2.4、修筑挡水墙。当井下某一段的涌水量河大或存在导水断裂带时，可采用灌浆、砌筑垂直防渗墙等措施封堵断裂等水平方向来水的水量。
3、地表环境保护目标的保护措施
3.1、在有条件的矿床周围设截水沟排水。山区降水后以地表水或潜水的形式流入矿区，地表有塌陷裂缝时，会使矿区涌水量大大增加。在这种情况下，可在矿床外缘或漏水区的上方迎水流方向修筑排水沟，将水排至影响范围之外。
3.2、地表防渗处理、填堵通道。为减小大气降雨渗入井下的水量，在影响区采取填坑、补凹、整平地表或建不透水层等措施。
3.3、改变植物种类，如种植抗旱植物取代原有的喜水植物；改水田为旱地；搬迁污染源等。
4、开采服务期满后的防护措施
4.1、对开采期形成的导水巷道、导水断裂、裂缝等不良地质区域进行充填、喷浆和封堵，减缓采空区地下水的流动，减轻采空区地下水、地表水的水力联系。
4.2、对采空区井巷出口进行封堵，隔绝与外界空气的接触，减轻和避免空气中氧与采空区内矿岩中硫的接触反应，防止地下水酸化，溶解重金属。
四、结束语
地下开采对地下水资源的破坏在开采期间一般具有不可逆性，地下水一旦被破坏和污染便很难治理，不仅要花费相当长的时间，而且要耗费昂贵的代价，应一起行为人的足够重视，通过环境影响分析确定影响范围和程度后，以便采取相应的预防和补救措施。总之，矿山开采不仅影响着水资源量与水资源循环，同时也引起含水层水位变化及造成地下水污染，要通过统一管理强化开采过程中的保护措施，加大矿山废水污染的控制力度确实保护好地下水资源。
参考文献
[1] 有色金属工程设计项目经理手册；北京：化学工业出版社，2002.
[2] 金属矿床地下开采技术；中南大学出版社，2016.3.