礦區(qū)水文地質探究范文

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《ActaGeologicaSinica雜志》2016年第4期

提要：

礦區(qū)水資源保護和礦山防治水這兩個互相矛盾又緊密聯系的問題給傳統的礦山水文地質學帶來了更多的挑戰(zhàn)和機遇，迫切需要新理論、新技術的發(fā)展。為了更好的實現礦區(qū)未來地下水資源的開采、利用與保護以及采煤安全和區(qū)域水資源可持續(xù)利用，本文選擇長治盆地為重點研究區(qū)，從采動引起的覆巖移動入手，在資料分析的基礎上，采用相似材料模擬、綜合物探、野外監(jiān)測、現場注（壓）水試驗的方法，運用水文地質學原理研究了采煤引起含水層結構變異厚度及其滲透性變化特征；在此基礎上，以長治盆地集中開采區(qū)水文地質條件和野外監(jiān)測數據為基礎，建立了區(qū)域地下水流場三維動態(tài)模擬試驗臺，為研究含水層結構變異后的地下水循環(huán)機理和水資源重新分布提供技術支撐；本文同時指出了我國礦山水文地質研究目前存在的問題和面臨的挑戰(zhàn)，分析了礦山水文地質學科的發(fā)展趨勢，展望了未來相關分支學科和關鍵核心技術的發(fā)展方向與前景。

關鍵詞：

礦區(qū)；采煤驅動；水文地質；研究進展；發(fā)展方向

煤炭是我國可持續(xù)發(fā)展最可靠的能源支柱，由于特定的國情和條件，未來幾十年內能源結構不會有根本的改變，預計高峰產量38～40億噸，同時伴隨大量的資源枯竭礦井閉坑。特殊的地理地質環(huán)境，決定了我國煤礦水文地質條件與世界其他國家相比，是極其復雜的，我國煤炭資源的開采受水害的威脅嚴重，尤其是隨著開采深度、開采強度、開采速度、開采規(guī)模的增加，以及新的大型能源基地的建設，水害威脅愈來愈嚴重，礦山水文地質問題越來越復雜據不完全統計，我國重點煤礦已有上百億噸受水害威脅的儲量，給煤礦防治水工作和實現安全生產造成了更大的困難和更為艱巨的任務。我國礦山水文地質學科經過多年發(fā)展，出現了眾多成績斐然的學者和一系列的研究成果，尤其是在煤層頂板巖移、采區(qū)應力分布及演化、突水風險判別、導水裂隙發(fā)育、涌水量計算、礦井水保護與利用等方面取得了較為突出的成就，為礦區(qū)建設和區(qū)域發(fā)展起到了及其重要的作用。值得注意的是，礦井水文地質學科仍然存在許多問題急需我們投入更多的精力和時間展開研究。礦區(qū)水資源保護和礦山防治水這兩個互相矛盾又緊密聯系的問題給傳統的煤田水文地質學帶來了更多的挑戰(zhàn)和機遇，迫切需要新理論、新技術的發(fā)展。本文以長治盆地煤礦集中開采區(qū)為核心研究區(qū)，針對采煤條件下的頂板含水層結構變異與地下水流場演化開展了系列研究。

1研究區(qū)概況

長治盆地是一個相對獨立的水文地質單元，奧陶系中統石灰?guī)r巖溶裂隙含水層組為盆地內主要含水層，位于煤層以下。而兩個主采煤層之間及以上依次展布著石炭系太原組裂隙巖溶含水層組，下二疊統山西組及上、下石盒子組砂巖裂隙含水層組，基巖風化帶與第四系松散含水層組等三個主要含水層組。其中基巖風化帶含水層由粗－細粒砂巖組成，富水性因地而異，第四系松散含水層主要由中－細砂組成，厚度一般為60～130m，富水性較好，具有重要的供水價值。在這種水、煤資源共生的特定水文地質條件下，大規(guī)模采煤就成為地下水資源破壞的主要原因。長治盆地煤炭資源蘊藏豐富，含煤面積占到盆地總面積的2／3（圖1），煤礦開采完全改變了天然狀態(tài)下的水文地質條件，原有的含水層空間結構已經嚴重變異，地下水循環(huán)演化模式發(fā)生根本性的變化。本文選擇長治盆地為整體研究對象，同時選擇文王山斷裂和二崗山斷裂之間這塊相對獨立且煤礦開采劇烈的區(qū)域為核心研究區(qū)，有利于研究問題的系統解決。

2礦區(qū)水文地質研究方法及數據采集

采煤過程中覆巖有規(guī)律的垮落、破裂、下沉，形成導水裂隙帶，含水層結構發(fā)生變異。研究含水層圖1長治盆地水文地質簡圖Fig．1SimplehydrogeologicalmapofChangzhiBasin結構變異的方法較多，國內外專家采用的方法包括物理模擬試驗法、地球物理勘測法、現場觀測法、鉆孔漏漿觀測、抽（壓）水試驗、理論推算法和經驗公式法等。本文根據長治盆地地質背景和開采情況，選擇了室內模擬試驗、綜合鉆探、地球物理勘測、現場監(jiān)測、抽水試驗等多種方法有機結合，對長治盆地煤礦開采條件下覆巖含水層結構變異情況進行了研究。

2．1覆巖含水層結構變異物理模擬試驗

本模擬試驗的地質原型是山西余吾煤礦，主要模擬S1202工作面，工作面對應的地面標高為＋932m，工作面標高為298m。工作面走向長1400m，工作面寬度為295m，煤層平均厚度為6m，主要開采3＃煤層，平均埋藏深550～600m，最大埋深超過800m。位于山西組下部，上距K8砂巖19．80～37．41m，平均31．85m，上距K10砂巖100m。工作面煤層傾角為3°～5°，試驗采取高密集點陣法進行覆巖變化精細化研究，見圖2。

2．2地球物理勘測

地球物理勘測區(qū)域選擇在S1202工作面及相鄰S1204工作面區(qū)域，主要目的是通過瞬變電磁高密集布點提高分辨率方法，宏觀掌握礦區(qū)采煤條件下含水層分布范圍、發(fā)育規(guī)模、埋深以及賦水狀態(tài)等基本信息，查明含水層結構垂向變異特征和組合關系等。物探測線布置見圖3。

2．3井下仰孔鉆探及注水試驗

井下鉆探采用一個原巖孔注水試驗（在未采動區(qū)域打孔）和兩個采動孔注水試驗（在采動后區(qū)域打孔）對比方式進行。注水試驗場地選在王莊礦區(qū)某工作面進風巷道內布置。鉆孔布置圖如圖4所示。仰孔鉆探注水試驗結果顯示（見圖5），開采前后上覆巖層變異范圍內兩端巖體透水能力有明顯變化，首先壓水量從變異微弱區(qū)進入嚴重變異區(qū)時壓水量迅速增大，之后壓水量有明顯開始下降，當工作面推進到Z2－4、Z3－4區(qū)段范圍時壓水量明顯區(qū)別于之前區(qū)段，但仍大于原巖狀態(tài)鉆孔所測數值，此時鉆孔推進垂向高度約85m，當推進進尺超過Z2－4、Z3－4區(qū)段范圍時，壓水量又有了明顯下降，接近原巖鉆孔Z1所測數值，認為這部分巖層不屬于巖層變異區(qū)。由此，可以確定試驗工作面上方變異含水層厚度約90m。

2．4地下水位野外監(jiān)測

含水層結構的變異必然引起區(qū)域地下水流場的變化，野外監(jiān)測包括采區(qū)沉降及水位動態(tài)監(jiān)測和現場抽水試驗。采區(qū)水位動態(tài)監(jiān)測主要布置了一眼潛水位動態(tài)監(jiān)測井和20個地表沉陷動態(tài)監(jiān)測點，其中5號監(jiān)測點與水井監(jiān)測點連線垂直走向，二者相距13m。共監(jiān)測了15個月，頻度為每天一次。采區(qū)水位動態(tài)監(jiān)測點布置如圖6所示。抽水試驗準備工作總共調查了研究區(qū)內的水位波動帶中的186口水井，經過綜合分析選擇了其中19口水井作為抽水試驗水井。具體試驗水井分布位置見圖7。

2．5區(qū)域地下水流場三維動態(tài)模擬試驗

覆巖結構變異引起了含水層流場的變化，頂板含水層一旦受到導水裂隙破壞，水位將急劇下降，引起大面積的地下水疏干，但具體疏干邊界很難界定，本文針對這一問題專門研發(fā)了區(qū)域地下水流場三維動態(tài)模擬試驗臺進行了物理模擬試驗研究。試驗裝置見圖8。

3煤層頂板含水層結構變異規(guī)律

3．1煤層頂板含水層結構變異物理模擬分析

利用SPSS統計軟件對10條測線210個測點數據進行聚類分析，得到圖9聚類分析樹形圖。結合試驗過程中觀測到的巖層破壞程度，測線2和測線3位于模擬工作面垮落帶中，因此工作面上覆巖層的垮落帶高度大于30m。測線4、測線5、測線6和測線7位于模擬工作面裂隙帶中，其中的巖層破壞與下伏垮落帶中的破壞巖層雜亂無章，具有明顯的規(guī)律性，尤其在其頂部測線7附近具有明顯的層理性，這是裂隙帶頂部列些成層狀的明顯特征。因此確定模擬工作面的裂隙帶高度為94m，即上覆巖層變異高度為94m。測線8、測線9和測線10，其中的巖層位移量與前述兩帶中的巖層位移量有明顯差別，且其中巖層破壞不甚明顯，裂隙發(fā)育與采動前沒有明顯的差異性，規(guī)律具有明顯的相似性，這是彎沉帶明顯特征。結合模擬工作面水文地質結構特征，煤層上覆K8含水層距煤層約為30m，K8含水層位于垮落帶之中，采動過程中該含水層完全破壞。模擬工作面上部K10含水層距離煤層頂板約為90m，巖層變異帶高度大約為94m，該層位地下水會被疏干或半疏干，從而確定該含水層也發(fā)生了變異。

3．2煤層頂板含水層結構變異物探分析

對比礦區(qū)水文地質條件和煤層開采進度分析物探結果，從垂向來看，煤礦開采對煤層頂板覆巖破壞和影響范圍一般為250m～300m，影響范圍從下到上逐漸變小，影響強度從下到上逐漸變弱。受到劇烈影響的頂板覆巖厚度約為整體影響范圍的1／3，厚度約為90～120m，基本與裂隙帶發(fā)育高度吻合。物探結果顯示，高阻異常區(qū)外圍（即裂隙帶外圍）分布有約150～200m厚的次高阻異常區(qū)，該區(qū)域完全位于采空區(qū)上方，從下往上呈現逐漸減小趨勢。分析認為該區(qū)域為裂隙帶外部的非連續(xù)裂隙變化區(qū)或裂隙微小變異區(qū)（圖10）。

3．3頂板含水層結構變異厚度的確定

錢鳴高等人研究認為關鍵層位置對于導水裂隙帶高度影響十分明顯。通常認為堅硬巖層是剛性的，而軟巖具有塑性。如果工作面推進長度較大時，堅硬巖層多沿垂直層面方向斷裂；而于軟巖層多數只發(fā)生塑性變化，不會產生裂隙，故軟巖頂板不易發(fā)生突水。當關鍵層的懸露距離小于其極限跨度時，導水裂隙帶不會向上進一步發(fā)展；而軟巖層的下部自由空間高度小于其最大撓度時，軟巖層能夠保持塑性狀態(tài)不發(fā)生破壞，此時導水裂隙帶不向上繼續(xù)發(fā)展，即變異含水層高度得以確定，由此我們提出關鍵隔水層的概念。即當某一隔水層滿足公式υwmax≥Δi時（υwmax覆巖最大撓度；Δi自由空間高度），該隔水層即為關鍵隔水層，煤層至該隔水層的距離即為變異含水層厚度。以關鍵隔水層為界，可以劃分為水位波動帶和水位驟降帶。水位波動帶特征：水位波動，水資源未明顯漏失，巖層彎曲；水位驟降帶特征：水位驟降，水資源明顯漏失，巖層發(fā)生冒落、裂隙發(fā)育。

4含水層結構變異滲透性分析

4．1水位波動帶含水層滲透性分析

試驗結果顯示，采煤前抽水井ZL－01測得滲透系數為0．58m／d，采煤過后（CZ－06）的滲透系數為3．14m／d，是采前的5．41倍；另一組抽水井相距稍遠，ZL－02井抽水試驗測定滲透系數為0．58m／d，CZ－14井抽水試驗測定滲透系數為4．69m／d，采后的滲透系數是采前的8．09倍。由此可知，采煤在改變地面形態(tài)的同時也使得潛水含水層的滲透性增大。采掘工作面推進過后使得采空區(qū)含水層滲透性明顯增大現象，且采空區(qū)上方距開采邊界20～70m范圍內的永久裂隙區(qū)滲透性最大，其次是采空區(qū)中部裂隙閉合區(qū)，總體而言采動過后使得滲透性比采前增大約5～15倍。這對于礦區(qū)潛水循環(huán)將會產生積極意義（JiangHui，2011）。見表1。

4．2水位驟降帶含水層滲透性分析

采煤后頂板水層結構性分布差異導致了滲透系數的變異不均衡性，根據試驗結果可將煤層覆巖含水層變異帶劃分為4個區(qū)，見圖11。①垮落儲水區(qū)：該區(qū)域巖塊大小不一，排列無序，巖塊間縫隙多且寬，連通性好，研究區(qū)內一般厚20～30m，在煤壁附近垮落儲水區(qū)發(fā)育較高，采空區(qū)中部垮落儲水區(qū)發(fā)育較低。②裂隙滲透區(qū)：位于垮落帶之上，與垮落帶直接連通，垂向裂隙和層間裂隙發(fā)育，研究區(qū)內一般發(fā)育到煤層頂板以上90m，試驗時注水量約為原巖注水量的10～20倍。③裂隙強徑流區(qū)：靠近煤柱部位的裂隙滲透區(qū)兩端是大角度張開裂隙發(fā)育密集區(qū)。從注水試驗中可明顯看到這部分區(qū)域發(fā)育上緣距煤層頂板約115m，裂隙強徑流區(qū)的注水量約為原巖注水量的20～100倍，本區(qū)對地下水將會起到導通作用，是發(fā)育高度范圍內的含水層相互連通，水量交換的良好通道。④離層管流區(qū)：離層主要發(fā)育在裂隙帶以上部分巖體中，它數量不多，順層展布，連通性極好，具有時效性，隨煤層開采往往經歷開裂→發(fā)育→閉合→消失的過程。離層裂隙對地下水的意義主要表現為順層輸水。煤層的開采是一個動態(tài)的過程，應力場會隨煤層的開挖而不斷發(fā)展變化，因此動覆巖滲透特性也不是一成不變的。當工作面推進一定距離時，覆巖被當時的應力場改造，此時的滲透特性適應當時應力作用下的覆巖結構。隨著工作面的繼續(xù)推進，應力場發(fā)生了改變，覆巖結構層隨之變化，原有的張開裂隙變?yōu)殚]合，原來的完整覆巖開裂。覆巖的滲透特性隨之而變，原本滲透特性好的張開裂隙變化導水性質較差的閉合裂隙，原不透水的原巖轉化為導水巖體的一部分。

5煤礦開采區(qū)地下水流場演化特征

5．1伴隨煤層開采地下水動態(tài)變化特征

5．1．1水位波動帶地下水動態(tài)變化特征

根據野外監(jiān)測結果，煤層采動過程中，潛水位下降與地表沉陷不完全一致，潛水位下降略滯后，采煤影響初期，地表沉降速度較小，沉降緩慢，監(jiān)測井內水位未有變化。這是因為地下水具有天然調節(jié)能力，當地面沉降速度小于周圍含水層對沉陷區(qū)補給速度時，就觀測不到水位變化。在地面沉降的活躍期內，觀測井水位變幅速度的趨勢與地面沉降速度的變幅趨勢相同。當地面沉陷進入衰退期，沉降速度明顯放緩，潛水開始恢復，潛水水位動態(tài)曲線與地面沉陷動態(tài)曲線開始呈現完全不同的變化趨勢。監(jiān)測200d后，監(jiān)測井水位趨于穩(wěn)定，但是水位沒有恢復到采煤前位置，這說明含水層雖然受到采煤擾動，但是含水層結構沒有發(fā)生變異；水位未恢復到采煤前位置，分析認為采動后黃土受到擾動與下伏含水層越流增大（圖12）。綜上所述，伴隨采煤活動推進，地表沉陷盆地逐漸形成，沉陷區(qū)內的潛水位出現下降，而沉陷盆地以外潛水位沒有明顯變化，兩者之間形成水力梯度，使得盆地內潛水位逐漸恢復，使得沉陷盆地內水位形成了先下降后上升的波動現象。

5．1．2水位驟降帶地下水位變化特征

根據試驗結果，當工作面距離監(jiān)測井35m左右時監(jiān)測井中的水位尚未發(fā)生明顯變化，繼續(xù)推進水位開始出現明顯的下降，此時下降幅度較小；當工作面推進到監(jiān)測井上方時水位繼續(xù)下降，下降幅度未有發(fā)生明顯變化；當工作面推進超過監(jiān)測井約24m時，水位發(fā)生了明顯的變化，水位埋深變?yōu)?37．1m，繼續(xù)推進水位發(fā)生了不同程度的驟降。當工作面推過44．4m時，水位降至－147．52m；當工作面推過監(jiān)測井50．3m時，水位降至－150．3m；當工作面推過監(jiān)測井57．9m時，監(jiān)測井水位降至孔底－213m，孔內地下水完全漏失。繼續(xù)監(jiān)測到工作面距離監(jiān)測井200m，仍未見到水位（圖13）。從上述水位變化過程來看，采動過程上覆巖層變異帶內的含水層水位隨工作面的推進水位發(fā)生了緩變到驟降到消失的過程，水位的變化實際上反映了上覆巖層變異過程。水位的緩變過程反映了采動過程中上覆巖層裂隙逐漸增大，但是巖層尚未發(fā)生破斷。工作面推進到距離監(jiān)測井35m，水位開始發(fā)生緩變，說明采動對上覆巖層側向影響邊界范圍大約35m。工作面推過監(jiān)測井24m，水位發(fā)生了驟降，說明上覆巖層發(fā)生了破斷，同時由此可以推斷當地采煤周期來壓超過59m．從水位發(fā)生緩變開始，水資源漏失到礦坑內，含水層近于疏干，完全反應了采動過程中上覆巖層的變異過程，也反應了變異帶內水位動態(tài)特征：緩變—驟降—消失。

5．2覆巖含水層流場影響范圍的確定

通過區(qū)域地下水流場三維動態(tài)模擬試驗，可以得出煤層開采后地下水水位變化與地下水影響邊界時空變化的規(guī)律（圖14），直觀的再現了地下水流場的變化情況，其變化規(guī)律主要有以下幾個方面：①從流場變化顯著性來看，開采區(qū)的上游、下游及兩翼都表現出了隨著開采長度和面積的增長，地下水位和降深變化曲線曲率變化由小變大，最終趨于穩(wěn)定值。②從不同開采模式流場穩(wěn)定后呈現形狀來看，開采工作面中心處都呈現出了“水滴”型，但隨著工作面面積增長會演變?yōu)椤胺派洹毙汀＂坶L治地區(qū)3號煤開采區(qū)上游地下水影響邊界最大值為929m，兩翼地下水影響邊界逐漸增大，從929m逐步增長至約1200m。④、煤礦開采覆巖含水層疏干半徑與地下水流向密切相關，上游影響半徑最小，側向影響半徑由上至下逐漸增大，下游影響半徑最大。

6礦區(qū)水文地質研究發(fā)展方向

6．1深部礦區(qū)水文地質研究亟待加強

上世紀末與本世紀我國經濟的高速發(fā)展促進了礦產資源的劇烈開發(fā)，開采活動大多集中在500m以內的淺部，相應的地質和水文地質研究工作也大多集中在500m以淺。近年來，我國淺部礦產資源逐漸枯竭，西部豐富礦產資源受到交通運輸和脆弱生態(tài)環(huán)境約束等外部條件限制，加大中、東部礦區(qū)深部和下組煤煤炭資源開發(fā)和生產強度，是滿足我國國民經濟快速發(fā)展對能源需求的必然選擇。2008年國土資源部了《關于促進深部找礦工作指導意見》，到2020年，發(fā)現一批具有宏觀影響的深部礦床，顯著增加已有礦山接續(xù)資源儲量，明顯延長礦山服務年限。開展主要成礦區(qū)帶地下500m至2000m的深部資源潛力評價，重要固體礦產工業(yè)礦體勘查深度推進到1500m。可以預計，在未來20年我國東部礦區(qū)許多礦井將逐步開采1000～1500m深度的礦產資源。目前，深部水文地質研究的滯后已經嚴重制約深部礦產的開發(fā)，急需加強：深部礦區(qū)水文地質研究提供相應的技術理論支撐（KangHongpuetal．，2007）。

6．2關閉礦山水文地質研究將逐步興起

我國許多老煤炭基地，在經歷30余年的高強度開采后，煤炭資源趨于枯竭，已經進入閉坑期。礦山開采過程中形成的地下水降落漏斗，其波及范圍遠遠超過礦井邊界，直接改變了區(qū)域的水循環(huán)與水動力場；礦井關閉后，地下水位將快速上升，原有的礦區(qū)地下水運動、循環(huán)條件和賦存環(huán)境再次遭受破壞，采空區(qū)的水文地質條件和水文地球化學環(huán)境將徹底改變，關閉礦井將成為重大污染源，不僅采礦活動留下的各種污染物進入地下水系統，同時，礦井、采場、含煤地層、相鄰含水層的有害物質也將進入地下水系統，嚴重污染和破壞地下水資源。伴隨我國煤炭產業(yè)開展的大規(guī)模資源整合，加之當前去產能政策要求，加速了煤礦廢棄過程，廢棄煤礦帶來的地下水環(huán)境問題也將更加突出，成為了老礦區(qū)產業(yè)轉型和可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。關閉礦山產生的一系列地質環(huán)境問題與原生地質條件下礦山地質環(huán)境問題有較大差異，基本屬于一個全新的礦山水文地質領域，急需開展深入系統的研究為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展解決難題，提供助力（SunXiaohua．2010）。

6．3礦區(qū)水文地質與生態(tài)環(huán)境安全交叉是礦區(qū)水文地質學的重要發(fā)展方向之一

從目前國內外礦山開發(fā)來看，資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境破環(huán)一對共生矛盾體，礦山開發(fā)無一例外地對礦區(qū)及周邊生態(tài)環(huán)境造成破壞。地下水作為礦區(qū)生態(tài)植被生長的基本要素，其動態(tài)變化直接影響著生態(tài)植被的生長，與礦區(qū)生態(tài)環(huán)境安全緊密相關。研究礦區(qū)地下水與地表植被生態(tài)之間的相互作用過程和機制，是采前生態(tài)環(huán)境保護、采后生態(tài)環(huán)境重建的基礎性工作，是礦區(qū)生態(tài)環(huán)境安全保障必然要求，也是礦區(qū)水文地質學的豐富和拓展。

6．4礦山水文地質試驗技術方法研究需要引起專家和學者的重視

我國水文地質學者和相關技術人員針對礦山水資源保護和防治水等問題進行了大量的研究，發(fā)表了一系列成果，或多或少都涉及部分礦山水文地質現場試驗的技術方法，但缺乏系統闡述和列舉實例，不夠通俗易懂，反倒是礦山技術人員由于具體問題倒逼走在了前面，對于礦山水文地質物理模擬由于難度大更是較少涉及，礦山水文地質數值模擬由于缺乏大量的現場數據支持無法逼真擬合失去了礦山工作人員的信任，讓本應占據重要地位的礦山水文地質試驗陷入了尷尬的境地。目前的大型水文地質模擬試驗技術方法尤其落后，急需相關學者投入精力與時間開展相關研究。

6．5礦區(qū)水文地質相關技術設備研發(fā)前景廣闊

相對于發(fā)達國家而言，由于起步較晚和政策導向等原因，我國在礦區(qū)水文地質技術設備方面的研發(fā)差距較大。近年來，國家對高精尖裝備的研發(fā)政策導向越來越明顯，了一系列鼓勵發(fā)明創(chuàng)新的政策，而日益發(fā)展的礦山水文地質問題和安全需求對相關技術設備也提出了更高的要求，可以預見，未來幾十年將是我國水文地質相關技術裝備飛速發(fā)展的黃金時期，值得相關專業(yè)人才和團隊投入精力，開發(fā)出屬于擁有世界先進水平的國產裝備，把我國礦山水文地質行業(yè)研發(fā)水平推向世界前列。

6．6全國礦區(qū)地質環(huán)境問題形成規(guī)律有待開展系統的研究

我國水文地質學者根據問題性質、礦種類型、礦山開發(fā)階段等對我國礦山地質環(huán)境問題類型劃分，發(fā)表了一系列成果，但缺乏系統闡述、較為空泛，其提出的防治措施也沒有針對性。我國地域遼闊，各地區(qū)各類型礦山開發(fā)方式、所處的地質環(huán)境等因素造就了我國礦山地質環(huán)境問題的復雜性，急需開展深入系統的研究：結合我國不同地區(qū)、不同時代、不同類型礦種聚集規(guī)律，①分析不同礦種地質環(huán)境問題特點，找出不同礦種之間地質環(huán)境問題的差別；②分析各類礦種地質環(huán)境問題在區(qū)域上的分布規(guī)律；③針對地質環(huán)境問題聚集規(guī)律，提出有針對性的防治措施，編制不同地區(qū)不同類型礦山地質環(huán)境防治區(qū)劃。

7討論

（1）本次研究過程中，研究水位驟降帶的滲透性、水位動態(tài)和儲水能力時，仍然沿用傳統水文地質學的原理，實際上它完全有別與以往的對未被破壞的原始地質條件下地下水系統，也有別于由于人類過渡開采而引起的地下水系統改變，需要更新傳統水文地質理論，甚至發(fā)現新的水文地質理論才能全面闡釋水位驟降帶內水文地質學原理。

（2）礦區(qū)水文地質監(jiān)測工作亟需加強，目前采動過程中水資源動態(tài)監(jiān)測點少，監(jiān)測周期短，尤其采煤后水位驟降帶動態(tài)監(jiān)測幾乎空白。加強這項工作有利于準確研究采動過程及采煤結束后礦區(qū)水資源特征。

（3）項目研發(fā)的區(qū)域地下水流場三維動態(tài)模擬試驗臺由于技術和資金等原因，處于初級研發(fā)階段，對復雜區(qū)域流場及群礦集采區(qū)流場等模擬尚具有一定的困難，需要進一步的技術改造升級和完善，以滿足礦區(qū)水文地質科研的現實需求。

（4）隨著我國礦業(yè)變革和后礦業(yè)時代的來臨，現行的礦山水文地質學加快發(fā)展以適應國家發(fā)展需要時代的需求，如深部礦山水文地質、關閉礦山水文地質、礦山水文地質生態(tài)地質交叉學科、水文地質行業(yè)高精尖設備等相關分支學科將逐步興起，需要相關從業(yè)人員和學生引起足夠的重視。

8結論

本文從采動引起的覆巖移動入手，在資料分析的基礎上，采用相似材料模擬、地球物理勘測、現場注（壓）水實驗、野外觀測的方法，研究了采煤引起含水層結構變異及其滲透性變化特征；在此基礎上，研究了采煤引起地下水流場演化特征，從水文地質角度出發(fā)將采空區(qū)上覆含水層重新劃分為水位驟降帶和水位波動帶，確定了不分層位含水層滲透系數的分布規(guī)律，掌握了煤礦群采區(qū)地下水流場的演化機理，為研究煤礦群采區(qū)含水層結構變異后的地下水循環(huán)和水資源重新分布提供技術支撐，對礦區(qū)未來地下水資源的開采、利用與保護以及采煤安全和區(qū)域水資源可持續(xù)利用具有重要的科學意義和實用價值。

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作者:張發(fā)旺 陳立 王濱 么紅超 許柏青 李敏巍 胡博 文錢龍 單位:中國地質科學院水文地質環(huán)境地質研究所 中國地質科學院巖溶地質研究所