《水文地质学》读书报告(共8页).docx

精选优质文档-倾情为你奉上水文地质学读书报告 班 级： 地质11102班 姓 名： 李 显 峰 任课教师： 刘宗保（老师） 时 间： 2014年6月22日 目录浅谈矿山环境水文地质问题及矿山水文地质设计摘要：环境水文地质问题复杂多样，生态环境脆弱且具有不可逆性，矿山环境水文地质问题防治难度大。总结归纳了矿山在生产过程中易发生的环境水文地质问题，以水文地质学、环境地质学、生态环境学等为指导，分析了产生此类问题的具体原因，揭示了环境水文地质问题的危害，提出了防治及治理意见。水文地质学的一个分支。其主要任务是研究确定矿床的水文地质条件，预测矿坑涌水量以及由于开采可能引起的地下水动态变化为矿床的顺利开采提供有关的水文地质资料。矿山地下水防治利用、矿床水文地质条件研究一直以来都是现代矿山开发与建设中的重点。矿山水文地质设计是矿山地质工作的一个部分，其任务是依据矿山的开采深度、开采范围、开采方法以及相关技术要点等数据，深入探明导致矿床充水的因素，对矿井的涌水量与相关参数进行验证，为地下水的防治利用方案提高修改的依据以及探究地下水的治理前后排泄、溢流等情况的变化量。关键词：矿山;环境；水污染防治;水文地质；设计0 前言环境水文地质问题是指地下水在天然条件或人为因素的影响下，产生与人体健康或人类生产及生活活动相关的各种环境、水文、地质问题，进而进行防护、改善和治理的综合性问题。主要包括两方面：一是天然(原生)环境水文地质问题，是由自然因素所形成的，如地方病等。二是人为(次生)环境水文地质问题【1】。由人类活动造成环境破坏，包括人类活动引起的地下水污染及水质恶化；开发(疏干)地下水引起环境水文地质问题；废物排放引起的环境水文地质问题等。贵州矿产资源丰富，分布广、种类多，成矿地质条件好，矿业经济一直是贵州经济的支柱产业。矿业经济的飞速发展，对矿山环境造成了巨大的破坏。生态环境恶化、水土流失、水资源污染、地质灾害频发等，严重制约贵州可持续发展2。因此，如何处理矿山生产与环境破坏之间的矛盾，是当前关注的重点。1 水文地质问题对矿山的影响环境水文地质问题在矿山生产中的表现矿山生产对环境的不利影响主要通过5个方面产生：过量排除(疏干)地下水，过量补充地下水，污染物进入地下水，大量废弃矿渣及尾矿堆放，矿山粉尘及废气排放。其中前两者都会引起水文循环破坏、渗流场及水岩(土)力学平衡的破坏，造成一系列不良后果，详情见图1。地下水是水文循环的重要环节，天然条件下地下水形成相对稳定的地下水流动系统。大型矿山因采矿需要而将大范围的地下水疏干，会形成流线指向开采中心的新的地下水流动系统，破坏了原有的水文循环。地下水位迅速下降，由地下水供应的河水基流也减少以致消失。在半干旱地区，地表径流也随之衰减，尤其是干旱地区的平原盆地地区，地下水位下降，包气带变厚同时水分供应不足，导致植被衰退；表土裸露且缺乏水分黏结，易遭风蚀，造成土地沙化，导致生态全面退化3，而西南地区则主要表现为石漠化加剧。过量抽排孔隙承压含水系统还会导致土层压密，相应地表则表现为地面沉降。在上覆松散沉积物的岩溶化岩层分布区，抽排岩溶水使其水位低于松散层时，环境水文地质影响结构图的浮托力的支撑，在下部隐藏有溶洞处，松散沉积物会坍落于洞穴中，在地表则表现为大量塌陷洼坑和漏斗的形成。在时间上，随着开采量的增加，地下水位下降，水力坡度增大，将加速岩溶化的进行。矿山疏干排水过程中，将产生大量的地下水排入地表水系统，特别是抽排水跨单元排放，地表水量的增加，也将使相应地下水获得比天然条件下更多的补给，引起有关的环境问题。如过量排泄补充地表水，使湖泊、水库等水位上升，引起土壤次生沼泽化，原有农田、建筑物、道路等均将受到损害；地下水位上升，还会破坏岩土力学平衡，孔隙水压力增大，有效应力随之降低，导致斜坡土体失稳。当滑坡体的潜在滑动面上孔隙水压力上升时，有利于滑动面的破裂与滑动。水库回水往往使大范围的地下水水位上升，该范围内斜坡失稳，会促发滑坡与崩塌。而对于有裂隙的岩体，地下水位上升普遍使裂隙中孔隙水压力上升。在直立裂隙中，孔隙水压力升高等于给岩体增加一个指向临空面的推力；对于水平与倾斜裂隙，孔隙水压力升高使有效应力降低，抵抗裂隙移动的摩擦力也随之降低。增加的孔隙水压力在上述两类裂隙同时存在的情况下将促使岩石斜坡崩塌4。矿山大面积疏干排水，还会使地下水水质发生变化。赋存于深部基岩层中的承压水及对人体有害的元素通常不易与外界发生交换，特别是在顶部分布多个隔(含)水层组的时候。当矿山深部开采，揭露连通多含水层组时，使深部承压水中大量有害物及岩层中有害元素与浅部裂隙水及潜水发生交换，或是随之直接排放，使之进入地表水循环。例如：贵州省贞丰县水银洞金矿区下水中砷含量的变化。在时间上，随着揭露底部承压水进行疏干排水水量的增加，地表以及浅部潜水含水层中砷元素的含量也随之增大5。根据时间与空间的比较，说明潜水中对人体有害的砷元素主要是伴随深部承压水的抽排而进入含水层的。地下水的污染还包括工业污水、生活废水的排放，大量废弃矿渣及尾矿堆放，矿山粉尘及废气排放。工业污水及生活废水排入河塘，再渗入补给含水层；利用污水灌溉农田，处理不当将造成大范围的地下水污染；雨水淋滤使堆放在地面的垃圾与废渣中的有害物质进入含水层；废气、粉尘溶解于大气降水，形成酸雨，也可污染地下水。2 水文地质问题对矿山的损失环境水文地质问题对矿山开采造成的影响以上所述的环境水文地质问题，会对矿山的直接生产造成巨大影响。疏干地下水进行采矿，破坏岩石力学平衡系统，在坑道采掘过程中易发生片帮、冒顶现象，增大危险系数、加大支护难度、提升采矿成本。如果排水量巨大，将花费大量成本进行排水，耗费巨大人力物力，采矿难度也随之增加，而为克服地面沉降造成的危害，花费将更加巨大。矿山抽排水区域，地下水位下降，地表水体枯竭，将对区内村民生产生活造成影响。岩溶地区则表现为岩溶化的加剧，这一不可逆转的过程将导致矿山环境治理恢复难度加大，而生产过程中的矿山建筑物破坏、管道破坏、道路桥梁损坏等均会对矿山造成大量的直接经济损失。疏干矿井中地下水的不合理排放，使下游区域斜坡失稳，如果不及时治理，将导致滑坡与崩塌，造成人身财产损失，生产矿山将负直接责任；土壤的次生沼泽化，农业生产、建筑物、道路等的损坏均需矿山赔偿治理，巨大的损失将直接导致矿山停产。地下水水质破坏，地下、地表水污染也将对矿山造成巨大影响。矿山及区内村民生产生活用水发生改变，造成用水困难，供水成本随之增大。而工业废水等的不合理排放，如果分布于流动系统的补给区时，污染物质将沿流线向排泄区扩散，最终波及整个流动系统，造成不可估量的损失，污染后治理也相当困难，有时也是不可治理和恢复的【5】。3 环境水文地质问题的防治进行疏干排水采矿的矿山，针对有可能发生环境水文地质问题，应着重注意防护，而对已发生的问题应及时进行改善和治理。矿山疏干排水过程中，及时跟踪区内地下水位，确定降落漏斗范围，查明影响半径，针对影响范围内房屋、道路以及岩溶负地形区建立地面变形监测点，发现异常及时处理。改进采矿工艺，巷道及时有效支护，考虑回填开采的方式，防止矿山大面积采空区的形成，造成地面塌陷。矿坑水的排放需要格外注意，必须经过合理的处理才能排放，根据矿山种类，也可将处理过后的矿坑水用于工业用水，防止地下水污染。同时在排放方式与途径上，应充分调查排放区水文地质条件，合理布局，防止因矿山排水过量补充地表水而造成的环境水文地质问题。在矿山建设前，应做好矿山废渣、尾渣堆放场地的选址与建设。渣库区地质环境条件和渣库建设的防渗工程必须符合防渗和稳定的要求，废渣、尾渣必须堆放在渣库中，禁止随意堆放。同时，应对矿山弃渣、选冶尾渣库、矿坑排水点以及下游地表水和地下水点建立水质长期监测站，定期检测水质情况，发现异常，及时查找原因、及时治理【6】。矿山疏干排水，将导致矿区地下水位下降，导致影响范围内地表井泉干涸，影响当地村民的生产和生活，应提前做好备用水源，保证村民的生活和生产用水。对已发生地面沉降或塌陷的地区，即使地下水位恢复，也将不可利用。因此，矿山在发生此类问题时，应及时处理，疏散村民，定点监控，防止二次塌陷造成更大的损失。对正在将矿坑水排人湖区、河流区域的矿山，应定时定点对下游地表、地下水位进行观测，对影响边坡、斜坡进行监测并加固，防止滑坡和崩塌，如已经发生，则应及时治理，同时改善排水措施和方法，防止二次事故。已发生地表水体及地下水污染的区域，及时查找原因，查明并控制污染源，根据岩性以及地下水流动系统分析污染条件，如果区域内水的交替循环较慢，自然净化期长，那么在控制污染源之后还应采取如生物、化学等人为手段将污染物转化为稳定的不可溶解的固体，以达到净化地下、地表水的目的。4 矿井水文地质设计基本情况矿井水文地质设计的基本情况在矿山建设与生产中，必须开展行矿山水文地质工作，其工作内容包括前期勘探、水文地质设计等。水位地质勘探指的是矿山建设开发前，对矿山的地质情况进行勘探，了解矿山水位地质的实际情况。依据收集而来的水文地质数据确定建设施工的具体方式，对复杂的情况做好准备。矿山建设施工中，还得做好水文地质设计工作。水文地质工作在矿山建设的初期扮演着一个重要角色，保障着矿山开采工作的安全。矿山水文地质工作具体的工作对象是地下水，研究地下水对矿山开采的影响作用。矿山防治水需要投入较大的资金解决水患问题，以保证生产的安全运行。矿山水文地质工作不是一日之功，需要长期连续地坚持。根据多年的工作经验，总结其基本的工作流程为：一、认知矿山地质环境与条件；二、分析查找矿山水文地质问题的成因；三、了解把握矿井水文地质条件的变化规律；四、对矿山水文地质条件的变化趋势进行科学预测；五、制度治理具备不良水文地质条件的区域的措施。矿山地下水的治理工作是矿山水文地质工作的一个重点，治理工作必须伴随整个矿井的建设与生产过程。矿井地下水的治理要实现高效实用，确保矿山的安全生产【7】。5矿井水文地质设计的工作思路51找矿勘察阶段找矿勘察阶段的主要工作内容是进行各种勘察工作，根据矿区水文地质工程地质勘探规范(GBl271991)详查阶段的要求：与矿产普查同时进行【8】。研究水文地质条件，确定矿区所处地质单元的位置，着重查明地下水的补给、径流以及排泄条件，主要进水通道及其渗透性等。还应对矿区地下水含(隔)水层的岩性、厚度、产状、埋藏条件、富水性等进行详细查明，总的来说，对矿区地下水、地表水应围绕水量、水位、水质三个方面展开调查。此外还必须弄清矿体与当地最低侵蚀基准面之间的关系。当矿体位于当地最低侵蚀基准面以及地下水位以上，且地形利于排水，相应的地下防治水相对简单，可直接利用平硐排水；当矿体位于当地最低侵蚀基准面以及地下水位以下，在查明地下水分布等前提条件下，需采用相应的工程措施做好排水工作，避免发生矿坑突水等地质灾害危害工作人员和设备，相应的地下水防治设计也相对较复杂，需要具体考虑地下水的疏、堵等问题。矿坑涌水量预测是一项重要而复杂的工作，是矿床水文地质勘探的重要组成部分。矿坑涌水量的大小是评价矿坑充水条件复杂程度的主要标志，也是制订矿山疏干排水设计的主要依据。因此在勘察阶段需要根据一定的矿坑设计方案计算矿坑涌水量。地下开采时，一般要求预测井简、各开采水平坑道涌水量以及全矿最大涌水量。露天开采时，要预测各开采台阶的全矿涌水量。矿坑涌水量在雨季和旱季往往差别很大，特别是浅埋矿、露天矿区、裸露岩溶矿区更是如此，雨季和旱季涌水量可相差几倍、几十倍或更大，因此预测矿坑涌水量的季节变化，对排水设计有重要意义，对矿坑涌水需计算最大涌水量和正常涌水量。最大涌水量不能作为矿坑设计排水系统的依据，但可用为设计截流引洪平硐等防治水工程的依据，如确定水仓、排水沟和选择泵规格等，它是矿山开拓设计的重要依据；正常涌水量是开采设计和安排生产计划的依据。矿坑涌水量的计算方法根据各个矿山的具体情况也有所不同。如位于当地最低侵蚀基准面之上，以降水人渗补给的矿床，应采用水均衡法；水位地质条件简单或中等的矿床，可采用解析法或比拟法；水文地质条件复杂的水量大的矿床，要求采用数值方法等【9】。52矿山基建阶段矿山基建阶段是前期勘察阶段与后期生产阶段的连接点，作为矿山开采工作的中间环节，起着承前启后的作用。矿山基建阶段的各项工作是对前期勘察成果的检验，通过验证查找出矿山存在的水文地质问题，并且采用相关手段予以解决。基建阶段相关工作展开能为矿井地下水防治方案的制定收集许多有用的资料。矿山基建阶段工作的重心是地下水治理，通常在实际治理中采用疏干排水、帷幕灌浆堵水以及躲水等方式实施具体的治水工作。所谓的疏干排水就是将矿山地下水通过巷道或放水洞室等空间排出，以确保矿山生产的安全进行。该法对矿山地下水的治理极有成效，但仅适用于矿山地下水量较小的情形。疏干排水法是一种传统的地下水治理方法，所花费的费用不高，操作的安全性也有保障。疏干排水在使用过程中要特别注意保持地面整体结构的稳定，防止塌陷的发生。帷幕灌浆堵水，利用钻机打钻孔，将灌注材料注人矿体周围的裂隙等透水通道中，高压的灌注材料通过通道向四周扩散，形成一个起到阻止水渗透的帷幕，实现堵水作用。该法耗费的资金量比较大，但能够起到长期的堵水作用，不需要后期再进行过多的补救。躲水，是经过了大量矿山地下水监测总结而来的一种方法。53矿山生产阶段矿山生产阶段的水文地质工作，涉及到矿井的正常生产秩序，关系到矿井井下生产人员的生命安全，关乎整个矿山开采的效益。矿山生产阶段的水文地质工作要把安全放在第一位，坚持效益原则，做好矿山水文地质设计。水文地质设计工作需要大量地下水情资料做支撑，为此应当建立起矿井地下水监测系统，对采矿过程中的地下水情及时了解，一旦出现异常马上采取应对措施，将水害对生产的影响降到最低【10】。此外，地下水情资料的收集除了现阶段的观测之外，还可以依靠找矿勘察阶段和基建阶段的相关数据，不断完善水文地质资料。矿山在进行开采过程中，还应该重视矿井地下水、地表水防污染工作，对矿坑废水、尾矿库废水、堆淋场淋滤水等，可采取沉淀池、防渗膜、截排水沟等防治措施，防止废水对地下、地表水源造成污染。在进行水文地质设计时，应该考虑相应的工程防护措施，对有可能渗人地下造成污染的废水集中区域进行防护。比如尾矿库废水的处理应该建立完善的排水系统，排水系统所在地应该选择地质条件良好的地段，避开断裂破碎带、存在危险边坡等区域，防止造成不必要的损失。矿山水文地质工作的进一步细化，其设计工作取得了很大的成效，为后续的采矿工作的开展建立起了一个良好的基础。6 结语综上所述，矿山环境问题的产生与水密切相关，解决水的问题是从源头上解决矿山环境问题的基础。随着人类社会的不断进步，矿产资源的开发与利用力度加大，如果人们片面地追求局部短期的经济效益，将对环境造成巨大的破坏。为了合理开发矿产资源、保护地质环境、整治矿山环境、促进矿山生态恢复与重建，必须正确认识环境水文地质问题，谨慎规范矿山行为，促进人与矿山的和谐发展【11】。矿山水文地质设计工作对矿山的建设与生产具有重要的意义。矿山企业必须对矿山各个方面的情况进行仔细勘察，详细查明矿山地下水、地表水的分布范围、水量、水位、水质等基本情况，矿山开采前、开采过程中都必须依据矿山水文地质情况制定出相在处理污水时人工湿地不仅可以去除其中的污染物，还能够进行消毒。事实证明，在阳光充足的条件下，能最大程度的去除大肠菌。另外，专家发现湿地的进水中，大肠菌的浓度会影响沙门氏菌出现的可能性，大肠菌的增加也能使沙门氏菌出现机率提高。参考文献1林年丰，李昌静环境水文地质学M北京：地质出版社，19902况顺达，杨胜元贵州省矿山地质环境遥感调查评价J贵州地质，2006，23(4)：2963王大纯，张人权水文地质学基础M北京：地质出版社，20054Freeze RA，CherryJA地下水M吴静方，译北京：地震出版社，19875王伟，梁启斌人工湿地在云南高原湖泊面源污染控制中的应用【J】环境科学导刊，2010(03)6朱江浅析九大高原湖泊面源污染防治的几个问题【J】云南人大，2009(05)7宋关玲，侯文华，汪群慧，王岩，郝根培菌根真菌在控制湖泊面源污染的应用前景【J】东北农业大学学报，2012(01)8吴东民，马有华，齐玉峰银家沟硫铁矿水文地质条件及矿山工程地质评价叽地下水2009(02)9林桂艳水文地质视角下的矿山地下水分类分析【J】科技风2009(13)10张明昌对某矿井水文地质勘察特征的探讨【J】中国新技术新产品2010(01)11钱仁礼加强地质工作促进矿山可持续发展町科技信息2010(18)专心-专注-专业