矿山建设中的水文地质灾害防治对策

引言

矿山资源开发是国民经济发展的重要支撑，但水文地质灾害已成为矿山建设的主要安全威胁。据统计，我国近十年因矿井突水、岩溶塌陷等灾害导致的直接经济损失超百亿元，且伴随开采深度增加，高承压水、老空区积水等问题愈发突出。大规模开采引发的地下水系统破坏，加剧了泥石流、地面沉降等次生灾害风险，凸显了灾害防治研究的紧迫性。

一、矿山建设中水文地质灾害类型与危害

1.1 主要灾害类型

矿山建设面临的水文地质灾害类型复杂，严重威胁工程安全。 矿井突水 是最常见的灾害之一，多因断层破碎带导水性强，或老空区积水未有效探测，导致地下水或地表水瞬间涌入矿井。在煤矿开采中，巷道掘进不慎揭露承压含水层，高压水流携带泥沙冲破巷道，造成突水事故。地面塌陷与沉降 同样频发，采空区因缺乏有效支撑发生顶板垮落，或岩溶地区地下水长期侵蚀导致上覆岩层塌陷，形成地面凹陷或裂缝。边坡失稳与泥石流则与水文条件密切相关，持续降雨使边坡岩土体含水量饱和、抗剪强度降低，引发滑坡；雨水裹挟松散土石形成泥石流，冲毁矿山设施。

1.2 灾害危害分析

水文地质灾害对矿山建设造成多方面严重危害。人员与财产损失 巨大，矿井突水可能瞬间淹没作业区域，导致人员被困、设备损毁，工程被迫停工。地面塌陷使地表建筑开裂、坍塌，直接威胁人员生命安全，中断矿山生产链，造成巨额经济损失。生态环境破坏 不容忽视，突水携带的泥沙、重金属污染物进入地表水或土壤，污染周边水体与耕地。泥石流破坏植被与地貌，加剧水土流失。大量抽排地下水引发区域性水位下降，导致植被枯萎、湿地退化，严重影响生态平衡，进一步加大矿山生态修复难度与成本。

二、水文地质灾害成因分析

2.1 自然因素

自然因素是诱发矿山水文地质灾害的基础条件。地质构造 起到关键作用，断层、裂隙发育的区域往往是地下水运移的优势通道。如逆断层区域因岩石破碎，导水性显著增强，易形成突水隐患；岩溶地区的溶洞、溶蚀裂隙网络，则为地下水储存和快速流动提供空间，增加了地面塌陷风险。水文气象条件 也是重要诱因，暴雨或持续强降雨使地下水位急剧上升，岩土体含水量饱和后抗剪强度大幅降低，引发边坡失稳。我国西南山区矿山在雨季常因降水集中，导致泥石流灾害频发。地层岩性 影响着灾害发生的概率，软弱岩层在地下水长期侵蚀下易发生软化、崩解，加速地面沉降；而透水岩层与含水层连通后，会加剧矿井突水的可能性。

2.2 人为因素

人为活动在矿山水文地质灾害形成中起到推波助澜的作用。不合理的开采设计 是主要原因之一，部分矿山为追求经济效益，过度开采或采用不合理的开采顺序，未留设足够的防水矿柱，导致采空区顶板垮塌，破坏地下水原有平衡，引发突水或地面塌陷。铅锌矿因超范围开采，致使老空区积水涌入作业面，造成重大事故。防治措施缺失 同样不容忽视，监测系统不完善、排水设施老化、边坡防护不到位等问题普遍存在。部分矿山未建立地下水动态监测体系，无法及时掌握水位变化。排水设备排水能力不足，难以应对突发涌水情况，进一步扩大灾害影响范围。

2.3 多因素耦合作用机制

矿山水文地质灾害往往是自然与人为因素叠加耦合的结果。在地质构造复杂区域，若矿山开采活动破坏了原有的隔水层结构，地下水压力平衡被打破，将加速突水灾害的发生。巷道掘进揭露断层时，人为扰动与断层导水性相结合，使得地下水瞬间涌入矿井。

在降雨充沛的岩溶地区，不合理的开采导致上覆岩层应力失衡，同时降水增加岩土体重量与孔隙水压力，两者耦合作用下，地面塌陷风险呈指数级增长。这种多因素耦合作用不仅增加了灾害发生的概率，还使得灾害规模更大、破坏力更强，进一步凸显了综合防治的必要性。

三、矿山水文地质灾害防治对策

3.1 灾害监测预警体系构建

预警监测为灾害防控的首要关口。物联网(IoT)技术在矿山、矿山重大危险源关键监测区域布设高分辨率监测设备，实时在线采集矿山地下水水位、水压、水质、边坡位移、地表沉降等信息，基于分布式光纤传感技术可提供 1km 巷道围岩变形的毫米级监测。基于大数据分析和机器学习分析预测方法，构建预测灾害模型，对各监测指标信息挖掘分析，结合天气预报进行实时的灾害风险评估与等级预警，监测数据超出阈值情况时将发送自动预警信息给管理人员、作业人员和联动应急预案广播、门禁系统等措施，使预警信息实时、及时发出响应。

3.2 工程防治技术

要以工程防治手段有效实现防灾减灾，将可能存在的灾害风险降低至安全阈值。对于矿井突水防治，采用帷幕注浆技术，向含水层钻孔中注入水泥浆液、水玻璃等浆体，以形成隔水帷幕将含水层封堵，切断含水层之间的导水通道，切断矿井突水通道；对于岩溶区突水防治，可结合超前钻探和预注浆工艺，利用水泥浆液加固破碎的岩层；边坡治理施工防治可采用抗滑桩、预应力锚索等抗滑工程等手段强化边坡的稳定。

3.3 开采工艺优化

改善开采方式是防范灾害的源头预防。使用分区开采、条带开采，开采顺序及开采范围合理安排，留设足量的防水矿柱及保护煤柱，避免因大面积采空出现的顶板垮落及地表沉陷。对于近水体开采，采用充填开采方法，将矸石、尾矿等固体废物充填于采空区，支撑顶板以及减缓对地下水的干扰。对于不规则的开采区域采用三维地质建模及数值模拟技术进行巷道优化，尽量避开断层、岩溶等地质灾害易发地段。使用智能化开采设备，采用远程操控、机械化作业方式避免人员在危险区域作业时间，提高开采安全率。

3.4 应急管理与预案

科学完备的应急管理体系是灾害发生后降低损失的最后一道防线，编制突水、塌陷、滑坡等灾害场景的专项应急预案，明确应急组织体系、职责、程序、资源调配等内容，组织多部门联合应急演练，对灾害发生、灾情上传下达、人员撤离、抢险救援等过程进行演练，检验预案可行性并及时完善，建立健全应急物资库，储备潜水装具、抽水设备、支护材料等物资，保证物资品种齐全、储备充足且完好有效，加强与邻近医院、消防、气象等有关部门的协作与配合，建立信息交流应急联动机制，灾害发生后能够第一时间调动外援力量，形成救援合力，最大限度挽救生命和保护财产。

结语

本研究围绕矿山建设水文地质灾害防治，构建了涵盖监测预警、工程技术、工艺优化与应急管理的综合体系。通过技术创新与管理协同，有效阻断灾害链形成，降低灾害发生概率与损失。随着人工智能、数字孪生技术的深度应用，防治体系将向智能化、精准化方向升级，持续为矿山安全建设与绿色发展筑牢防线。

参考文献

[1]孙树,张霖鑫,李皓东.矿山建设中水文地质灾害防治技术探析[J].世界有色金属,2021,(21):117-118.

[2]王聪,蔡蕾鹏.矿山建设中水文地质灾害防治探讨[J].地下水,2020,42(06):155-156.