矿山水文地质结构及其采动响应分析

矿山水文地质结构及其采动响应分析

刘士臣

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摘要：近年来，我国工业煤矿和矿山的灾害越来越严重，为进一步寻找其中的原因，特进行深入思考并研究，因矿业资源开采者自身环境意识和安全意识的缺乏，直接导致矿产资源开采危险性指数的上升，加剧了对矿区自然环境的污染和破坏，进而导致矿区自然灾害的发生，使矿山水文的地质结构发生了较明显的变化，为此，有必要深入分析矿山水文地质结构及其采动响应。

关键词：矿山水文；地质结构；采动响应

前言：随着社会的不断发展，人们对能源的需求也越来越大，这在一定程度上推动了工业的可持续发展。然而，在开采中，往往会受到外界环境及相关因素的影响，从而存在安全隐患，出现事故。经证实，地下水是造成矿场发生事故的重要因素，但也提高了采矿的作业效率。所以，本文阐述了矿山水文地质结构及其采动响应研究，以减少事故的发生，保障企业的社会及经济效益。

一、矿山水文地质结构及其采动响应研究的概述

在此之前，已有很多人作过理论和系统的界定，也就是矿山水文地质结构由不同等级、不同类型地下水组成，以及围绕在周围水力坡度较大的界面上形成的变化能量。地下水补给的排泄边界与完整的隔水边界之间所形成的地下水循环系统或蓄水构造系统，该系统存在超高的自主性和完整性。但水文学地质构造，主要是指矿山水文的地质单元结构内各水层之间的关系，是同径流还是排泄，水层含隔水层、含水层和水文地质边界组合层等，水文地质构造真实反映了矿山水文地质单元内的立体结构特征。由于矿区范围不仅限于同一水文地质结构，网状构造也有可能跨越不同水文地质单元结构，因此，在矿山水文地质结构研究分析中，要准确把握采矿期活动对矿山水文地质构造的实际影响，从而保证采矿活动的安全性，提高环境保护的有效性和合理性。所以，要在煤矿采动响应的基础上，明确水害发生的机理：不同的结构需要采用不同的防治技术，在防治中，需要注意的是，水文地质结构的保护与利用，与此同时，也要充分完善水文地质结构，借助地质工程手段，对隔水结构进行加固，并根据实际情况需要进行修改和扩建。随着矿山开采的不断深入，安全开采越来越受到人们的重视，安全开采既能保证矿山人员的生命安全，又能提高矿山的回采率。

二、矿山水文地质结构及其采动响应作用分析

在煤矿采动响应的基础上，明确了水文地质结构水害发生的机理：不同的水文地质结构需要采用不同的防治技术，在矿山水害防治事故中，需要强调矿井保护和利用水文地质结构，并进一步实施阻水、支护结构，同时应充分完善水文地质结构，如有必要，还应借助地质工程有利手段，加强隔水结构的性能，并根据实际情况需要进行改扩建隔水结构。通过有效的建设手段能够充分保障矿山的安全开采，保障作业环境条件的稳定。

含水层的改造和隔水层的加固，水害防治可采用天然阻水结构方式，其结构在水文地质条件下能有效起隔水的作用，在实际的煤层工程中，相应的阻水结构的空间范围、位置大小、阻水性及稳定性均是防害工作中应着重考虑的重要内容，因此，有关人员应有效地改造并加固其含水层和隔水层。

保护和利用有效的水文地质结构特征，在矿山中设置各种安全煤柱，主要是为了有效防止煤层开采时缩小破坏范围，在设计安全煤柱时适当减少地下水、地表水和水砂流入等。例如，在水体下的采煤过程中，采煤柱在采煤过程中将充分发挥其作用及自身的特性及性能，有效起到防水、防砂、防塌等作用。为此，在采煤时，有关人员更应该注意与水文地质构造的相互结合，充分考虑其构造发育、含水层等问题。

根据相关的合理技术，改变地下渗水流态，使之成为一条巷道良好的阻水结构。例如，防水闸、水闸墙等有关的设计与布置，都能在水患发生时，有效地减轻灾情的影响，缩小水患因素的影响范围，以在最短时间内控制水灾的发生。很明显，地下防渗墙在发生水灾害时起到了很大的作用，它在彻底截断地下渗流的同时，还能有效地疏浚含水层中的含水量，从而有效地解决和减少水体对岩土体的作用^[1]。

三、矿山水文地质结构及其采动响应特征

矿山水文地质结构的采动响应，主要研究在各种采动活动的作用下，其结构发生的一系列变化和损坏。主要表现在其结构的变形和地下水在动力的作用下发生的变化和事故。

（一）覆岩采动响应

在组合和构造上，煤系覆岩主要是在松散层和基岩差异化，主要表现在岩层厚度和富水层位置上。其结构组合及实际位置对覆岩的破坏机理有较大影响。覆盖层之间的接触界面在基岩上，主要处于优势位置，这一位置对覆土的变形破坏有非常明显的影响。采动相应引起的煤层覆岩的形状变异与损坏破坏，主要在裂缝带、弯曲下沉带，这对覆岩的矿山水文地质结构特征产生了显著的影响，由于结构和位置不同，也会导致像单层水害、组合性水害和离层水害等不同的类型，其中多数表现为突水和采捆砂。突水是在水层中发生的一类问题，在富水状态下，受薄基岩厚松散层组合体的影响，极易引发事故。为防止顶板突水，必须从含水层的位置、水压、导水裂带的高度、厚度及时间等方面考虑。有效进行隔水。采出溃砂，主要表现在松散层在采出中，含砂量大的水砂混合物大量涌向工作面，引起严重的地质灾害。与此同时，矿山采掘溃砂还有流速快、冲击力大等特点，往往形成充填灾害，会直接危及到矿山工人的生命安全。

（二）底板采动响应

目前，国内大部分煤矿都存在着底板高承压石灰岩含水层的威胁，而且受采掘深度和水压增大的一定影响，煤层中开采温度升高，水压力增大，高地应力增大。地面的沉降可使矿区工程施工产生一定的振动峰值，在一定程度上可能会引起地表岩土体强度降低，结构弱化，从而导致岩体原有的力学平衡发生不同的变化和影响，然后会引起斜坡坡度不稳，造成滑坡的灾害现象。经过实地考察，大都认为是在沉降作用发生之后，坡面的岩土体发生了一定的松动，局部发生了塌陷，坡面岩土坡度也在进一步增大，并且产生了临空面，造成了边坡处的不稳定。开采活动将引起矿山岩体应力系统化和变形破坏。煤层开采突水事故在煤层底板破坏深度超过承压水导升实际高度的情况下发生，应尽早进行治理，及时避免人员的大面积伤亡和严重的经济损失。

（三）矿山水文地质结构采动响应

断裂构造、陷落柱、闭合不良钻孔等是煤层顶底板岩层中的软弱导水通道，这些通道的存在使顶板开采扰动程度加剧，使矿山的水害危险性大大增加。断裂带内的构造突水可分为煤层开采时与自然导水通道接触或开采时受干扰引起的断裂带被激活，从而形成导水通道，与陷落柱、塌陷等构造与断裂带内的水害发生机制类似^[2]。

结论：总而言之，矿山的水文地质结构也在发生明显变化，从而引发不同程度的矿区自然灾害。充分体现了地质学在水文地质中的重要作用，也使人们充分认识到了防水治水的重要性，在其有效的防治措施中，要充分发挥其正确的指导作用。对灾害防治提供精准的指导思路，从而提高其安全性和稳定性。

参考文献：

[1]郭俊.王婧.矿山水文地质结构及其采动响应分析[J].世界有色金属,2020(23):117-118

[2]荀静.矿山水文地质结构及其采动响应[J].内蒙古煤炭经济,2019(23):227