水文地质结构系统的基本原理及其应用

水文地质结构系统的基本原理及其应用

阿力木 ·卡斯木

新疆维吾尔自治区煤田地质局一五六煤田地质勘探队 新疆 乌鲁木齐 830000

摘要：在矿井作业中最重要的就是安全问题，只有保证矿井作业的安全才能促进采矿行业的健康发展。但是矿井作业的环境比较复杂，尤其是近些年矿井开发不断深入，给矿井作业的安全性带来很大的威胁。在实际的生产作业中，有很多因素都会引发安全事故，其中由地质和水文因素引发的安全问题是最突出的，尤其是水患问题，往往难以治理，同时也比较频发，因此需要对矿井水患问题的治理进行系统性的研究。

关键词：水文地质；结构系统；基本原理；应用

1导言

在地质工程施工中，水文地质的勘察是非常重要的，水文地质出现的各种问题会不断影响地质工程和建筑施工，导致建筑工程地基出现形变，降低建筑工程的质量和安全性。因此，必须加强对水文地质的研究和分析，更好地掌握水文地质结构的变化，为工程施工提供准确的数据信息。

2水文地质问题的相关概述

水文地质问题是一个复杂的地质结构问题，凡是影响工程建筑水文环境的因素都会对工程建筑造成破坏，而且其影响是长久性的，因此在评价水文地质问题时，不仅要考虑地下水对工程建筑的破坏力，而且需要充分考虑地表水对工程建筑地基及对地基岩体的破坏作用。除了膨胀作用外，还应考虑地下水和地表水的酸碱性，因为水污染同样会破坏工程建筑及地下岩体的质量，所以在进行地质工程施工项目的勘探时，需系统地做好这些方面的研究分析工作，而且要将分析后的数据应用到工程建筑施工方案中，加强对数据质量的监督，对工程建筑设计提出不同的方案，降低水文地质问题带来的地质隐患和对工程建筑的损害。

3岩土水理性质在地质勘察中的重要性

岩土水理性质主要是指地下水和岩土互相作用后体现出的性质。在地质工程勘察中，岩土物理性质和水理性质都会对地质工程产生较大的影响。岩土水理性质具体如下：①持水性。在岩土中水饱和时，其在重力的作用下依然能够保持一定的水量，而剩余水量的体积与岩土体积比就是持水度。②容水性。正常压力下岩土中所能容纳的水量就是容水性。③给水性。水在饱和的岩土缝隙中能够自由流出的水量的性质，也就是在正常压力下，岩土由于重力原因的排水体积与岩土体积的比，就是给水度。④透水性。在重力作用下，岩土能够透水的性质。⑤含水量。含水量主要分为含水体积和含水的重量，在这之中含水重量主要是岩土含水重量与干燥岩土重量比，而含水体积量是岩土含水体积和干燥岩土体积的比。

4矿井水文地质特点分析

矿井水文地质的特点比较复杂，不同区域的矿井在水文和地质条件上有很大的差异，因此本文主要对一些常见水患的地质条件进行分析。首先就是空水现象的地质水文条件，空水现象所导致的直接后果就是矿井积水，在实际的开采作业中，矿区会有很多的山体空洞，这些空洞大小不一，地表水会逐渐的渗透到空洞之中，因此空洞中积聚了大量的水。开采过程中如果破坏了这些空洞，将直接导致空洞中的水流入矿井中，规模较小的空洞一般只是造成矿井积水，如果空洞的规模比较大，其中积聚了大量的水分，就会导致矿难的发生。其次就是含水隔水层，地下水的压力通常都比较大，一般来说含水层都集中在地面，但是在矿井中地质环境比较复杂，含水层可分为奥陶系上马家沟组、石炭系上统太原组以及峰峰组。上马家沟组地层中具有大量的溶洞结构，这些溶洞中含有大量的地下水，在矿井开采中如果遭到了破坏也会导致矿井水难的发生。峰峰组的地层厚度较大，因此含水量也比较少，而石炭系上统太原组的缝隙比较小，但是缝隙中也会含有一定的水分，但是从整体上来看，含水量没有上马家沟组地层的含水量大。

5地表水对地质工程带来的损害

前文提到，水文地质是由地下水和地表水构成，因此在重视对地下水研究的同时，还需做好地表水的研究与分析。地表水从物理特性来说通常以两种方式存在：一是流水，它是动态的，地表流水长期不断冲刷建筑地基，使建筑地基松动，从而出现地基塌陷、裂缝、移动现象，影响整体建筑质量和安全。建筑施工中必须考虑建筑与地表流水的距离，否则就会受到地表水的长期影响。二是渗水，它是静态的。出现渗水主要是建筑环境周围存在水源，或者地表流水没有引流造成的。渗水主要会产生严重的热胀冷缩现象，从而破坏建筑地基和岩石土层，使得岩石土层出现软化现象和裂缝。渗水看似破坏作用不明显，但是会长期产生破坏作用，进而对建筑安全造成威胁。

6矿井水患防治策略

6.1老空水洞的防治

在矿井作业中，老空水洞的威胁比较大，一旦破坏了体积比较大的空水洞，将会导致严重的矿井水患。在矿井区域中老空水洞的分布比较广泛，因此往往难以判断空水洞的具体位置，在实际的矿井作业中极易对空水洞造成破坏，进而引发矿难事故。对老空水洞的防治有着一定的流程标准，首先需要对老空水洞进行调查，在作业之前，勘察人员需要对已有的空水洞进行调查，完整的记录勘察的结果，并对附近的水源进行探明，从而根据这些线索对空水洞的位置进行判断。一些矿井的规模比较小，因此调查的范围也比较有限，这就增加了矿井水灾发生的概率。因此矿产企业需要保证调查的全面性、科学性，综合运用多种物探手段，对矿井的水文和地质情况进行明确。

6.2合理截水准确预测

在矿井作业中排水设施的建设是必不可少的，通过挖掘排水渠对矿井中的水进行拦截，让辅助通道在矿井水患治理中发挥重要的作用，实现对矿井水的有效拦截。这种方式可以有效地对矿井水患进行治理，同时降低水患治理的成本。可以在矿井中增加泵站，保证矿井水能够及时的排出。在治理的过程中需要充分利用现代信息技术与电子技术，对矿井中的环境进行实时的监测，保证能够及时发现水患，如果部分区域出现了漏水情况需要组织人员进行及时封堵。在矿井中设置水灾预测系统，在对矿井水文地质情况充分调查的基础上，结合现代先进的电子技术，实现对矿井水灾的有效预测。

6.3落实堵水措施

在对矿井水患进行治理的过程中，相关的工作人员需要结合实际的地质情况以及水文情况进行相应的堵水措施，保证堵水措施的有效性。在这个过程中需要注意对岩石的力学分析，以及地质结构的含水层分析，把握地下水的整体走向，从而进行针对性的治理。在开采过程中，对高渗水风险的区域可以缩小勘察范围，利用数值模拟和应力场演化模型来分析地质结构的影响，以保证高效开采。在实际的治理工作中想要对水源进行完全的封堵是十分困难的，以此封堵作业的目的就是对渗水的范围进行控制，保证开采作业的安全性。

7结语

地质工程勘察是工程建设的基础，也是提高建筑工程质量的关键，而水文地质问题是地质工程勘察中非常重要的环节，因此必须重视对水文地质问题的勘察与研究。水文地质作为地质结构的一种，存在以下问题：一是地表水径流问题。对于这类问题，如果水文勘察不到位，就会直接破坏建筑地基，不但会使地基发生物理变化，还会腐蚀地基建材，危害地基稳定。二是地下水位问题。自然状态下的地下水位变化不大，不会因季节变化而对其他地质结构产生作用，从而维持地质结构原状，如果地下水位被破坏，其他地质结构也会受到严重影响。

参考文献

[1]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.

[2]赵昀,吴春暖.工程地质勘查中水文地质的相关问题的研究[J].中华建设,2019(09):66-67.

[3]李泽发.复杂地质水文结构的隧洞外水压力研究[J].地下水,2019,41(03):113-114+147.

[4]隋旺华,王丹丹,孙亚军,杨伟峰,徐智敏,冯琳.矿山水文地质结构及其采动响应[J].工程地质学报,2019,27(01):21-28.