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典型矿山地下水防治与资源化调控：技术、实践与工程应用

一、引言

1.1研究背景与意义

随着经济的快速发展，矿产资源作为工业生产的重要原料，其开采规模和强度不断扩大。然而，矿山开采活动不可避免地对地下水系统产生深远影响。

矿山开采过程中，矿井排水是常见的作业环节。大规模的矿井排水会导致地下水位急剧下降，形成大面积的地下水降落漏斗。以华北地区的某些矿山为例，长期的矿井排水使得周边区域地下水位大幅下降，部分地区地下水位甚至下降了数十米，严重破坏了原有的地下水动力平衡。这不仅导致了泉水干涸、井水水位降低，使得依赖这些水源的居民生活用水和农业灌溉用水面临困境，影响了当地居民的正常生活和农业生产，还使得一些原本依赖地下水生存的植被因缺水而枯萎死亡，破坏了区域生态平衡。

同时，矿山开采过程中产生的废渣、尾矿等废弃物含有大量的重金属和有害物质。这些废弃物在雨水淋滤等作用下，其中的有害物质会溶解并随水流渗入地下，造成地下水污染。例如，某些铅锌矿的尾矿中含有大量的铅、锌、镉等重金属，当这些尾矿被随意堆放且未采取有效防护措施时，在降水的作用下，重金属离子会随着淋滤液进入地下水，导致周边地下水中重金属含量严重超标。饮用受污染的地下水会对人体健康造成极大危害，可能引发各种疾病，如重金属中毒等；用于灌溉则会污染土壤，影响农作物生长，导致农作物减产甚至绝收，还会通过食物链的传递，对整个生态系统造成威胁。

此外，矿山开采活动改变了原有的地质结构。在开采过程中，由于矿体被采出，采空区上方的岩体失去支撑，容易发生塌陷、裂缝等现象。这些地质结构的变化会破坏地下水的储存和运移条件，使得地下水的径流路径发生改变，导致部分地区地下水富集，而部分地区则出现地下水短缺的情况。同时，塌陷和裂缝还会增加地表水与地下水的水力联系，使得地表水更容易进入地下，进一步加剧了地下水环境的恶化。

矿山开采对地下水的影响是多方面的，不仅破坏了地下水的水量平衡和水质状况，还对生态环境、经济发展和社会稳定造成了严重威胁。因此，开展矿山地下水防治与资源化调控研究具有重要的现实意义。

从生态角度来看，有效的地下水防治措施可以保护地下水资源，维持地下水的正常水位和水质，从而保护依赖地下水生存的生态系统，如湿地、河流等。通过调控地下水资源，可以为生态系统提供稳定的水源，促进植被生长，维护生物多样性，减少因地下水问题导致的生态退化和物种灭绝。

在经济层面，合理的地下水防治与资源化调控可以降低矿山开采的水害风险，减少因突水、淹井等事故造成的经济损失。同时，将矿山地下水进行资源化利用，如用于矿山生产用水、工业用水、农业灌溉等，可以缓解水资源短缺的压力，降低企业的用水成本，提高水资源的利用效率，为矿山企业和周边地区的经济发展提供保障。

从社会角度出发，保障地下水的安全和合理利用，关系到周边居民的生活质量和身体健康。解决地下水污染和短缺问题，可以避免因水资源问题引发的社会矛盾，维护社会的和谐稳定。

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

国外对于矿山地下水防治与资源化调控的研究起步较早，在理论和技术方面取得了一系列成果。在地下水防治理论方面，形成了较为完善的水文地质分析体系，能够精确地对矿山开采前的水文地质条件进行评估，包括对含水层的分布、富水性、水力联系等进行详细勘察和分析，为后续的防治措施制定提供坚实基础。例如，在对澳大利亚某大型矿山进行开采前，通过先进的地球物理勘探技术和水文地质测试方法，准确掌握了矿区内多个含水层的具体参数，预测了开采过程中可能出现的地下水问题。

在地下水防治技术上，国外研发了多种先进技术。截流技术方面，采用高精度的帷幕注浆技术，能够在矿山周围形成有效的隔水帷幕，阻断地下水与矿区的水力联系。美国的一些矿山在采用这种技术后，成功减少了大量的矿井涌水量，降低了水害风险。在堵水技术方面，研发了新型的堵水材料和工艺，如具有高粘结性和耐久性的化学堵水材料，能够快速有效地封堵涌水通道。德国的部分矿山利用这些材料对涌水点进行封堵，取得了良好的效果，保障了矿山的正常开采。

在地下水资源化调控方面，国外注重水资源的梯级利用和循环利用。通过建立完善的矿井水净化处理系统，将矿井水净化后用于矿山生产、周边工业用水以及农业灌溉等。以色列的矿山在这方面表现突出，他们将净化后的矿井水用于农业灌溉，不仅解决了水资源短缺问题，还提高了水资源的利用效率，促进了当地农业的发展。同时，国外还开展了对矿山地下水储能的研究，利用地下含水层储存多余的水资源，在需要时再进行抽取利用，实现了水资源的时空优化配置。

1.2.2国内研究现状

国内在矿山地下水防治与资源化调控领域也进行了大量研究，并取得了显著进展。在理论研究方面，结合我国复杂的地质条件，提出了一系列适合我国国情的理论和方法。在矿井水文地质类型划分方面，不断完善划分