淺述礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)工作

周院生

廣東省有色金屬地質(zhì)勘查局九三一隊

淺述礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)工作

周院生

廣東省有色金屬地質(zhì)勘查局九三一隊

一.前言

水工環(huán)地質(zhì)就是水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)。礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)工作是礦產(chǎn)普查與勘探中一個重要的組成部分，水工環(huán)地質(zhì)資料是正確評價礦床開采技術(shù)條件不可缺少的。因此礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)工作的程度和精度，勢必影響到整個礦區(qū)的評價和礦床的合理開發(fā)利用及規(guī)劃，同時還影響到礦床開發(fā)利用過程中可能發(fā)生的突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害或安全事故的處理決策問題及礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理方案的制訂和實施。礦區(qū)在開展地質(zhì)勘查工作同時，水工環(huán)地質(zhì)工作也應(yīng)同時并進?，F(xiàn)就礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)工作的內(nèi)容和技術(shù)要求淺述如下：

二.工作內(nèi)容

礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)工作內(nèi)容，應(yīng)根據(jù)礦區(qū)勘查階段和礦床類型的不同按《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘查規(guī)范》（GB12719 91）、《固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范總則》（GB/T13908 2002）和各類礦種的礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范等要求結(jié)合礦區(qū)實際情況因地制宜綜合確實。主要有區(qū)域和礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)測繪、靜止水位觀測、抽水試驗、鉆孔簡易水文地質(zhì)觀測、鉆孔水文地質(zhì)工程地質(zhì)編錄、坑道水文地質(zhì)工程地質(zhì)編錄、地（表）下水長期觀測、取樣分析測試等。

三.工作方法及技術(shù)要求

（一）區(qū)域和礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)測繪

區(qū)域水工環(huán)地質(zhì)測繪比例尺一般采用1：50000～1：10000，測繪范圍應(yīng)包括一個完整的補、徑、排在內(nèi)的水文地質(zhì)單元。在充分收集已有水文地質(zhì)、社會自然地理、水文、氣象、地震、環(huán)境污染、地質(zhì)災(zāi)害等相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，要求基本查明區(qū)域地形地貌、地層巖性、構(gòu)造及其富水性，地下水補給、徑流、排泄條件，最低侵蝕基準面位置、地表水和地下水的污染現(xiàn)狀、第四系松散層分布和厚度、巖體風(fēng)化程度、構(gòu)造破碎帶和軟弱結(jié)構(gòu)面（夾層）特征、節(jié)理裂隙發(fā)育情況、巖石堅硬完整程度、各巖土體物理力學(xué)性質(zhì)特征、巖容發(fā)育情況、自然和人工邊坡的穩(wěn)定現(xiàn)狀、采空區(qū)、不良地質(zhì)現(xiàn)象分布和特征等水工環(huán)地質(zhì)條件。

礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)測繪比例尺一般受用1：10000～1：2000。測繪范圍應(yīng)包括礦床開采和疏于礦床可能造成礦山地質(zhì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境改變和可能影響到的范圍。要求重點查明與礦床開采有關(guān)的水工環(huán)地質(zhì)條件——開采技術(shù)條件。

水工環(huán)地質(zhì)測繪觀測路線采用穿越法和追索法相結(jié)合，一般垂直巖層、構(gòu)造線走向和沿地貌變化顯著方向，對重要地質(zhì)體、接觸帶、斷層帶、軟弱夾層、地質(zhì)災(zāi)害和不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育地帶、河谷、溝谷和地下水露頭多的地方進行追索、觀察、詳細記錄和描述，并描繪仿信手剖面圖和進行拍照。對造成地質(zhì)環(huán)境污染和破壞的地帶進行重點調(diào)查和觀測。原則上1：50000測繪觀觀測線路間距500～1000米，觀測點密度30～50個/平方千米；1：10000測繪觀觀測線路間距250～500米，觀測點密度30～50個/平方千米；1：2000測繪觀觀測線路間距100～200米，觀測點密度30～50個/平方千米。

野外調(diào)查內(nèi)容和要求為：

1、水文地質(zhì)調(diào)查內(nèi)容和要求

⑴泉水調(diào)查：查明出露地貌位置和地質(zhì)條件（地層、巖性、構(gòu)造、產(chǎn)狀）、成因類型、補給來源、流量、水質(zhì)（顏色、透明度、口味、氣味、沉淀物、懸浮物）、水溫、訪問其動態(tài)變化情況。選擇部分代表性強的泉取樣，進行水質(zhì)化學(xué)全分析和作細菌、污染、放射分析。

⑵老窿調(diào)查：查明窿口地貌位置和地質(zhì)條件（地層、巖性、構(gòu)造、產(chǎn)狀）、老窿形狀、斷面、長度、揭露層位和巖性、出水量、水質(zhì)（顏色、透明度、口味、氣味、沉淀物、懸浮物）、水溫、訪問其動態(tài)變化情況。選擇有代表性的取樣，進行水質(zhì)化學(xué)全分析和作細菌、污染、放射分析。

⑶地表水體調(diào)查：查明河流、溪溝點的地貌位置和地質(zhì)條件（地層、巖性、構(gòu)造、產(chǎn)狀）、水位、流量、水質(zhì)（顏色、透明度、口味、氣味、沉淀物、懸浮物）、水溫、與地下水的聯(lián)系、訪問其動態(tài)變化情況；水塘、湖泊的地貌位置和地質(zhì)條件（地層、巖性、構(gòu)造、產(chǎn)狀）、水位、水質(zhì)（顏色、透明度、口味、氣味、沉淀物、懸浮物）、水溫、與地下水的聯(lián)系、訪問其動態(tài)變化情況。選擇部分代表性的取樣，進行水質(zhì)化學(xué)全分析和作細菌、污染、放射分析。

2、工程地質(zhì)調(diào)查內(nèi)容和要求

⑴地形地貌調(diào)查：調(diào)查基本地貌形態(tài)特征（海拔高程、水系平面分布特征、分水嶺的高度及破壞情況、地形高差、切割深度、地形坡度）、成因類型和展布情況，劃分地貌單元。河谷地貌應(yīng)調(diào)查谷底和縱向坡度的變化情況、斷面形態(tài)、河床寬度、植被發(fā)育程度等；河流階地應(yīng)調(diào)查階地的級數(shù)及高程、形態(tài)特征、長寬、高及坡度、地質(zhì)構(gòu)造、縱橫方向上的變化、階地的性質(zhì)及組合形式；沖溝應(yīng)調(diào)查其地貌位置、岸坡地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、風(fēng)化程度、植被發(fā)育情況、溝底和溝口堆積物的特征。

⑵土體調(diào)查：松散碎屑土應(yīng)詳細觀察顏色、結(jié)構(gòu)、顆粒大小、形狀、均一性、磨圓度、分選性、孔隙度、干濕度、透水性、顆粒成分、顆粒含量、固結(jié)物成分、含量和固結(jié)狀態(tài)、密實度；黏性土應(yīng)詳細觀察顏色、結(jié)構(gòu)、干濕度、壓縮性、透水性、可塑性、礦物成分等。

⑶巖體調(diào)查：應(yīng)詳細觀察顏色、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、風(fēng)化程度、全至強風(fēng)化帶厚度、巖石堅硬程度、節(jié)理裂隙發(fā)育組數(shù)、每組條數(shù)（條/米）、單條節(jié)理裂隙的產(chǎn)狀、長、寬、深度、充填情況、充填物成分、統(tǒng)計線節(jié)理裂隙發(fā)育率（巖體長度內(nèi)裂隙寬度之和/巖體長度%）、節(jié)理裂隙切割巖體情況、切割巖石塊度和形狀，編制節(jié)理玫瑰花圖或極射赤平投影圖。按《工程巖體分級標準》（GB50218-94）進行分級。

⑷地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查：附近地層巖性、巖層產(chǎn)狀、各種構(gòu)造形式的分布、形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模、軟弱結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、性質(zhì)、斷層的位置、類型、產(chǎn)狀、斷距、破碎帶寬度、成分、充填膠結(jié)情況、工程地質(zhì)特征、挽近期構(gòu)造活動的形跡、特點、與地震活動的關(guān)系。節(jié)理裂隙發(fā)育組數(shù)、每組條數(shù)（條/米）、單條節(jié)理裂隙的產(chǎn)狀、長、寬深度、充填情況、充填物成分、統(tǒng)計線節(jié)理裂隙發(fā)育率（巖體長度內(nèi)裂隙寬度之和/巖體長度%）、節(jié)理裂隙切割巖體情況、切割巖石塊度和形狀。

3、環(huán)境地質(zhì)調(diào)查內(nèi)容和要求

⑴區(qū)域穩(wěn)定性調(diào)查：收集勘查區(qū)及附近歷史地震資料，調(diào)查新構(gòu)造活動情況、分析是否有活運性斷裂的存在。

⑵社會和自然環(huán)境調(diào)查：調(diào)查居民多其他建筑物的類型、密度、旅游區(qū)、文物保護區(qū)、自然保護區(qū)的分布及范圍、破壞程度等。

⑶地質(zhì)災(zāi)害和不良地質(zhì)現(xiàn)象調(diào)查：調(diào)查滑坡、崩塌、泥石流的分布的地貌位置、地層巖性及構(gòu)造條件、分布范圍、規(guī)模、形成時間、現(xiàn)狀穩(wěn)定性、發(fā)展趨勢等；調(diào)查斜坡、人工邊坡的變形破壞及其穩(wěn)定性；地面塌陷、地裂縫、不良沖溝的發(fā)育與分布范圍、形態(tài)特征、發(fā)育程度、形成原因、現(xiàn)狀穩(wěn)定性、發(fā)展趨勢等。

⑷地質(zhì)環(huán)境污染調(diào)查：調(diào)查收集地表水、地下水的環(huán)境背景值（污染起始值）；調(diào)查由于原生地質(zhì)環(huán)境引起的地方病的原因；由于人類活動造成的地表、地下水質(zhì)污染的形成條件、污染源、污染物質(zhì)成分、污染途徑、污染程度、分布范圍；放射性污染的種類和范圍等。

（二）鉆孔靜止水位測量

鉆孔停工后開始進行水位觀測、觀測時間間隔為開始后的第5、10、15、20、30、45、60分鐘各觀測記錄一次，以后每60分鐘觀測記錄一次直至穩(wěn)定，穩(wěn)定標準為4小時內(nèi)水位波動范圍不超過5厘米。

（三）鉆孔抽水試驗

抽水試驗一般采用穩(wěn)定流抽水試驗法，試驗前先測量靚止水位。水位降深應(yīng)根據(jù)試驗?zāi)康暮秃畬痈凰潭榷ǎ瑧?yīng)盡設(shè)備能力作一次最大降深（≧10米），水量大時應(yīng)作三次降深。穩(wěn)定時段延續(xù)時間最低不少于8小時，穩(wěn)定水位波動相對誤差不大于1%；涌水量波動相對誤差：當(dāng)單位涌水量大于0.1L/s.m時，不大于其平均值的3%；當(dāng)單位涌水量小于或等于0.1L/s.m時，不大于其平均值的5%。{波動相對誤差（%）=（最大或最小值平均值）/平均值%}。抽水試驗趨于穩(wěn)定時采集化學(xué)全分析水樣一件。

抽水試驗過程中應(yīng)連續(xù)準確觀測和記錄水位下降、流量、水溫、氣溫和恢復(fù)水位，水位下降、流量的觀測時間間隔為抽水開始后的第5、10、15、20、25、30分鐘各觀測記錄一次，以后每30或60分鐘觀測記錄一次；水溫、氣溫的觀測時間間隔為每2～4小時同步觀測記錄一次；抽水試驗達到穩(wěn)定標準停抽后，恢復(fù)水位觀測時間間隔為停抽開始后第5、10、15、20、25、30分鐘各觀測記錄一次，以后每30或60分鐘觀測記錄一次直至穩(wěn)定，穩(wěn)定標準為8小時內(nèi)水位波動范圍不超過10厘米。

（四）鉆孔簡易水文地質(zhì)工程地質(zhì)觀測

所有的施工鉆孔均要求進行。由鉆孔施工單位對施工的所有鉆孔均進行觀測和詳細記錄鉆進過程中的涌水、漏水、掉塊、塌孔、縮徑、擴徑、卡鉆、埋鉆、掉鉆、涌沙、逸氣等現(xiàn)象發(fā)生的位置深度，測量涌（漏）水量和涌水水頭高度。觀測記錄鉆進過程中每一回次的起、下鉆動水位和沖洗液消耗量，并記錄起、下鉆動水位觀測的間隔時間。遇到休假、交接班或處理事故等停鉆時間較長時，開鉆前必須測量孔內(nèi)水位。要求使用鉆孔巖心鑒定記錄表、巖心統(tǒng)計表、鉆孔簡易水文地質(zhì)觀測記錄表、鉆孔止水記錄表、鉆孔止水檢查記錄表等專門表格進行記錄。

（五）鉆孔巖芯工程地質(zhì)編錄

要求詳細觀察和描述巖芯的巖性名稱、顏色、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、硬度、巖石風(fēng)化程度和深度、劃分各風(fēng)化帶線深度、裂隙性質(zhì)、密度、充填情況、發(fā)育深度、統(tǒng)計裂隙率；地下水活動情況；巖芯形狀、完整破碎程度、統(tǒng)計描述巖芯塊度、繪制巖芯塊度柱狀圖、計算回次巖芯采取率、按鉆進回次測定巖石質(zhì)量指標（RQD=Lp/Lt%，式中Lp-某巖組大于10厘米完整巖芯長度之和；Lt-某巖組鉆探總進尺），確定不同巖組RQD值的范圍和平均值。

（六）坑道水文地質(zhì)工程地質(zhì)編錄

要求與地質(zhì)編錄同時進行，自坑道口開始分別按層位、巖性詳細觀察和描述巖性名稱、顏色、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、硬度、巖石風(fēng)化程度、節(jié)理裂隙性質(zhì)、密度、充填情況、統(tǒng)計裂隙率、巖體完整破碎程度、巖石塊度形狀、大小、頂壁穩(wěn)定程度、變形破壞情況及地下水活動情況。繪制老窿水文地質(zhì)工程地質(zhì)素描圖。

（七）地表水地下水動態(tài)長期觀測

河溪、泉水和坑道等進行流量、水溫、氣溫的觀測；鉆孔進行水位和氣溫的觀測。一般每間隔10天觀測一次（即每月觀測3次），雨季加密觀測，取得當(dāng)年的流量和水位峰值。水質(zhì)按枯、雨季取樣分析。連續(xù)觀測時間不少于一個水文年。

（八）巖石物理力學(xué)性格試驗

要求每一工程地質(zhì)巖組均應(yīng)有樣品控制，樣品可直接由鉆孔巖芯（或老窿）采取，采樣規(guī)格要求芯直徑大于等于8厘米，長度10～30厘米，每組樣品數(shù)量為20塊左右。采樣時需用油漆箭頭標明頂面方向（↑）并按順序進行編號（如A組樣取到20塊巖芯，其編號為A-1、A-2、……、A-20），樣品取好后用石蠟密封，按組裝箱運送到試驗室。巖（礦）石的物理力學(xué)性質(zhì)試驗項目有：風(fēng)干含水量、風(fēng)干容重、飽和容重、比重、普通吸水率、飽和吸水率、風(fēng)干抗壓強度、飽和抗壓強度、抗拉強度、彈性模量、泊桑比、抗剪強度（凝聚力、內(nèi)摩擦角）等。

（九）水質(zhì)全分析

選擇區(qū)內(nèi)有代表性的泉水、地表河溪、坑道和抽水鉆孔進行采樣，其中泉水、地表河溪、坑道分枯雨季采樣。盛水容器采用2千克塑料瓶，在采樣點用所取之水沖洗瓶和蓋三次以上后再采取水樣，水樣取好后，立即用石蠟封好瓶口，標明取樣位置、水點編號、填寫水樣標簽粘貼在樣瓶上，24小時水送到化驗室進行化學(xué)合分析。同一水點位置另取1千克水樣加入2-3克大理石粉（標明）24小時內(nèi)送到化驗室進行侵蝕性CO2分析?；瘜W(xué)全分析項目有：水的物理性質(zhì)（水溫、色、口味、氣味、透明度）、HCO3－、SO－、CL－、NO－、NO－、CO2－、4233F－、Br－、l－、K＋、Na＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、NH4＋、Cu2＋、Pb2＋、游離 CO2、侵蝕 CO2、H2S、可溶性SiO2、PH值、耗氧量、總硬度、暫時硬度、永久硬度、焙干殘渣、灼熱殘渣等。

（十）水質(zhì)專項分析

選擇區(qū)內(nèi)有代表性的泉水、地表河溪、坑道和抽水鉆孔進行采樣。按生活飲用水水質(zhì)標準進行分析和放射性檢驗。生活飲用水水質(zhì)標準分析項目有：色、渾濁度、嗅、味、肉眼可見物、PH值、總硬度、鐵、錳、銅、鉛、鋅、揮發(fā)酚類、硝酸鹽氮、氟化物、氰化物、砷、硒、汞、鎘、鉻（六價）、細菌總數(shù)、大腸菌類；放射性檢驗項目主要為水中的Ra、總β和總α。以上樣品的采集具有專門的和特殊的要求，取樣前需與有關(guān)衛(wèi)生防疫部門取得聯(lián)系，采用其提供的樣瓶和添加藥劑，并按其規(guī)定進行采樣或聘請相關(guān)衛(wèi)生防疫部門人員到現(xiàn)場進行采樣。

（十一）巖礦石放射性測量

選擇部分坑道和鉆孔分別按層位和巖性分層采用γ儀進行γ值測量。

（十二）氣象資料收集

到當(dāng)?shù)貧庀蟛块T收集歷年統(tǒng)計的年、月、日的最大、最小、平均溫度、降雨量、蒸發(fā)量、濕度成果數(shù)據(jù)和勘查期間的每日氣象觀測數(shù)據(jù)資料。

四.結(jié)語

本文基本上淺述了礦區(qū)所有水工環(huán)地質(zhì)的工作內(nèi)容，文中不足之處敬請給予批評指正。

[1]礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘查規(guī)范.GB12719-91

[2]固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范總則.GB/T13908-2002

[3]區(qū)域水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)綜合勘查規(guī)范.GB/T1458-93

[4]文地質(zhì)手冊.地質(zhì)出版社.1983年8月[5]工程地質(zhì)手冊（第四版）.中國建筑工業(yè)出版社.2007年2月

[6]工程巖體分級標準.GB50218-94

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.044