水工環(huán)地質(zhì)勘察在地質(zhì)工作中的應(yīng)用

倪　勇（湖南省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì)，湖南　永州　425000）

?

水工環(huán)地質(zhì)勘察在地質(zhì)工作中的應(yīng)用

倪勇（湖南省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì)，湖南永州425000）

在地質(zhì)工作中，水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)以及工程地質(zhì)工作是非常重要的組成部分，對人類生存以及發(fā)展具有十分重要的意義。在地質(zhì)工作中，要想對水文地質(zhì)、工程地質(zhì)以及環(huán)境地質(zhì)情況進(jìn)行全面的了解，就必須在地質(zhì)勘查中進(jìn)行充分的調(diào)查和分析。本文主要闡述了水工環(huán)地質(zhì)勘察在地質(zhì)工作中的應(yīng)用。

水文地質(zhì)；工程地質(zhì)；環(huán)境地質(zhì)；地質(zhì)勘查

引言

隨著全球環(huán)境的不斷變化，水工換地質(zhì)勘察工作變得越來越重要。水文地質(zhì)、工程地質(zhì)以及環(huán)境地質(zhì)的界限在傳統(tǒng)意義上已經(jīng)被打破，當(dāng)前地質(zhì)勘察主要是對水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)為一體進(jìn)行的勘察。

1　水工環(huán)地質(zhì)勘察的重點(diǎn)

水工環(huán)地質(zhì)是水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)的簡稱，主要是對地下水資源、工程建設(shè)和自然環(huán)境的地質(zhì)條件進(jìn)行調(diào)查評價(jià)的一項(xiàng)地質(zhì)工作。

1.1礦區(qū)水文地質(zhì)勘探工作重點(diǎn)

（1）研究區(qū)域水文地質(zhì)條件，確定礦區(qū)所處水文地質(zhì)單元的位置，詳細(xì)查明礦區(qū)地下水類型、補(bǔ)給、徑流、排泄條件，區(qū)域地下水對礦區(qū)的補(bǔ)給關(guān)系，主要進(jìn)水通道及其滲透性。

（2）詳細(xì)查明礦區(qū)含（隔）水層的巖性、厚度、產(chǎn)狀，分布范圍、埋藏條件，含水層的富水性，礦床頂?shù)装甯羲畬拥姆€(wěn)定性。著重查明礦床主要充水含水層的富水性、滲透性、水位、水質(zhì)、水溫、動(dòng)態(tài)變化以及地下水逕流場的基本特征，確定礦區(qū)水文地質(zhì)邊界。

（3）詳細(xì)查明對礦坑充水有較大影響的構(gòu)造破碎帶及巖溶發(fā)育帶的位置、規(guī)模、性質(zhì)、產(chǎn)狀、充填與膠結(jié)程度、風(fēng)化及溶蝕特征、富水性和導(dǎo)水性及其變化、溝通各含水層以及地表水的程度，分析構(gòu)造破碎帶可能引起突水的地段，提出開采中防治水的建議。

（4）詳細(xì)查明對礦床開采有影響的地表水的匯水面積、分布范圍、水位、流量、流速及其動(dòng)態(tài)變化、歷史上出現(xiàn)的最高洪水位、洪峰流量及淹沒范圍。詳細(xì)查明地表水對井巷充水的方式、地段，并分析論證其對礦床開采的影響，提出地表水防治的建議。

（5）調(diào)查老窿的分布范圍、深度、積水和塌陷情況，大致圈定采空區(qū)，估算積水量，提出開采中對老窿水的防治建議。

（6）對有特殊組分的，如熱水、氣（有害氣體，下同）的礦床，應(yīng)基本查明熱水，氣的分布、壓力、溫度、梯度、流量，大致查明熱水、氣的來源及其控制因素，有害氣體成分及其濃度，地?zé)嵘w層的厚度，熱異常區(qū)的范圍、溫度及熱水、氣對礦床開采的影響。

1.2礦區(qū)工程地質(zhì)勘探要解決的問題

（1）在研究礦區(qū)地層巖性、厚度及分布規(guī)律的基礎(chǔ)上，劃分巖（土）體的工程地質(zhì)類型，查明對礦床開采不利的軟弱巖組的性質(zhì)、產(chǎn)狀與分布。

（2）詳細(xì)查明礦區(qū)所處構(gòu)造部位，主要構(gòu)造線方向，各級結(jié)構(gòu)面的分布、產(chǎn)狀、規(guī)模及充填、充水情況，確定結(jié)構(gòu)面的級別及主要不良結(jié)構(gòu)面，指出其對礦床開采的影響。

（3）詳細(xì)查明礦體及圍巖的巖體結(jié)構(gòu)、巖體質(zhì)量，并對巖體質(zhì)量及其穩(wěn)定性作出評價(jià)。

（4）可溶巖類礦床，應(yīng)詳細(xì)查明巖溶發(fā)育主要層位、深度、發(fā)育程度和主要特征、充水、充填情況及表部覆蓋層的厚度、巖性、結(jié)構(gòu)特征。

（5）詳細(xì)查明巖體的風(fēng)化程度、強(qiáng)弱風(fēng)化帶界面及標(biāo)高、強(qiáng)風(fēng)化帶的物理力學(xué)性質(zhì)。對強(qiáng)蝕變礦區(qū)，應(yīng)確定主要蝕變作用，圈定蝕變范圍。系統(tǒng)、完整地測定露采和井采影響范圍內(nèi)各種巖石（土）的物理力學(xué)參數(shù)。

（6）礦層及其圍巖含粘土的礦區(qū)，應(yīng)查明粘土的成分、分布、厚度及其變化。

（7）船采砂礦區(qū)，還應(yīng)查明松散層砂礫卵石的粒級、含量及分布、底板縱向和橫向坡度、巖石硬度、岸坡的巖石組成及坡度，測量砂層水上、水下安息角。其中砂礫卵石的粒級、含量應(yīng)通過必要的樣品測試。

（8）擴(kuò)大延深勘探礦區(qū)，應(yīng)詳細(xì)調(diào)查礦床開采中己發(fā)生的各種工程地質(zhì)問題，查明并分析其產(chǎn)生的條件和原因，并針對擴(kuò)大延深可能產(chǎn)生的工程地質(zhì)問題進(jìn)行相應(yīng)的工作。

1.3環(huán)境地質(zhì)調(diào)查工作重點(diǎn)

（1）區(qū)域穩(wěn)定性調(diào)查，收集礦區(qū)附近歷史地震資料，調(diào)查新構(gòu)造活動(dòng)情況，分析其是否有活動(dòng)性斷裂的存在。

（2）調(diào)查礦區(qū)所處社會(huì)環(huán)境（建筑物的類型、密度）和自然地理環(huán)境（旅游區(qū)、文物保護(hù)區(qū)、自然保護(hù)區(qū)等）。

（3）調(diào)查、收集地表水、地下水的環(huán)境背景值（污染起始值）或?qū)φ罩?；對礦區(qū)開發(fā)影響范圍的滑坡、崩塌、泥石流等物理地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行野外調(diào)查；調(diào)查地質(zhì)體中可能成為污染源的物質(zhì)的賦存狀態(tài)、含量及分布規(guī)律。

（4）當(dāng)調(diào)查區(qū)有熱（氣）水時(shí)，應(yīng)查明其分布、控制因素、水溫、流量，水中氣體及化學(xué)組分，了解熱（氣）水補(bǔ)給、徑流、排泄條件；當(dāng)?shù)V體埋深較大（垂深＞500m）應(yīng)在不同構(gòu)造部位選擇代表性鉆孔進(jìn)行地溫測量，確恒溫帶深度、溫度及地溫梯度。

（5）礦區(qū)發(fā)現(xiàn)有放射性元素，但確認(rèn)無工業(yè)價(jià)值時(shí)，應(yīng)對其影響安全生產(chǎn)和環(huán)境污染作出評價(jià)；在鈾礦區(qū)應(yīng)對有水鉆孔和地下水露頭取樣，測試水中放射性元素含量，同位素比值和化學(xué)組分，水文地球化學(xué)指標(biāo)，研究其在水平與垂向的分布規(guī)律。

（6）調(diào)查由于礦坑排水而引起的區(qū)域地下水位下降，井、泉枯竭對當(dāng)?shù)赜盟挠绊懞偷叵滤a(bǔ)給、徑流、排泄條件的變化。

（7）地表水污染調(diào)查，包括污染位置及廢水、廢渣中排出的主要污染物的濃度、年排放量、排放方式、排放途徑和去向、處理和綜合利用狀況。

（8）礦坑水污染調(diào)查：著重調(diào)查各類礦床中對人體有害有毒元素的礦坑排水及廢棄的尾礦和廢石堆在降水淋濾作用下對水體的污染。調(diào)查礦坑排放的高懸浮物（大于400mg/L）和高礦化水的排放濃度、分布范圍以及對環(huán)境的危害程度。

（9）調(diào)查礦山開采中引起的巖溶塌陷、山體失穩(wěn)、崩落、地裂、沉降等對地質(zhì)環(huán)境的破壞范圍、破壞程度；收集礦山不同開采中段（水平）的井巷溫度，確定其地溫梯度；調(diào)查尾礦和廢石堆放場的穩(wěn)定性，根據(jù)地形、地貌、水文、氣象等因素，分析形成山洪泥石流的可能性以及復(fù)墾還田的情況。

2　案例分析

2.1調(diào)查區(qū)概況

本次調(diào)查區(qū)為某金礦，治理區(qū)內(nèi)金礦坑口開采方式一致——采用地下硐室開采賦存于變質(zhì)巖中的金礦石，采出的廢石、廢渣隨地勢堆積于溝道內(nèi)，溝內(nèi)廢渣交錯(cuò)分布，連成一片；使河床抬高、河流過斷面變小甚至堵塞。本次主要調(diào)查1524坑口和1145坑口及1312坑口。

2.2目的任務(wù)

本次水工環(huán)調(diào)查的目的是通過開展治理區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)條件調(diào)查，為礦山環(huán)境治理提供基礎(chǔ)性資料，以便最大限度地減少礦山引起的環(huán)境地質(zhì)問題，為環(huán)境災(zāi)害數(shù)據(jù)庫建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)?；救蝿?wù)是在查明水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，著重研究與人類工程及經(jīng)濟(jì)活動(dòng)有關(guān)的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)問題，研究不良環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)象（災(zāi)害）的誘發(fā)因素、活動(dòng)規(guī)律以及提出相應(yīng)的防護(hù)和整治措施。

2.3工作方法

根據(jù)調(diào)查區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)工作程度，確定本次調(diào)查工作主要采用資料收集、分析、研究和野外實(shí)地調(diào)查相結(jié)合的方法進(jìn)行。其具體工作方法如下：

2.3.1資料收集與分析研究

主要收集區(qū)內(nèi)已有的區(qū)域水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、地震及地方史志中有關(guān)地質(zhì)災(zāi)害記載及氣象、水文資料等。通過對上述資料分析，初步了解調(diào)查區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)特征、工程地質(zhì)特征及地質(zhì)災(zāi)害類型、形成災(zāi)害的地質(zhì)環(huán)境條件。

2.3.2野外地質(zhì)調(diào)查

在系統(tǒng)分析研究前人工作成果基礎(chǔ)上，徹底查清調(diào)查區(qū)地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀、主要環(huán)境地質(zhì)問題及危害，為礦山地質(zhì)環(huán)境綜合治理提供依據(jù)，需對調(diào)查區(qū)及其周邊區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)的礦山環(huán)境地質(zhì)調(diào)查，查清及驗(yàn)證地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)現(xiàn)象及礦山開采造成的各類環(huán)境地質(zhì)問題。調(diào)查工作用1：10000地形圖作為工作底圖，采用GPS定位。根據(jù)調(diào)查區(qū)實(shí)際情況，野外調(diào)查重點(diǎn)查明棄渣的分布范圍、堆積量。同時(shí)對調(diào)查區(qū)內(nèi)水文、地質(zhì)、地貌、巖土體工程特性、水文地質(zhì)條件、不良地質(zhì)現(xiàn)象等條件進(jìn)行相應(yīng)調(diào)查。

2.3.3室內(nèi)資料整理

在野外調(diào)查和對已有資料分析的基礎(chǔ)上，編寫《河南靈寶小秦嶺金礦區(qū)大西峪溝礦山環(huán)境治理水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查報(bào)告》，采用MPGIS新技術(shù)進(jìn)行分析、研究和相關(guān)圖件的編制。為工程治理設(shè)計(jì)、施工和最終報(bào)告編寫積累資料。

2.4勘察結(jié)果

2.4.1基本查明了礦區(qū)主要水文地質(zhì)情況

根據(jù)含水巖組的不同，將地下水類型分為基巖裂隙水和松散巖類孔隙水?；鶐r裂隙水主要分布在基巖裂隙發(fā)育地帶，富水性極弱，且連通性差。水化學(xué)類型屬重碳酸—鈣型水。松散類巖石主要分布在礦渣廢棄物較多的區(qū)域，孔隙水被礦渣廢棄物污染，水體顏色發(fā)青灰色，砷、鉛等有害微量元素超標(biāo)。

2.4.2基本查明了礦區(qū)主要工程地質(zhì)情況

調(diào)查區(qū)巖體類型分為堅(jiān)硬巖類工程地質(zhì)區(qū)和松散巖類工程地質(zhì)區(qū)。堅(jiān)硬類工程地質(zhì)區(qū)工程地質(zhì)性質(zhì)較好，承載力特征值fak=1400kPa；是良好的工程建筑物持力層。松散類工程地質(zhì)區(qū)工程地質(zhì)性質(zhì)差，沖洪積砂礫卵石承載力特征值 fak= 350kPa，是較好的工程建筑物持力層；廢渣填土工程地質(zhì)性質(zhì)一般較差，承載力特征值fak=150kPa，如堆積時(shí)間較長，也可作為建筑物地基。

2.4.3基本查明了礦區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)問題

根據(jù)治理區(qū)的地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀，將環(huán)境地質(zhì)分為二個(gè)區(qū)，環(huán)境地質(zhì)問題大區(qū)與環(huán)境地質(zhì)問題小區(qū)。環(huán)境地質(zhì)問題大區(qū)的問題，主要是由于調(diào)查區(qū)布滿金礦坑口，在溝谷隨意堆滿廢棄礦渣，而且大部分沒有采取支擋措施。極易發(fā)生泥石流災(zāi)害。環(huán)境地質(zhì)問題小區(qū)，無人類工程活動(dòng)，沒有發(fā)現(xiàn)環(huán)境地質(zhì)問題。

3　結(jié)語

地質(zhì)勘查找礦往深部不斷拓展，大多數(shù)礦層位于侵蝕基準(zhǔn)面以下，地下水問題（突水、疏干）日趨突出；安全生產(chǎn)對對圍巖工程地質(zhì)勘查要求不斷提高，涉及到露天邊坡和洞室（井巷）穩(wěn)定、采空區(qū)地面變形等問題；人與自然的和諧，對地質(zhì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)越來越強(qiáng)，要求越來越高。因而在地質(zhì)勘察工作中，水工環(huán)地質(zhì)勘察變得十分的重要。在水工環(huán)地質(zhì)勘察中，需要根據(jù)調(diào)查區(qū)實(shí)際情況，采取合理的調(diào)查方法，對調(diào)查區(qū)的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)以及環(huán)境地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)的查明。

［1］吳價(jià)城.淺談供水水文地質(zhì)勘察的若干問題［J］.工程勘察，1981（03）：89～90.

［2］喬建偉.芻議水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術(shù)和應(yīng)用范圍［J］.河南科技，2014（09）：34～35.

［3］王騰生，劉江華.論述水工環(huán)地質(zhì)勘查的技術(shù)流程［J］.科學(xué)中國人，2015（09）：76～78.

倪 勇（1977-），男，工程師，碩士，主要從事地質(zhì)工程、地質(zhì)勘查工作。

P641

A

2095-2066（2016）12-0113-02

2016-4-7