礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查的技術(shù)要求和關鍵要素研究

劉國輝

摘 要：本文基于筆者多年從事地質(zhì)勘查的相關工作經(jīng)驗，以評價礦床開采技術(shù)條件的水工環(huán)地質(zhì)勘查為研究對象，論文首先分析了其工作內(nèi)容和技術(shù)要求，進而按照技術(shù)流程詳細闡述了其中的方式方法和關鍵技術(shù)，全文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行能有所裨益。

關鍵詞：水工環(huán) 地質(zhì)勘查 技術(shù)流程

中圖分類號：TD166 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）08（b）-0000-00

1 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)災害或安全事故的處理決策問題及礦山地質(zhì)環(huán)境恢復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)工作也應同時并進。現(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。

2 工作內(nèi)容

礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)工作內(nèi)容，應根據(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》（GB1271991）、《固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范總則》（GB/T139082002）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。

3技術(shù)要求

3.1 區(qū)域和礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)測繪

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。

3.2 野外調(diào)查內(nèi)容和要求

3.2.1 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)化學全分析和作細菌、污染、放射分析。

3.2.2 工程地質(zhì)調(diào)查內(nèi)容和要求

包括（1）地形地貌調(diào)查：調(diào)查基本地貌形態(tài)，（2）土體調(diào)查和（3）巖體調(diào)查等

3.2.3 環(huán)境地質(zhì)調(diào)查內(nèi)容和要求

包括區(qū)域穩(wěn)定性調(diào)查和地質(zhì)災害和不良地質(zhì)現(xiàn)象調(diào)查。

4 關鍵要素研究

4.1 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。

4.2 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。水位降深應根據(jù)試驗目的和含水層富水程度而定，應盡設備能力作一次最大降深（≧10米），水量大時應作三次降深。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：當單位涌水量大于 0.1L/s.m 時，不大于其平均值的 3%；當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)定時采集化學全分析水樣一件。抽水試驗過程中應連續(xù)準確觀測和記錄水位下降、流量、水溫、氣溫和恢復水位，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。

4.3 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。

4.4 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、巖石風化程度和深度、劃分各風化帶線深度、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。

4.5 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。

4.6 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。

4.7 巖石物理力學性格試驗

要求每一工程地質(zhì)巖組均應有樣品控制，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）石的物理力學性質(zhì)試驗項目有：風干含水量、風干容重、飽和容重、比重、普通吸水率、飽和吸水率、風干抗壓強度、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。

4.8 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全分析項目有：水的物理性質(zhì)（水溫、色、口味、氣味、透明度）、HCO3-、SO4-、CL-、NO2-、NO3-、CO32-、F-、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。

5 結(jié)語

本文基于筆者工作實踐闡述了水工環(huán)地質(zhì)勘查的技術(shù)流程，來源于理論同時加入了筆者的一些經(jīng)驗方法。

參考文獻

[1] 付麗莉. 淺析水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術(shù)應用[J]. 華章. 2010（32）

[2] 楊新強，牛振波. 論當前我國水工環(huán)的現(xiàn)狀及實現(xiàn)水工環(huán)地質(zhì)新突破的辦法[J]. 魅力中國. 2009（29）

[3] 陳奇林. 淺析地質(zhì)勘探金剛石巖心鉆探施工中的應用[J]. 經(jīng)營管理者. 2010（02）