礦山開采企業(yè)用地污染狀況調查中的鉆探施工工藝

張 航，何 文

（云南省有色地質局三0 八隊，云南 個舊 661000）

為全面貫徹落實黨的十九大、習近平總書記生態(tài)文明思想和考察云南重要講話精神，按照“五位一體”總體布局和“四個全面”戰(zhàn)略布局，牢固樹立創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享的發(fā)展理念，全面落實《土壤污染防治行動計劃》、《中華人民共和國土壤污染防治法》、《云南省土壤污染防治工作方案》、《云南省關閉搬遷疑似污染地塊初步調查工作方案》、《污染地塊土壤環(huán)境管理辦法(試行)》。為做好礦山開采區(qū)用地土壤污染風險管控和修復名錄動態(tài)管理。

本文結合礦山開采企業(yè)用地土壤污染狀況調查工作，打破常規(guī)地質鉆探工藝“瓶頸”，改良和創(chuàng)新部分勘探設備，針對鉆探工藝在項目中的應用進行分析與探討。

1 地層及水文地質概況

1.1 礦山開采區(qū)地質概況

個舊地區(qū)主要出露地層及巖性由新至老有：第四系全新統(tǒng)（Qh）坡殘積、坡積成因的粘土、粘土夾礫石（礫砂）；三疊系中統(tǒng)法郎組（T2f）含泥質灰?guī)r、灰?guī)r；三疊系中統(tǒng)個舊組（T2g）中厚至厚層狀灰?guī)r、泥質灰?guī)r。地塊內及其周邊未見巖漿巖出露，變質作用不明顯。

1.2 地質概況

地基土主要由第四系素填土（Qml）；第四系破殘積、坡積（Qel+dl）成因的粘土、粘土含礫石（礫砂）土層；三疊系（T2g）的風化灰?guī)r組成。按地層結構及代號順序從上至下簡述如下：第①層素填土（Qml）：褐紅～紅褐色，局部夾黃褐、紫紅、褐灰色，由附近山坡殘積土推填而成。夾大量碎石、礫石、巖塊、巖屑，偶夾有塊石，結構松散。第②1層-（Qel+dl、dl）粘土：紅褐～黃褐、深褐色，夾較多的風化礫石、巖塊屑及少量碎石，局部結構較松散，切面較光滑細膩，局部層位變化較大。第②2 層-（Qel+dl、dl）粘土含礫石（礫砂）：紅褐～黃褐、深紅褐色，粒徑5-15mm，成分以灰?guī)r為主。局部結構較松散，呈不穩(wěn)定的薄夾層分布。第③1 層-（T2g）碎石（強風化灰?guī)r）：白灰、淺黃灰色，中厚層狀，強風化為主，局部為中等風化，碎塊狀，局部夾粘土，呈不穩(wěn)定的薄夾層分布。第③2 層-（T2g）中等風化灰?guī)r：白灰、青灰色，中厚層狀，中等風化為主，局部為強風化，節(jié)理裂隙較發(fā)育，局部較破碎、溶溝溶槽發(fā)育。

1.3 地下水

根據(jù)賦存地下水的介質形式及水動力特征，將地塊內地下水劃分為松散巖類孔隙水及碳酸鹽巖類裂隙巖溶水[1]。

（1）松散巖類孔隙水。孔隙水主要賦存于雜填土及殘坡積層中，含水層主要為雜色黏性土、含碎石粉質粘土，主要接受大氣降水補給，地下水動態(tài)變化大，均勻性較差，連通性較差?？紫端跃徒驕瞎然蛳鄬Φ屯萏帪榕判够鶞拭妫詽B流或泉流形式排泄，其動態(tài)變化較大，季節(jié)性明顯，地下水位埋深變化大，雨季時水位升高，枯季時水位降低，總體富水性弱。

（2）碳酸鹽巖類裂隙巖溶水。含水層為三疊系中統(tǒng)個舊組（T2g）灰?guī)r。巖溶水主要賦存于灰?guī)r節(jié)理裂隙、溶隙、溶蝕晶洞中，透水性強而富水性中等-強。地下水主要接受大氣降水補給，沿巖溶溶隙、溶洞徑流、運移，最低排泄區(qū)為雞街盆地。補給區(qū)到盆地高程變化較大，地下水流動水力梯度較大，地下水運移途徑較短。

2 鉆探施工技術

（1）設備配置。北探XY-1B 鉆機+6.5mXY-1 帶滾筒塔架+配ZS1105 柴油機+自制改良履帶。礦山開采企業(yè)用地土壤污染狀況調查工作具有點多面廣、搬遷頻繁、技術要求高的特點，選用自制改良履帶可以實現(xiàn)整機一體化搬遷，最大程度減少勞動強度，節(jié)約成本，創(chuàng)造經(jīng)濟價值。

（2）鉆孔結構。采用二級鉆孔結構，在開孔0m～2m 處第四系素填土采用Φ130 孔徑，在0m～2m 至設計深度采用Φ110 孔徑，遇到風化破碎的取心困難的個別鉆孔則選用Φ91 孔徑作為備用孔徑施工，全孔施工采用跟管鉆進。

（3）鉆進方法。與傳統(tǒng)巖土勘查工程鉆探技術相比，礦山開采企業(yè)用地土壤污染狀況調查鉆探施工存在特殊的技術要求，要求鉆取土樣維持物理原狀性，污染地塊鉆探與傳統(tǒng)巖土工程原狀樣鉆取相同[2]。

針對礦山開采區(qū)的地層情況與工作要求，筆者認為采用綜合鉆探法（見表1）進行鉆探施工，成本低、效果好。①在第四系素填土（Qml）鉆進時，人員穿帶一次性橡膠手套用洛陽鏟一次性取出原狀土樣。②在第四系粘土、粘土含礫石（礫砂）土層鉆進時，采用錘擊鉆探法。鉆具組合：Φ110定制加厚型削靴+半合管鉆具+減震器+63.5kg 標貫錘+Φ42＊6.5 墩頭寶鋼鉆桿。③在三疊系（T2g）的風化灰?guī)r鉆進時，采用回轉鉆探法進行施工，鉆具提動頻率15 次/min，以免發(fā)生燒鉆事故。鉆具組合：Φ110 復合片鉆頭+半合管鉆具+Φ42＊6.5 墩頭寶鋼鉆桿。

回去的路上，楚墨傷心不已?，F(xiàn)在，那個縣城里跑得最快的小伙子，只能夠長年累月地坐在輪椅上，靠玩魔方贏得一點所謂的尊嚴。

表1 綜合鉆探法施工表

3 采樣井設計與施工技術

3.1 采樣井設計

在礦山開采項目施工過程中根據(jù)地下水采樣目的，遇到出水鉆孔需要進行地下水采樣井進行合理的設計與施工（見圖1），具體包括井管、濾水管、填料等。

圖1 地下水采樣井結構示意圖

（1）井管選擇：檢測項目為無機物或地下水的腐蝕性較強時，選擇Φ60 聚氯乙烯（PVC）材質管件。

（2）濾水管類型：選用縫寬0.2mm～0.5mm 的割縫篩管或孔隙能夠阻擋90%的濾層材料的濾水管。濾水管孔徑不超過5mm，鉆距在10mm～20mm，濾水管外用細鐵絲包裹和固定2～3 層的40 目尼龍網(wǎng)。

（3）填礫：礦山地下水采樣井填料從下至上依次為濾料層、止水層、回填層。①濾料層應從沉淀管（或管堵）底部一定距離到濾水管頂部以上50cm。濾料層材料宜選擇球度與圓度好、無污染、粒度1mm～2mm 的石英砂。②止水層主要用于防止濾料層以上的外來水通過濾料層進入井內。止水層的填充高度應達到濾料層以上50cm。為了保證止水效果，選用直徑20mm～40mm 球狀膨潤土分兩段進行填充，第一段從濾料層往上填充不小于30cm 的干膨潤土，然后采用加水膨潤土或膨潤土漿繼續(xù)填充至距離地面50cm 處。

3.2 采樣井建設與流程

鉆孔、成井洗井、下管、密封止水、封井、井臺構筑（長期監(jiān)測井需要）、濾料填充等一系列操作構成了采樣井施工基本流程。

（1）鉆孔：要求鉆孔直徑不小于50mm。當鉆孔直徑符合設計標準后對鉆孔進行掏洗，可將鉆孔中的碎屑及泥漿快速清理干凈，而后放置三小時左右，將靜止狀態(tài)下的水位記錄下來。

（2）下管：對深孔進行校正工作應該在下管前完成，依照正確順序對井管進行編號、丈量、試扣、排列，查看濾水管安裝處和下管的位置是否符合標準。需要控制井管下放速度，如果遇到阻力可以對井管進行輕微轉動，遇特殊情況也可提升井管，將障礙物清理干凈后再進行下管。下管放置完畢后，方可進行固定。

（3）濾料填充：使用導砂管將濾料緩慢填充至管壁與孔壁中的環(huán)形空隙內，應沿著井管四周均勻填充，避免從單一方位填入，一邊填充一邊晃動井管，防止濾料填充時形成架橋或卡鎖現(xiàn)象。

（4）密封止水：從濾料層往上填充，直至距離地面50cm。若采用膨潤土球作為止水材料，每填充10cm 需向鉆孔中均勻注入少量的清潔水，填充過程中應進行測量，確保止水材料填充至設計高度，靜置待膨潤土充分膨脹、水化和凝結后回填混凝土漿層。

（5）井臺構筑：為了發(fā)揮出井臺構筑的作用，要對其進行實時監(jiān)測。隱藏式、明顯式井臺是井臺構筑的常見兩種方式。明顯式井臺需要預留40cm 左右長度的井管，選用的封堵管帽材料要與井管相同，用管套保護好地上部分的井管，井管和管套要進行有效固定需注入混凝土，井臺預設高度要高于30cm。隱藏式井臺構筑要考慮實際適用性，最好做到預地面齊平。無論哪種類型的井臺構筑都需要設立標示牌，標注好相關負責人、采樣井編號、負責人的電話信息等。

（6）成井洗井：地下水采樣井建成24h 后進行采用貝勒管“一井一管”方式洗井。洗井時一般控制流速不超過3.8L/min，成井洗井達標直觀判斷水質基本上達到水清砂凈，同時監(jiān)測pH 值、電導率、濁度、水溫等參數(shù)值達到穩(wěn)定。

（7）封井：封井通常使用提拉式填充，井內預先放入與井內徑相匹配的硬質管，硬質細管與井壁之間的空隙可用膨潤土球進行填充，完成填充工作后放置一天一夜，對膨潤土填充高度進行測量，測量結果可以推斷出封井高度是否符合預定要求，同時需要一周后再次進行封井檢測，有塌陷的情況出現(xiàn)要及時進行填充，以達到標準。

4 結語

通過對礦山開采企業(yè)用地土壤污染狀況調查中鉆探工藝的實踐與研究分析，雖然取得了一定的工作成果與經(jīng)濟價值，但在以后的土壤污染狀況調查中鉆探工藝研究中，還需要進一步優(yōu)化現(xiàn)有的鉆探設備，改良鉆具組合，改進鉆探工藝，才能更好的滿足現(xiàn)代礦山環(huán)境地質調查需求。