水工環地質勘察在地質工作中的應用

倪　勇（湖南省煤田地質局第三勘探隊，湖南　永州　425000）

?

水工環地質勘察在地質工作中的應用

倪勇（湖南省煤田地質局第三勘探隊，湖南永州425000）

在地質工作中，水文地質、環境地質以及工程地質工作是非常重要的組成部分，對人類生存以及發展具有十分重要的意義。在地質工作中，要想對水文地質、工程地質以及環境地質情況進行全面的了解，就必須在地質勘查中進行充分的調查和分析。本文主要闡述了水工環地質勘察在地質工作中的應用。

水文地質；工程地質；環境地質；地質勘查

引言

隨著全球環境的不斷變化，水工換地質勘察工作變得越來越重要。水文地質、工程地質以及環境地質的界限在傳統意義上已經被打破，當前地質勘察主要是對水文地質、工程地質和環境地質為一體進行的勘察。

1　水工環地質勘察的重點

水工環地質是水文地質、工程地質和環境地質的簡稱，主要是對地下水資源、工程建設和自然環境的地質條件進行調查評價的一項地質工作。

1.1礦區水文地質勘探工作重點

（1）研究區域水文地質條件，確定礦區所處水文地質單元的位置，詳細查明礦區地下水類型、補給、徑流、排泄條件，區域地下水對礦區的補給關系，主要進水通道及其滲透性。

（2）詳細查明礦區含（隔）水層的巖性、厚度、產狀，分布范圍、埋藏條件，含水層的富水性，礦床頂底板隔水層的穩定性。著重查明礦床主要充水含水層的富水性、滲透性、水位、水質、水溫、動態變化以及地下水逕流場的基本特征，確定礦區水文地質邊界。

（3）詳細查明對礦坑充水有較大影響的構造破碎帶及巖溶發育帶的位置、規模、性質、產狀、充填與膠結程度、風化及溶蝕特征、富水性和導水性及其變化、溝通各含水層以及地表水的程度，分析構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、流速及其動態變化、歷史上出現的最高洪水位、洪峰流量及淹沒范圍。詳細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）調查老窿的分布范圍、深度、積水和塌陷情況，大致圈定采空區，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，地熱蓋層的厚度，熱異常區的范圍、溫度及熱水、氣對礦床開采的影響。

1.2礦區工程地質勘探要解決的問題

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

（2）詳細查明礦區所處構造部位，主要構造線方向，各級結構面的分布、產狀、規模及充填、充水情況，確定結構面的級別及主要不良結構面，指出其對礦床開采的影響。

（3）詳細查明礦體及圍巖的巖體結構、巖體質量，并對巖體質量及其穩定性作出評價。

（4）可溶巖類礦床，應詳細查明巖溶發育主要層位、深度、發育程度和主要特征、充水、充填情況及表部覆蓋層的厚度、巖性、結構特征。

（5）詳細查明巖體的風化程度、強弱風化帶界面及標高、強風化帶的物理力學性質。對強蝕變礦區，應確定主要蝕變作用，圈定蝕變范圍。系統、完整地測定露采和井采影響范圍內各種巖石（土）的物理力學參數。

（6）礦層及其圍巖含粘土的礦區，應查明粘土的成分、分布、厚度及其變化。

（7）船采砂礦區，還應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、含量應通過必要的樣品測試。

（8）擴大延深勘探礦區，應詳細調查礦床開采中己發生的各種工程地質問題，查明并分析其產生的條件和原因，并針對擴大延深可能產生的工程地質問題進行相應的工作。

1.3環境地質調查工作重點

（1）區域穩定性調查，收集礦區附近歷史地震資料，調查新構造活動情況，分析其是否有活動性斷裂的存在。

（2）調查礦區所處社會環境（建筑物的類型、密度）和自然地理環境（旅游區、文物保護區、自然保護區等）。

（3）調查、收集地表水、地下水的環境背景值（污染起始值）或對照值；對礦區開發影響范圍的滑坡、崩塌、泥石流等物理地質現象進行野外調查；調查地質體中可能成為污染源的物質的賦存狀態、含量及分布規律。

（4）當調查區有熱（氣）水時，應查明其分布、控制因素、水溫、流量，水中氣體及化學組分，了解熱（氣）水補給、徑流、排泄條件；當礦體埋深較大（垂深＞500m）應在不同構造部位選擇代表性鉆孔進行地溫測量，確恒溫帶深度、溫度及地溫梯度。

（5）礦區發現有放射性元素，但確認無工業價值時，應對其影響安全生產和環境污染作出評價；在鈾礦區應對有水鉆孔和地下水露頭取樣，測試水中放射性元素含量，同位素比值和化學組分，水文地球化學指標，研究其在水平與垂向的分布規律。

（6）調查由于礦坑排水而引起的區域地下水位下降，井、泉枯竭對當地用水的影響和地下水補給、徑流、排泄條件的變化。

（7）地表水污染調查，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）礦坑水污染調查：著重調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、分布范圍以及對環境的危害程度。

（9）調查礦山開采中引起的巖溶塌陷、山體失穩、崩落、地裂、沉降等對地質環境的破壞范圍、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；調查尾礦和廢石堆放場的穩定性，根據地形、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墾還田的情況。

2　案例分析

2.1調查區概況

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

2.2目的任務

本次水工環調查的目的是通過開展治理區水文地質、工程地質、環境地質條件調查，為礦山環境治理提供基礎性資料，以便最大限度地減少礦山引起的環境地質問題，為環境災害數據庫建設提供科學依據。基本任務是在查明水文地質、工程地質、環境地質條件的基礎上，著重研究與人類工程及經濟活動有關的水文地質、工程地質、環境地質問題，研究不良環境地質現象（災害）的誘發因素、活動規律以及提出相應的防護和整治措施。

2.3工作方法

根據調查區水文地質、工程地質及環境地質工作程度，確定本次調查工作主要采用資料收集、分析、研究和野外實地調查相結合的方法進行。其具體工作方法如下：

2.3.1資料收集與分析研究

主要收集區內已有的區域水文地質、工程地質、環境地質、地震及地方史志中有關地質災害記載及氣象、水文資料等。通過對上述資料分析，初步了解調查區內水文地質特征、工程地質特征及地質災害類型、形成災害的地質環境條件。

2.3.2野外地質調查

在系統分析研究前人工作成果基礎上，徹底查清調查區地質環境現狀、主要環境地質問題及危害，為礦山地質環境綜合治理提供依據，需對調查區及其周邊區域進行詳細的礦山環境地質調查，查清及驗證地層巖性、地質構造、不良地質現象及礦山開采造成的各類環境地質問題。調查工作用1：10000地形圖作為工作底圖，采用GPS定位。根據調查區實際情況，野外調查重點查明棄渣的分布范圍、堆積量。同時對調查區內水文、地質、地貌、巖土體工程特性、水文地質條件、不良地質現象等條件進行相應調查。

2.3.3室內資料整理

在野外調查和對已有資料分析的基礎上，編寫《河南靈寶小秦嶺金礦區大西峪溝礦山環境治理水工環地質調查報告》，采用MPGIS新技術進行分析、研究和相關圖件的編制。為工程治理設計、施工和最終報告編寫積累資料。

2.4勘察結果

2.4.1基本查明了礦區主要水文地質情況

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

2.4.2基本查明了礦區主要工程地質情況

調查區巖體類型分為堅硬巖類工程地質區和松散巖類工程地質區。堅硬類工程地質區工程地質性質較好，承載力特征值fak=1400kPa；是良好的工程建筑物持力層。松散類工程地質區工程地質性質差，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；廢渣填土工程地質性質一般較差，承載力特征值fak=150kPa，如堆積時間較長，也可作為建筑物地基。

2.4.3基本查明了礦區主要環境地質問題

根據治理區的地質環境現狀，將環境地質分為二個區，環境地質問題大區與環境地質問題小區。環境地質問題大區的問題，主要是由于調查區布滿金礦坑口，在溝谷隨意堆滿廢棄礦渣，而且大部分沒有采取支擋措施。極易發生泥石流災害。環境地質問題小區，無人類工程活動，沒有發現環境地質問題。

3　結語

地質勘查找礦往深部不斷拓展，大多數礦層位于侵蝕基準面以下，地下水問題（突水、疏干）日趨突出；安全生產對對圍巖工程地質勘查要求不斷提高，涉及到露天邊坡和洞室（井巷）穩定、采空區地面變形等問題；人與自然的和諧，對地質環境保護意識越來越強，要求越來越高。因而在地質勘察工作中，水工環地質勘察變得十分的重要。在水工環地質勘察中，需要根據調查區實際情況，采取合理的調查方法，對調查區的水文地質、工程地質以及環境地質情況進行詳細的查明。

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

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

［3］王騰生，劉江華.論述水工環地質勘查的技術流程［J］.科學中國人，2015（09）：76～78.

倪 勇（1977-），男，工程師，碩士，主要從事地質工程、地質勘查工作。

P641

A

2095-2066（2016）12-0113-02

2016-4-7