尾礦庫工程地質(zhì)勘查中水文地質(zhì)問題的危害性研究

蘇喜平

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

甘肅省酒泉市作為甘肅省鉻礦面積最大的城市，具有礦床規(guī)模大，品位高等特點(diǎn)。因此，尾礦庫工程地質(zhì)勘查在酒泉市的投入力度較大[1]。尾礦庫工程是筑壩用來攔截谷口或周圍礦區(qū)所構(gòu)建的，是礦區(qū)開采之后進(jìn)行礦石的選取的場所，同時(shí)也是篩選剩余礦物和一些開采中的工業(yè)中廢棄渣料的丟棄場所。尾礦庫工程由人工泥石流構(gòu)成，一旦出現(xiàn)相關(guān)的安全事故，極易造成潰壩等重大事故。隨著現(xiàn)代化勘查技術(shù)的不斷優(yōu)化，相關(guān)礦山勘察單位加大了對(duì)尾礦庫工程地質(zhì)勘查的重視程度。對(duì)尾礦庫工程地質(zhì)勘查每個(gè)環(huán)節(jié)均加強(qiáng)了監(jiān)督，要求勘查線路的科學(xué)合理。首先，要在掌握尾礦庫工程的主要勘察方法，其內(nèi)部排水槽上下層是否應(yīng)建設(shè)相關(guān)適應(yīng)工程。其次，結(jié)合尾礦庫的實(shí)地情況，對(duì)勘察點(diǎn)進(jìn)行合理的布置。最后，通過對(duì)布置點(diǎn)的不斷調(diào)整，選擇一條合理的廢棄渣料導(dǎo)出槽，實(shí)現(xiàn)尾礦庫勘察線的合理運(yùn)用。眾所周知，尾礦庫工程地質(zhì)勘查是高風(fēng)險(xiǎn)、高回報(bào)的投資行業(yè)，而其高風(fēng)險(xiǎn)主要集中在工程地質(zhì)勘察階段。在影響尾礦庫工程地質(zhì)勘查的因素中，水文地質(zhì)問題是決定尾礦庫工程地質(zhì)勘察是否能夠取得良好效果最關(guān)鍵的因素[1]。水文地質(zhì)問題主要指的就是礦床地下水的存在形式，是包括含水層的厚度、礦化度、硬度、水溫及水的流動(dòng)狀態(tài)等綜合地質(zhì)信息，也是尾礦庫工程地質(zhì)勘察中一項(xiàng)十分重要的內(nèi)容。基于此，本文進(jìn)行尾礦庫工程地質(zhì)勘查中水文地質(zhì)問題的危害性研究，致力于通過研究將尾礦庫工程地質(zhì)勘查對(duì)水文地質(zhì)問題的危害性降至最低，進(jìn)而保證甘肅省酒泉市礦產(chǎn)資源的可持續(xù)發(fā)展。

1 尾礦庫工程地質(zhì)勘查中水文地質(zhì)問題的危害性研究

考慮到甘肅省酒泉市地下水總體上是由南向北方向運(yùn)移，通過裂隙以側(cè)向地下逕流的方式；另一部分則通過地表蒸發(fā)、植物蒸騰，以垂向的方式排泄，回到大氣中。針對(duì)水文地質(zhì)問題進(jìn)行專門觀測的研究，是提高尾礦庫工程地質(zhì)勘查精度的有效手段。通過分析水文地質(zhì)問題的綜合信息，進(jìn)一步確定尾礦庫工程地質(zhì)勘查方案的合理性。除此之外，水文地質(zhì)問題對(duì)尾礦庫工程地質(zhì)勘查的影響，必定會(huì)在一定程度上，影響著整個(gè)礦區(qū)工作的合理開發(fā)和未來規(guī)劃，能夠有效降低在尾礦庫工程地質(zhì)勘查的過程中出現(xiàn)事故的風(fēng)險(xiǎn)。由于甘肅省酒泉市尾礦庫工程區(qū)域地形、地質(zhì)相對(duì)復(fù)雜，工程地質(zhì)勘察的方案以及深度直接決定尾礦庫工程地質(zhì)勘察的效率以質(zhì)量。因此，本文通過4個(gè)方面進(jìn)行尾礦庫工程地質(zhì)勘查中水文地質(zhì)問題的危害性研究，具體研究內(nèi)容如下文所述。

1.1 改變地層含水性

結(jié)合甘肅省酒泉市尾礦庫工程組合巖層的表現(xiàn)形態(tài)，將含水層地質(zhì)特征由上至下分為：石灰?guī)r層溶裂含水層——溶裂縫隙含水層—西組巖礫含水層——K8巖層含水層——K9巖層含水層——上組石盒子含水層——風(fēng)化巖帶含水層——新生巖層巖石裂縫涌水[2]。甘肅省酒泉市尾礦庫地層含水分布，如下圖1所示。

圖1 甘肅省酒泉市尾礦庫地層含水分布

如上述圖1所示，a指的是地質(zhì)河流；b指的是地質(zhì)等高線；c指的是地質(zhì)分界層。通過尾礦庫工程地質(zhì)勘查，根據(jù)上述含水層的劃分，水文地質(zhì)問題的危害性以第四系為主，裸露地層為二疊系文筆山水層，最新地層為第四系全新地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)，主要分布呈現(xiàn)出南東方向分布，位于成礦帶東南部，與地層河流呈現(xiàn)出不規(guī)則的接觸方式。上段巖性水文地質(zhì)主要以灰黑色為主，分布于中新生代時(shí)期的沉積巖層中，與東北部河床相沖積，主要以砂礫卵石為主，厚度約為0.7m～8.7m，該區(qū)域涌水的主要原因是由于，成礦帶地區(qū)夏季的雨水天氣導(dǎo)致的洪水?dāng)y帶大量的砂、礫及砂質(zhì)土較多，受到地殼變遷作用的影響，逐漸涌入地下，以此形成的松散水文地質(zhì)混合物。在潛水面的作用下，以水泉的方式涌出[3]。還可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐V山含水層的硬度，在下階段已回采結(jié)束的采空區(qū)采用中選擇從兩側(cè)向中間回采的尾礦庫工程地質(zhì)勘察方案。從中間向兩側(cè)進(jìn)行勘察主要針對(duì)含水層礦化度高的下階段未開采的礦山，跳躍式勘察的使用造成大面積采空區(qū)的出現(xiàn)。

1.2 地下水位升降變化

由于甘肅省酒泉市尾礦庫工程地質(zhì)條件復(fù)雜，傳統(tǒng)的工程地質(zhì)勘察方案已經(jīng)無法有效解決復(fù)雜水文地質(zhì)問題造成的諸多難題。本文通過對(duì)水文地質(zhì)問題的細(xì)致研究，致力于確定地下水位升降變化，并選擇與之最匹配的尾礦庫工程地質(zhì)勘察方案。在此基礎(chǔ)上，則可以結(jié)合不同的地下水情況，判斷該地區(qū)地下水水位深度，從而減少后期礦山開采過程中的干擾。可以將尾礦庫工程地質(zhì)勘察方案看作一個(gè)復(fù)雜的生產(chǎn)過程，其中地下水位升降變化的復(fù)雜性，要求在實(shí)際勘查時(shí)必須遵循一定的規(guī)則。針對(duì)地質(zhì)勘察地下水位的位置以及礦化度比較平均，一般采用從礦體的一側(cè)向另一側(cè)的勘察方案，并且要求配備完整、可靠的地下水位檢測系統(tǒng)。在嚴(yán)格把控地下水位升降變化的基礎(chǔ)上，可以看出，工程地質(zhì)勘察對(duì)地下水位升降變化的確定具有消極的影響，精準(zhǔn)的尾礦庫工程地質(zhì)勘查會(huì)造成地下水位升降變化，直接誘發(fā)地裂、地面沉降的問題。

1.3 地下水壓力問題

考慮到在甘肅省酒泉市尾礦庫工程巖土下面會(huì)存在地下水，而這些地下水對(duì)于尾礦庫工程地質(zhì)勘察工作的實(shí)施會(huì)造成嚴(yán)重的影響。但通過對(duì)水文地質(zhì)問題勘察后，能夠?qū)Φ叵滤闆r，對(duì)地下水壓力問題形成一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。在尾礦庫工程地質(zhì)勘查中水文地質(zhì)問題的危害性研究中，要分析尾礦庫工程地質(zhì)勘察中存在的風(fēng)險(xiǎn)。在尾礦庫工程地質(zhì)勘察時(shí)，一般流程是由地表開始的，通過由淺入深的方法向地下勘察。由于對(duì)礦產(chǎn)資源需求量的不斷增加，礦山勘察向地下探采的程度越來越深，就意味著對(duì)地下水壓力問題的勘查結(jié)果也提出了越來越精準(zhǔn)的要求。一旦沒有充分考慮地下水壓力問題，必然會(huì)影響土體結(jié)構(gòu)，提高尾礦庫工程地質(zhì)勘查的危險(xiǎn)性。確定地下水壓力的最大值，在實(shí)際尾礦庫工程地質(zhì)勘察過程中就會(huì)很容易出現(xiàn)與水文地質(zhì)不匹配的危險(xiǎn)。尤其是針對(duì)水文地質(zhì)條件較差的位置進(jìn)行深度尾礦庫工程地質(zhì)勘察工作，由于工作人員無法掌握深層地下水壓力，對(duì)未知的地下水水壓無法得到精準(zhǔn)的勘察。這就意味著尾礦庫工程地質(zhì)勘查深度越深，地下水水壓越高，越容易出現(xiàn)危險(xiǎn)，直接威脅礦山工作人員的生命安全。除此之外，由于地下水壓力問題的勘查復(fù)雜程度極高，不僅要配備先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，對(duì)工作人員的專業(yè)素養(yǎng)也具有很高的要求[4]。必須做到實(shí)時(shí)精準(zhǔn)把控地下水水壓，才能向更深的地層進(jìn)行尾礦庫工程地質(zhì)勘察，進(jìn)而提高礦產(chǎn)資源的開采率，控制其危險(xiǎn)性，實(shí)現(xiàn)尾礦庫工程地質(zhì)勘察的預(yù)期效果。甘肅省酒泉市尾礦庫工程多處于山區(qū)、地質(zhì)條件非常復(fù)雜，單純依靠地面監(jiān)測和實(shí)地監(jiān)測得到的地下水壓力耗時(shí)長、費(fèi)用高、精度低，尤其是在有些交通不便的地區(qū)，工作難度大，不易判斷。必須結(jié)合先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，采用遙感技術(shù)，不但可準(zhǔn)確、直觀、全面、多角度地觀察和預(yù)測地下水壓力，還可以利用多時(shí)像的遙感資料，動(dòng)態(tài)地觀察地下水壓力的變化，為降低尾礦庫工程地質(zhì)勘查的危害性提供技術(shù)指導(dǎo)。

1.4 增加水文地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生幾率

通過對(duì)尾礦庫工程地質(zhì)勘查，還會(huì)影響水文地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生幾率。在甘肅省酒泉市尾礦庫工程地質(zhì)勘察周圍一旦發(fā)現(xiàn)兩個(gè)采空塌陷坑或者不穩(wěn)定邊坡等水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害，可以根據(jù)采空塌陷坑的大小以及邊坡不穩(wěn)定系數(shù)適當(dāng)?shù)膶⑵湮ｋU(xiǎn)性評(píng)估提高一級(jí)，做好預(yù)防工作，減少水文地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。針對(duì)水文地質(zhì)問題進(jìn)行專門觀測的研究，是有效防止礦山大面積采空區(qū)塌陷和露天采礦場邊坡滑落等水文地質(zhì)災(zāi)害問題的重要手段。因此，必須提高對(duì)水文地質(zhì)問題勘查的重視程度，盡量避免水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。在實(shí)施尾礦庫工程地質(zhì)勘查過程中，很容易由于勘查力度過大或勘查深度過深，從而改變地下水的動(dòng)力平衡狀態(tài)，形成潛在的水文地質(zhì)災(zāi)害。一旦增加水文地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生幾率，會(huì)在極大程度上對(duì)建筑造成危害。眾所周知，尾礦庫工程的核心就是地基，由于尾礦庫工程地質(zhì)勘查引發(fā)的水文地質(zhì)災(zāi)害導(dǎo)致尾礦庫穩(wěn)定性被破壞，進(jìn)而影響整個(gè)建筑的質(zhì)量。與此同時(shí)，會(huì)大大減少尾礦庫建筑的使用年限。綜上所述，必須提高對(duì)尾礦庫工程地質(zhì)勘查中水文地質(zhì)問題的危害性的重視程度，致力于提高尾礦庫建筑的穩(wěn)定性和耐久性。

2 結(jié)語

本文通過研究尾礦庫工程地質(zhì)勘查中水文地質(zhì)問題的危害性，認(rèn)為現(xiàn)階段我國尾礦庫工程地質(zhì)勘查工作仍然沒有充分結(jié)合水文地質(zhì)問題。總體看來，雖然通過先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)能夠獲取水文地質(zhì)情況，但由于對(duì)水文地質(zhì)問題在尾礦庫工程地質(zhì)勘查中的危害性認(rèn)識(shí)方面還存在不足。因此，本文的研究是十分必要的，且具有現(xiàn)實(shí)意義。水文地質(zhì)作為優(yōu)化工程地質(zhì)勘察方案的有效手段，在日后的研究中，有理由加大對(duì)水文地質(zhì)問題的研究拓展，致力于在提高尾礦庫工程地質(zhì)勘查技術(shù)的同時(shí)，選出與實(shí)際情況匹配度最高的尾礦庫工程地質(zhì)勘查方案，從而在提高我國尾礦庫工程地質(zhì)勘查效率的同時(shí)，最大限度上保障勘查安全。