白銀市金屬礦山恢復(fù)治理與場地巖土地質(zhì)勘查問題研究

任曉明

（甘肅煤田地質(zhì)局一三三隊，甘肅 白銀 730913）

白銀市是我國重要的有色金屬生產(chǎn)地之一，礦業(yè)城市賴以生存與發(fā)展的基礎(chǔ)就是礦產(chǎn)資源的開發(fā)與利用，圍繞礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用而發(fā)展壯大的能源城市，有色金屬工業(yè)與能源業(yè)的發(fā)展、壯大的過程，也就是白銀市地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展壯大的過程，本文依據(jù)白銀金屬礦山恢復(fù)治理礦山公園建設(shè)的設(shè)想，正確選擇合理的場地巖土地質(zhì)勘查方法對白銀城區(qū)礦山恢復(fù)治理具有重要的意義。

1 白銀市礦區(qū)主要特征及其地質(zhì)問題

（1）地質(zhì)結(jié)構(gòu)不均勻性。研究場地中出露的地層因場地所處的微地貌單元的不同而不同，在挖方地帶多為白堊系基巖直接出露于地表；填方地帶自上而下為：素填土、黃土狀粉土、局部有角礫、中粗砂、殘積砂及白堊系砂巖夾泥巖等構(gòu)成，在本地區(qū)白堊系基巖厚度約165m。在地質(zhì)地貌單元的場地中，原地勢低洼的丘陵間盆地多有地下水賦存，主要以潛水形式賦存在第四系松散層的孔隙中[1]。

（1）水文地質(zhì)條件的變化。天然條件下區(qū)內(nèi)入滲條件差，降水入滲率低，地下水貧乏。降水后少量入滲補給形成基巖裂隙水和黃土孔隙～裂隙水，大部分沿溝谷排泄。原始的溝谷變成了人工堆積的素填土層，結(jié)構(gòu)松散，具大孔隙，降水入滲條件明顯提高，井下富水性增加。降水入滲后填土及溝谷底部的黃土狀土及強風化砂巖的物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生了明顯的改變，壓縮性增大，粉砂含水層在動水壓力作用下有產(chǎn)生流砂現(xiàn)象的可能。

2 主要的巖土土工程問題與勘查任務(wù)

（1）地質(zhì)的穩(wěn)定性。從豎向看，各層物理力學(xué)性質(zhì)、厚度等差異域性較大，基巖面的起伏也很大。勘查區(qū)域白堊系基巖面的起伏，最大埋深為17.40m，最小只有0.50m。因此，不論從平面上看還是從豎向看，深層地質(zhì)土的均勻性很差，對井下工程施工的產(chǎn)生不利影響[2]。

（2）地層中素填土的自重壓密及濕陷變形問題。在礦區(qū)場地勘查中，對由碎砂巖塊為主的素填土進行了野外大體積容重的測試，其結(jié)果為：天然容重為18.89KN/M3,干容重17.60KN/M3,含水量7.10%。說明素填土較松散，含水量偏小。由于該層堆積時間短，一般為1年～2年左右，有的開采場地不足1年。天然含水量偏低，堆積過程中未進行分層碾壓，素填土層井壁孔隙大，由大小砂巖塊構(gòu)成骨架，且含有砂土、粉土等[3]。說明素填土的自重壓密作用弱。在用泥漿護壁鉆進過程中，由于水的流失滲漏，造成周邊地表下沉，說明該地層具有較強的濕陷性。該層自重壓密作用弱，地層性質(zhì)較差，遇水后將導(dǎo)致地面沉陷。素填土的這種特性不僅對礦山基礎(chǔ)施工產(chǎn)生不利影響，同時也對井下管道等產(chǎn)生不良影響，仍需依據(jù)其濕陷特性采取相應(yīng)的防水措施。

（3）水文地質(zhì)對礦場基礎(chǔ)工程的影響。白銀市區(qū)地下水分布不連續(xù)，地下水主要賦存在原地形相對低洼的山間盆地或沖溝兩側(cè)的階地上。其主要含水層為原生的粉土、砂土等，地下水的存在，使得含水層強度低，壓縮性高。在礦山基坑或樁孔施工過程中，該層在動水壓力作用下產(chǎn)生流砂等現(xiàn)象。

（4）勘查時應(yīng)注意的事項。在進行礦山地質(zhì)勘查時應(yīng)盡可能通過收集原始地形圖、或調(diào)查訪問等方法，了解原始地形地貌特征、填挖時間及填挖范圍。

3 白銀市礦山勘查區(qū)的基礎(chǔ)選型分析

（1）本地區(qū)的施工經(jīng)驗。由于本地區(qū)土層的均勻性差，且大部分井下施工工程的基礎(chǔ)均采用中風化基巖作為基礎(chǔ)持力層。有的工程同時跨越填、挖方地帶，設(shè)計上采用大直徑灌注樁基礎(chǔ)，在挖方帶需在中風化砂巖中開挖4m～5m，在填方處樁長7m～8m，而樁端只座落在中風化基巖0.5m。在低洼處遇有飽和土層時，采用泥漿護壁鉆孔灌注樁。很少有采用地基處理后的淺基礎(chǔ)方案。

（2）勘查區(qū)域的選型。在白銀地區(qū)，地層中可靠持力層——白堊系基巖埋藏淺，且起伏很大。為此設(shè)計人員大多采用大直徑灌注樁基礎(chǔ)，將樁端座落在中風化基巖上，雖然造成樁長相差較大，但避免不均勻沉降造成的質(zhì)量問題。

白銀地區(qū)同一場地堆填厚度因原始地形的起伏而不同，一般在2m～15m。在認真分析勘查區(qū)域地質(zhì)條件，可采用強夯處理方法，對回填層進行處理，然后機械成孔施工。

4 礦山場地地質(zhì)勘查應(yīng)注意的問題

白銀市礦山施工場地勘查場地的級別與正常情況相比，要盡可能地提高一個勘查級別，做到：①勘探點間距加密，以準確反映砂巖持力層層面的起伏變化情況；②勘探深度要加大，避免誤判碎塊石為基巖層面；③注意地下水的季節(jié)性變化。對于礦山場地勘查與項目施工時間差所引起的水文地質(zhì)條件的變化及其所導(dǎo)致的土體工程性質(zhì)的變化，應(yīng)在巖土工程勘查報告中給予明確的說明或提出預(yù)防建議。在另外一個場地，勘查時大致在25.0m～30.0m，之間為“潮濕”狀粉土或粘質(zhì)粉土，經(jīng)過兩個雨季和施工期間用水的入滲后，所設(shè)計的井樁挖至該層時，全部為飽和土了，致使井樁難以施工，后部分改為泥漿護壁鉆孔或采用金屬管全護筒施工等措施，增加了成本，延誤了工期。因此，在降水或地表水的作用下，可能會使部分礦體的地質(zhì)性質(zhì)發(fā)生變化，設(shè)計基礎(chǔ)時應(yīng)引起注意”等說明，或建議施工前進行補充地下水的勘探等。在進行礦山巖土工程勘查時應(yīng)盡量收集原始地形圖或通過調(diào)查訪問了解當?shù)氐匦翁卣?，初步確定鉆進的施工工藝，干枯區(qū)域鉆進方法宜采取無水干鉆等，充分利用探井了解實際的地層剖面，探井的數(shù)量應(yīng)根據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》的要求確定。根據(jù)前述，采用大口徑灌注樁基礎(chǔ)在設(shè)計或施工時，可能遇到的主要問題有：①成孔時回填土層的井壁穩(wěn)定性和其孔壁的安全問題；②機械泥漿護壁鉆孔灌注樁施工時的漏漿問題及漿液滲透引發(fā)土體濕陷與對場地周邊穩(wěn)定性的影響問題；③新近回填的素填土的負摩阻力的問題等等。大部分采用大直徑灌注樁基礎(chǔ)，一般以中等風化基巖為基礎(chǔ)持力層。由于原始地形使場地基巖面的起伏很大，同一場地若全部采用大直徑灌注樁基礎(chǔ)，處于丘陵頂部的基巖出露地段，按不同地段采取不同基礎(chǔ)形式（基巖出露段采用淺基礎(chǔ)，丘間基巖低洼地段采用樁基礎(chǔ)）等工程措施，可預(yù)防地層不均勻沉降。

5 結(jié)語

白銀市區(qū)屬于丘陵地貌，土層的均勻性差。可靠持力層的埋藏深度起伏很大，局部原地形低洼處的場地有地下水賦存；在填方區(qū)表層覆蓋有厚度變化較大的素填土層，其堆積年代短，組成成分復(fù)雜且不均勻，具有大孔隙和濕陷性；在該礦區(qū)進行地質(zhì)勘查時，除按規(guī)范要求查明有關(guān)的工程性質(zhì)外，還應(yīng)搜集有關(guān)原始地形情況，確定填、挖方區(qū)的范圍；人工填土的工程性質(zhì)，如厚度、埋藏條件、物理力學(xué)性質(zhì)、濕陷性等；既要考慮勘查技術(shù)上的可行性，又要考慮經(jīng)濟上合理、施工上的可行；地質(zhì)土層的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分布不均勻、素填土性質(zhì)不均且具濕陷性、水文地質(zhì)條件的變化影響地基土的工程地質(zhì)特征等問題，對于白銀市礦山地質(zhì)問題可通過提高勘查場地等級、加強勘查過程中的水文地質(zhì)工作、選擇合理的基礎(chǔ)形式和基礎(chǔ)施工方法等措施予以解決。