礦山工程勘察過程中的水文地質問題分析

張軍州

（廣東省核工業(yè)地質局輻射環(huán)境監(jiān)測中心（廣東核力工程勘察院），廣東 廣州 510000）

礦山工程勘察能為相關施工工作提供重要數(shù)據(jù)。以往勘察工作忽略了水文工作，考慮不夠全面，對工程開展產(chǎn)生了一定的影響。所以，要做好實際水文地質勘察工作，了解水文狀況，能夠應對不同情況的水文變化，了解需要重視的內(nèi)容，完善勘察工作。

1 礦山工程勘察概述

礦山工程勘察的工作重點是礦體組成﹑構造，當?shù)氐刭|類型的劃分，對工程的影響等，最后，提出了相應的施工方案。它的主要目的是運用地質學和其他科學的知識，認真分析項目的地質情況，發(fā)現(xiàn)問題，提出有效的解決方案，從而保證項目的順利完成。水文地質是礦山勘察工作的重中之重，它直接關系到工程施工，尤其是礦山工程。比如，施工區(qū)域和周圍的地下水環(huán)境對礦體結構的強度﹑耐腐蝕性等都有較大的影響，在較長的時間內(nèi)會對地基造成不利的影響，從而對工程施工的安全造成不利的影響[1]。在礦山勘察中，地下水勘察是一項非常重要的工作，它不僅會影響到勘察的成果，還會對勘察工作造成一定的影響。在礦山地質勘測中，應注重水文地質勘察，并根據(jù)工程的具體情況，全面分析其對工程施工抗震﹑穩(wěn)定﹑安全的影響，以提高勘察的準確性和科學性，從而為工程的設計和施工提供科學依據(jù)，從而極大地改善工程質量[2]。

2 礦山工程勘察水文地質問題分析

傳統(tǒng)的礦山勘察側重于對其進行分類﹑系統(tǒng)地分析，并針對其所處的地質特點，制定相應的對策，但往往忽略了水文地質問題。一方面，水文地質參數(shù)的計算難度大，缺少科學的計算依據(jù)；另一方面，水文地質參數(shù)在施工過程中會有變化，因此必須不斷地進行勘察，不斷地整合數(shù)據(jù)。地下水隔水層厚度與其類型密切相關，因而不同的地下水類型對其滲透力的影響也不同，即地下水滲透力的差異。由于勘察人員在施工中無法準確判斷出地下水的性質，在進行水文地質參數(shù)的計算時，會造成礦層結構滲漏，從而導致礦帶發(fā)生變形，影響施工的質量。在對地下水進行勘察時，還要將地質條件和施工項目進行綜合分析，以保證施工質量的前提下，保證施工現(xiàn)場的地質條件。通過這種方法，既可以從整體上改善施工的安全性，又可以減少項目的投資成本，減少財政壓力。在勘察中，勘察人員所使用的資料愈準確，愈有利于后續(xù)工作。通過對地質和水文數(shù)據(jù)的正確分析，可以根據(jù)施工需要，對施工中出現(xiàn)的問題進行探討，并提出相應的預防措施。當然，在工程施工中也有可能出現(xiàn)意外情況，所以有關單位要提高警惕，加強施工期間的安全管理和質量監(jiān)督[3]。在發(fā)生問題時，勘察員可以及時發(fā)現(xiàn)并向有關主管部門匯報，使相關主管能快速制訂策略，防止發(fā)生重大事故。不同的施工類型對工程建設的水文地質要求也不盡相同，這是因為不同的工程施工方法對環(huán)境的適應能力不同，對工程的水文地質要求也會有很大的差別。如果這兩個城區(qū)的水文地質條件差異過大，很有可能會對城區(qū)的水文地質環(huán)境產(chǎn)生嚴重的影響，給礦山工程帶來極大的不便。

3 水文地質問題對礦山工程的影響

3.1 地下水水位上升對礦山工程的影響

地下水是地下礦層中的一類水源，它的水位變化受到自然﹑人為的影響。無論是什么原因，都會導致水文地質構造發(fā)生改變。地下水的上漲，會使礦層和土壤發(fā)生軟化，一旦遭遇暴雨，就會發(fā)生滑坡﹑滑坡﹑泥石流等地質災害。而在基坑開挖過程中，由于地下水的不斷升高，會造成基坑的突起，從而嚴重地影響到工程的施工[4]。

3.2 地下水位下降對礦山工程的影響

導致地下水位急劇下降的主要因素是人為因素，我們可以阻止大量的人工開采地下水，用于灌溉，或在施工時降低地下水的用量。當?shù)叵滤淮蠓冉档蜁r，會造成各種地質災害，如地表沉降﹑滑坡等。使礦山工程的不穩(wěn)定性加劇。同時，由于地下水的減少，將會給環(huán)境帶來很大的影響，比如水質的惡化﹑水資源的枯竭，這不僅會給工程施工帶來不利的影響，而且還會給人們的生活帶來極大的危險。

3.3 地下水的流動和壓力相互作用而引起的危害

地下水的上升和下降不但會對施工造成危險，同時，地下水的動力壓力也會對施工造成一定的影響。在天然條件下，地下水的水壓很低，對礦山工程的影響微乎其微。但是，由于人類活動造成了地下水的破壞，造成了地下水的動水壓力過大，對礦山工程造成了很大的威脅，從而影響了工程的正常進行。

4 水文地質勘察的注意事項

4.1 充分了解場地水文地質條件

在進行水文地質勘察時，必須對現(xiàn)場的水文地質情況有一定的認識，例如：地下水位﹑蒸發(fā)量﹑降水量﹑水位變化等；另外，要找出地下水和地表水的關系。地下含水層的厚度在不同的地質情況下是有差異的，其中地下水的流動方向﹑變化情況﹑水質等都是很重要的信息，因此在實際勘察中必須綜合多種信息，才能作出科學的判斷。在進行水文地質勘察時，還要對地下水﹑地表水的污染情況進行勘察。

4.2 場地水文地質的評價

在實際的礦山工程勘察中，要根據(jù)大量的資料，進行水文地質狀況的評價，并對可能影響礦山工程性質﹑影響施工的各種因素進行分析。根據(jù)分析結果，有針對性地采取相應的防治措施，以保證工程施工的后期安全。水文地質勘察應從多個角度﹑全方位地調(diào)查，并根據(jù)實際情況，為工程施工所提供有關的水文資料，以保證在今后的工程項目中，可以獲得豐富的數(shù)據(jù)。同時，根據(jù)整個礦山工程的進度和計劃，對不同階段的水文﹑地質狀況進行了分析，并提出了相應的防范對策。工作人員在進行水文地質評價工作時，一定要實事求是，要根據(jù)現(xiàn)場的具體情況，對礦體結構性質進行細致的地質勘察，并有針對性地進行分析。比如，在軟巖﹑強風化的情況下，應考慮地下水對礦層的膨脹﹑軟化﹑崩解等作用。

4.3 水文地質勘察報告的復核

在進行水文地質勘察時，應加強對現(xiàn)場地質狀況的勘察，以降低對水文地質的負面影響。要達到這個目標，必須明確勘察人員的工作目標，在勘察期間召開專題工作會議，分析﹑討論勘測的重點﹑難點，并要求參加勘察人員按要求進行勘察。其次，要根據(jù)現(xiàn)場的地質情況和特征，進行有針對性地勘察[5]。例如，根據(jù)現(xiàn)場的氣候特征﹑地質特征，進行有針對性地勘察，根據(jù)水資源的分布特征，選取合適的勘察技術。在勘察結束后，應對勘察結果進行合理性分析，以充分了解現(xiàn)場的水文地質狀況?？辈旖Y束后，要對勘察報告進行復查，以保證勘察的準確性和可靠性。在對勘察報告進行復核時，請專家對勘察的水文資料和信息進行分析，以確定其合理性，如發(fā)現(xiàn)信息不準確或遺漏，則應及時進行核查﹑糾正，以保證勘察結果的準確性。對勘察報告進行審核，不僅可以幫助員工及時發(fā)現(xiàn)問題，彌補工作中的缺陷，還可以使工作人員更好地認識到自己的不足，從而改進工作。

5 礦山工程勘察中的水文地質解決對策分析

5.1 含水層、隔水層的勘察

要做好水文地質調(diào)查，就必須要有不怕吃苦的精神，深入調(diào)查，掌握勘察的要點，制訂科學的勘探方法。在勘察含水層和隔水層時，首先要了解該區(qū)地下水的歷史演變規(guī)律，進而確定含水層和隔水層的深度和厚度，并在需要時進行鉆孔分析。其次，通過試驗數(shù)據(jù)來判定水的物理性能，從而判斷建材的腐蝕性能，為工程的調(diào)整提供可靠的技術基礎。在深基坑工程中，必須進行抽水試驗，以確定地下水滲透特性，找出引起地下水破壞的主要原因，從而為設計施工工藝的應急預案提供參考[6]。

5.2 充分掌握工程設計資料，嚴格按施工規(guī)范開展水文地質工作

（1）掌握工程設計資料。在工程勘察中，水文地質勘察工作的重點是勘察和規(guī)劃﹑可行性調(diào)查﹑設計與施工。勘察工作的基本目的是要為工程施工提供可靠的資料，同時還要考慮到工程的實際情況，包括材料腐蝕性﹑基坑深度﹑施工周期﹑工藝選擇等。只有掌握了第一手的工程設計資料，才能對水文地質勘察的線路進行合理的規(guī)劃，使勘察工作能夠在不同的時期內(nèi)，圍繞著一個重要的節(jié)點開展工作。比如，在基坑開挖時，根據(jù)基坑深度﹑坑形﹑地基材料的選擇，確定了各區(qū)域的地下水深度﹑土壤成分和地下水的分布，從而為基坑開挖提供依據(jù)。

（2）健全工作制度，嚴格按照規(guī)定開展勘察。建立健全的水文地質勘察制度體系，是保證勘察工作順利進行的先決條件。只有制定詳細的工作目標，按照勘察流程施工（如圖1），才能提高勘察人員的工作效率。通過一系列的現(xiàn)場規(guī)范，可以對勘察人員的工作行為進行制約，有效地防止了弄虛作假，保證了數(shù)據(jù)的真實性和可靠性。同時，由于計算機技術的飛速發(fā)展，許多先進的工程設計軟件也為勘察工作提供了方便，因此，在我國的水文地質勘察中，要大力開展培訓活動，為我國的水文地質勘察事業(yè)提供一批高素質的人才。

圖1 沿途工程勘察流程示意圖

5.3 對相關資料進行調(diào)查，對所獲得的數(shù)據(jù)進行分析，保證數(shù)據(jù)的準確性

（1）水文地質數(shù)據(jù)的審核。在進行水文地質勘察時，必須掌握有關的理論知識。有關資料，可向地方水文局查詢，初步掌握該地區(qū)的水文環(huán)境狀況，以便指導后續(xù)勘察工作，安排重點工作，以最少的人力和物力，取得最大的成果。

（2）調(diào)整勘察精度。一般情況下，勘察精度應達到1∶50000，但在實踐中，應依據(jù)歷史水文環(huán)境的評估級別，對不同地區(qū)的勘察精度進行適當?shù)恼{(diào)整。在勘察中，選取合理的觀測路徑，設置水質取樣點，并根據(jù)地下水的流向，采取十字交叉法設置多個監(jiān)測點，以提高勘察的準確性。

（3）鉆孔勘察。勘察鉆孔的主要目標是對地下水進行水文調(diào)查，通過鉆孔取樣，可以對礦體結構進行成分分析，從而獲得大量的水質評價指標。鉆孔的深度一般是不能穿透含水層的，如果發(fā)現(xiàn)了地下水，就會用水泥和粘土堵住底部，防止其他水源和含水層水源的接觸，從而影響分析結果。要注意的是，在松散礦層中，其鉆孔直徑應大于394mm，過濾管直徑應大于194mm，在礦山工程區(qū)域內(nèi)，其直徑應大于127mm，相應的過濾管直徑應大于110mm。

（4）抽水分析。水文地質參數(shù)是研究地下水流動狀況的關鍵。通過現(xiàn)場觀測，可以獲得含水層中的水文地質數(shù)據(jù)。在具體的試驗中，要針對不同的試驗目標，合理地選用不同的抽水試驗。同時，根據(jù)相應的公式，求出了各層的涌水量﹑水位的降深量，進而得出相應的水文地質參數(shù)，并據(jù)此判定各區(qū)域的含水層﹑滲透系數(shù)﹑富水程度和隔水層的滲透系數(shù)。

6 礦山工程中的水文地質評價實例分析

6.1 工程概況

某礦山工程施工中，施工區(qū)域內(nèi)以存在殘基土層﹑泥漿等情況。礦體結構天然極限抗壓強度須大于10.0兆帕，微風礦層厚度要大于7m。當?shù)貥O限抗壓根據(jù)工程勘察任務書的規(guī)定，必須對施工場地的水文地質情況及基本特點進行調(diào)查，以便為施工現(xiàn)場施工圖紙的編制工作提供依據(jù)。下表為部分勘測段礦體抗壓強度實驗數(shù)據(jù)，可知其微風化礦層的抗壓強度可達到或超過10兆帕，礦體在天然和非天然條件下具有較大的強度差。

表1 勘察階段部分礦體抗壓強度試驗數(shù)據(jù)

6.2 水文地質勘察方法

根據(jù)工程施工的特點，結合礦山工程勘察的需要，采取了現(xiàn)場的觀測點﹑觀測線，跟蹤觀察現(xiàn)場的水文點，實現(xiàn)穿越構造﹑地質界線的勘察。對常規(guī)水文觀測站，采用GPS定位，重點水文觀測站采用RTK法準確定位，并詳細填寫測量站內(nèi)的水文地質數(shù)據(jù)。根據(jù)以上勘察，確定了施工區(qū)域內(nèi)的地下水的類型﹑分布﹑補給﹑徑流﹑排泄等情況，為進一步開展水文地質評價工作提供數(shù)據(jù)支持，掌握工程的基本水文地質信息。采用抽水實驗，對四系地層自然條件和人工回填后的滲透系數(shù)進行了測量，本次采用的抽水試驗方法，共完成了四個鉆孔，三個鉆孔分別位于施工場地回填區(qū)，另一個鉆孔位于一級階地。該工程除已完成抽水試驗外，還進行了壓水試驗，以達到施工場地不同巖性的風化程度及滲透系數(shù)。另外，為了解施工場地地下水流速﹑流向，采用同位素綜合示蹤法，對主要廠區(qū)及其周圍地區(qū)地下水滲透流速大小和方向進行探測。

6.3 水文地質評價

水腐蝕性評價：根據(jù)工程施工沒項目的有關規(guī)定，該工程所處的地下水對混凝土具有微腐蝕作用，施工過程中產(chǎn)生的混凝土構件在干﹑濕條件下具有微腐蝕作用。

工程施工對地下水的影響評價：施工場地的地下水流方向受地形的影響，場地的地下水沿節(jié)理裂縫和溶蝕節(jié)理形成徑流通路，進入第四系孔隙水區(qū)，再由北向流入工廠，最后排入江河湖。在汛期，場區(qū)附近的河流將補充場區(qū)的地下水，場區(qū)的地下水將最終流向附近的河流和湖泊。施工場地完全平整后，其最終地形將會比兩邊的臺階高，場區(qū)位于地下中央的礦層為弱風化巖，壓水試驗表明，該地層屬于弱-微滲透。所以，場地開挖對地下水的流動沒有明顯的影響。

地下水對工程的影響評價：場區(qū)主要地下水以基巖裂隙水為主，由于場地開挖平整，原有地形上的淺層風化裂隙水已經(jīng)全部排出，現(xiàn)在以微風化礦體為主。而在前期壓水實驗中，礦層結構的滲透系數(shù)為0.41-4.84Lu，這是一種弱-微滲透水層，以大氣降水為主，產(chǎn)生了短暫的裂縫水。在基坑開挖時，可能會出現(xiàn)局部滲漏，但由于滲水量有限，可以采用明排的方法，同時由于基巖的性質，在工程后期不會出現(xiàn)流砂﹑管涌等問題，因此基坑排水對場地和地基的穩(wěn)定性有一定的影響。

7 結束語

開展礦山工程水文勘察工作中，要保證對相關理論的掌握程度，結合實際工作環(huán)境，合理開展勘察與評價工作，得到準確數(shù)據(jù)。通過合理實踐，降低水文因素對地下水工程的影響，合理防治，推動工程可持續(xù)發(fā)展。