矿山工程勘察过程中的水文地质问题分析

张军州

（广东省核工业地质局辐射环境监测中心（广东核力工程勘察院），广东 广州 510000）

矿山工程勘察能为相关施工工作提供重要数据。以往勘察工作忽略了水文工作，考虑不够全面，对工程开展产生了一定的影响。所以，要做好实际水文地质勘察工作，了解水文状况，能够应对不同情况的水文变化，了解需要重视的内容，完善勘察工作。

1 矿山工程勘察概述

矿山工程勘察的工作重点是矿体组成﹑构造，当地地质类型的划分，对工程的影响等，最后，提出了相应的施工方案。它的主要目的是运用地质学和其他科学的知识，认真分析项目的地质情况，发现问题，提出有效的解决方案，从而保证项目的顺利完成。水文地质是矿山勘察工作的重中之重，它直接关系到工程施工，尤其是矿山工程。比如，施工区域和周围的地下水环境对矿体结构的强度﹑耐腐蚀性等都有较大的影响，在较长的时间内会对地基造成不利的影响，从而对工程施工的安全造成不利的影响[1]。在矿山勘察中，地下水勘察是一项非常重要的工作，它不仅会影响到勘察的成果，还会对勘察工作造成一定的影响。在矿山地质勘测中，应注重水文地质勘察，并根据工程的具体情况，全面分析其对工程施工抗震﹑稳定﹑安全的影响，以提高勘察的准确性和科学性，从而为工程的设计和施工提供科学依据，从而极大地改善工程质量[2]。

2 矿山工程勘察水文地质问题分析

传统的矿山勘察侧重于对其进行分类﹑系统地分析，并针对其所处的地质特点，制定相应的对策，但往往忽略了水文地质问题。一方面，水文地质参数的计算难度大，缺少科学的计算依据；另一方面，水文地质参数在施工过程中会有变化，因此必须不断地进行勘察，不断地整合数据。地下水隔水层厚度与其类型密切相关，因而不同的地下水类型对其渗透力的影响也不同，即地下水渗透力的差异。由于勘察人员在施工中无法准确判断出地下水的性质，在进行水文地质参数的计算时，会造成矿层结构渗漏，从而导致矿带发生变形，影响施工的质量。在对地下水进行勘察时，还要将地质条件和施工项目进行综合分析，以保证施工质量的前提下，保证施工现场的地质条件。通过这种方法，既可以从整体上改善施工的安全性，又可以减少项目的投资成本，减少财政压力。在勘察中，勘察人员所使用的资料愈准确，愈有利于后续工作。通过对地质和水文数据的正确分析，可以根据施工需要，对施工中出现的问题进行探讨，并提出相应的预防措施。当然，在工程施工中也有可能出现意外情况，所以有关单位要提高警惕，加强施工期间的安全管理和质量监督[3]。在发生问题时，勘察员可以及时发现并向有关主管部门汇报，使相关主管能快速制订策略，防止发生重大事故。不同的施工类型对工程建设的水文地质要求也不尽相同，这是因为不同的工程施工方法对环境的适应能力不同，对工程的水文地质要求也会有很大的差别。如果这两个城区的水文地质条件差异过大，很有可能会对城区的水文地质环境产生严重的影响，给矿山工程带来极大的不便。

3 水文地质问题对矿山工程的影响

3.1 地下水水位上升对矿山工程的影响

地下水是地下矿层中的一类水源，它的水位变化受到自然﹑人为的影响。无论是什么原因，都会导致水文地质构造发生改变。地下水的上涨，会使矿层和土壤发生软化，一旦遭遇暴雨，就会发生滑坡﹑滑坡﹑泥石流等地质灾害。而在基坑开挖过程中，由于地下水的不断升高，会造成基坑的突起，从而严重地影响到工程的施工[4]。

3.2 地下水位下降对矿山工程的影响

导致地下水位急剧下降的主要因素是人为因素，我们可以阻止大量的人工开采地下水，用于灌溉，或在施工时降低地下水的用量。当地下水水位大幅度降低时，会造成各种地质灾害，如地表沉降﹑滑坡等。使矿山工程的不稳定性加剧。同时，由于地下水的减少，将会给环境带来很大的影响，比如水质的恶化﹑水资源的枯竭，这不仅会给工程施工带来不利的影响，而且还会给人们的生活带来极大的危险。

3.3 地下水的流动和压力相互作用而引起的危害

地下水的上升和下降不但会对施工造成危险，同时，地下水的动力压力也会对施工造成一定的影响。在天然条件下，地下水的水压很低，对矿山工程的影响微乎其微。但是，由于人类活动造成了地下水的破坏，造成了地下水的动水压力过大，对矿山工程造成了很大的威胁，从而影响了工程的正常进行。

4 水文地质勘察的注意事项

4.1 充分了解场地水文地质条件

在进行水文地质勘察时，必须对现场的水文地质情况有一定的认识，例如：地下水位﹑蒸发量﹑降水量﹑水位变化等；另外，要找出地下水和地表水的关系。地下含水层的厚度在不同的地质情况下是有差异的，其中地下水的流动方向﹑变化情况﹑水质等都是很重要的信息，因此在实际勘察中必须综合多种信息，才能作出科学的判断。在进行水文地质勘察时，还要对地下水﹑地表水的污染情况进行勘察。

4.2 场地水文地质的评价

在实际的矿山工程勘察中，要根据大量的资料，进行水文地质状况的评价，并对可能影响矿山工程性质﹑影响施工的各种因素进行分析。根据分析结果，有针对性地采取相应的防治措施，以保证工程施工的后期安全。水文地质勘察应从多个角度﹑全方位地调查，并根据实际情况，为工程施工所提供有关的水文资料，以保证在今后的工程项目中，可以获得丰富的数据。同时，根据整个矿山工程的进度和计划，对不同阶段的水文﹑地质状况进行了分析，并提出了相应的防范对策。工作人员在进行水文地质评价工作时，一定要实事求是，要根据现场的具体情况，对矿体结构性质进行细致的地质勘察，并有针对性地进行分析。比如，在软岩﹑强风化的情况下，应考虑地下水对矿层的膨胀﹑软化﹑崩解等作用。

4.3 水文地质勘察报告的复核

在进行水文地质勘察时，应加强对现场地质状况的勘察，以降低对水文地质的负面影响。要达到这个目标，必须明确勘察人员的工作目标，在勘察期间召开专题工作会议，分析﹑讨论勘测的重点﹑难点，并要求参加勘察人员按要求进行勘察。其次，要根据现场的地质情况和特征，进行有针对性地勘察[5]。例如，根据现场的气候特征﹑地质特征，进行有针对性地勘察，根据水资源的分布特征，选取合适的勘察技术。在勘察结束后，应对勘察结果进行合理性分析，以充分了解现场的水文地质状况。勘察结束后，要对勘察报告进行复查，以保证勘察的准确性和可靠性。在对勘察报告进行复核时，请专家对勘察的水文资料和信息进行分析，以确定其合理性，如发现信息不准确或遗漏，则应及时进行核查﹑纠正，以保证勘察结果的准确性。对勘察报告进行审核，不仅可以帮助员工及时发现问题，弥补工作中的缺陷，还可以使工作人员更好地认识到自己的不足，从而改进工作。

5 矿山工程勘察中的水文地质解决对策分析

5.1 含水层、隔水层的勘察

要做好水文地质调查，就必须要有不怕吃苦的精神，深入调查，掌握勘察的要点，制订科学的勘探方法。在勘察含水层和隔水层时，首先要了解该区地下水的历史演变规律，进而确定含水层和隔水层的深度和厚度，并在需要时进行钻孔分析。其次，通过试验数据来判定水的物理性能，从而判断建材的腐蚀性能，为工程的调整提供可靠的技术基础。在深基坑工程中，必须进行抽水试验，以确定地下水渗透特性，找出引起地下水破坏的主要原因，从而为设计施工工艺的应急预案提供参考[6]。

5.2 充分掌握工程设计资料，严格按施工规范开展水文地质工作

（1）掌握工程设计资料。在工程勘察中，水文地质勘察工作的重点是勘察和规划﹑可行性调查﹑设计与施工。勘察工作的基本目的是要为工程施工提供可靠的资料，同时还要考虑到工程的实际情况，包括材料腐蚀性﹑基坑深度﹑施工周期﹑工艺选择等。只有掌握了第一手的工程设计资料，才能对水文地质勘察的线路进行合理的规划，使勘察工作能够在不同的时期内，围绕着一个重要的节点开展工作。比如，在基坑开挖时，根据基坑深度﹑坑形﹑地基材料的选择，确定了各区域的地下水深度﹑土壤成分和地下水的分布，从而为基坑开挖提供依据。

（2）健全工作制度，严格按照规定开展勘察。建立健全的水文地质勘察制度体系，是保证勘察工作顺利进行的先决条件。只有制定详细的工作目标，按照勘察流程施工（如图1），才能提高勘察人员的工作效率。通过一系列的现场规范，可以对勘察人员的工作行为进行制约，有效地防止了弄虚作假，保证了数据的真实性和可靠性。同时，由于计算机技术的飞速发展，许多先进的工程设计软件也为勘察工作提供了方便，因此，在我国的水文地质勘察中，要大力开展培训活动，为我国的水文地质勘察事业提供一批高素质的人才。

图1 沿途工程勘察流程示意图

5.3 对相关资料进行调查，对所获得的数据进行分析，保证数据的准确性

（1）水文地质数据的审核。在进行水文地质勘察时，必须掌握有关的理论知识。有关资料，可向地方水文局查询，初步掌握该地区的水文环境状况，以便指导后续勘察工作，安排重点工作，以最少的人力和物力，取得最大的成果。

（2）调整勘察精度。一般情况下，勘察精度应达到1∶50000，但在实践中，应依据历史水文环境的评估级别，对不同地区的勘察精度进行适当的调整。在勘察中，选取合理的观测路径，设置水质取样点，并根据地下水的流向，采取十字交叉法设置多个监测点，以提高勘察的准确性。

（3）钻孔勘察。勘察钻孔的主要目标是对地下水进行水文调查，通过钻孔取样，可以对矿体结构进行成分分析，从而获得大量的水质评价指标。钻孔的深度一般是不能穿透含水层的，如果发现了地下水，就会用水泥和粘土堵住底部，防止其他水源和含水层水源的接触，从而影响分析结果。要注意的是，在松散矿层中，其钻孔直径应大于394mm，过滤管直径应大于194mm，在矿山工程区域内，其直径应大于127mm，相应的过滤管直径应大于110mm。

（4）抽水分析。水文地质参数是研究地下水流动状况的关键。通过现场观测，可以获得含水层中的水文地质数据。在具体的试验中，要针对不同的试验目标，合理地选用不同的抽水试验。同时，根据相应的公式，求出了各层的涌水量﹑水位的降深量，进而得出相应的水文地质参数，并据此判定各区域的含水层﹑渗透系数﹑富水程度和隔水层的渗透系数。

6 矿山工程中的水文地质评价实例分析

6.1 工程概况

某矿山工程施工中，施工区域内以存在残基土层﹑泥浆等情况。矿体结构天然极限抗压强度须大于10.0兆帕，微风矿层厚度要大于7m。当地极限抗压根据工程勘察任务书的规定，必须对施工场地的水文地质情况及基本特点进行调查，以便为施工现场施工图纸的编制工作提供依据。下表为部分勘测段矿体抗压强度实验数据，可知其微风化矿层的抗压强度可达到或超过10兆帕，矿体在天然和非天然条件下具有较大的强度差。

表1 勘察阶段部分矿体抗压强度试验数据

6.2 水文地质勘察方法

根据工程施工的特点，结合矿山工程勘察的需要，采取了现场的观测点﹑观测线，跟踪观察现场的水文点，实现穿越构造﹑地质界线的勘察。对常规水文观测站，采用GPS定位，重点水文观测站采用RTK法准确定位，并详细填写测量站内的水文地质数据。根据以上勘察，确定了施工区域内的地下水的类型﹑分布﹑补给﹑径流﹑排泄等情况，为进一步开展水文地质评价工作提供数据支持，掌握工程的基本水文地质信息。采用抽水实验，对四系地层自然条件和人工回填后的渗透系数进行了测量，本次采用的抽水试验方法，共完成了四个钻孔，三个钻孔分别位于施工场地回填区，另一个钻孔位于一级阶地。该工程除已完成抽水试验外，还进行了压水试验，以达到施工场地不同岩性的风化程度及渗透系数。另外，为了解施工场地地下水流速﹑流向，采用同位素综合示踪法，对主要厂区及其周围地区地下水渗透流速大小和方向进行探测。

6.3 水文地质评价

水腐蚀性评价：根据工程施工没项目的有关规定，该工程所处的地下水对混凝土具有微腐蚀作用，施工过程中产生的混凝土构件在干﹑湿条件下具有微腐蚀作用。

工程施工对地下水的影响评价：施工场地的地下水流方向受地形的影响，场地的地下水沿节理裂缝和溶蚀节理形成径流通路，进入第四系孔隙水区，再由北向流入工厂，最后排入江河湖。在汛期，场区附近的河流将补充场区的地下水，场区的地下水将最终流向附近的河流和湖泊。施工场地完全平整后，其最终地形将会比两边的台阶高，场区位于地下中央的矿层为弱风化岩，压水试验表明，该地层属于弱-微渗透。所以，场地开挖对地下水的流动没有明显的影响。

地下水对工程的影响评价：场区主要地下水以基岩裂隙水为主，由于场地开挖平整，原有地形上的浅层风化裂隙水已经全部排出，现在以微风化矿体为主。而在前期压水实验中，矿层结构的渗透系数为0.41-4.84Lu，这是一种弱-微渗透水层，以大气降水为主，产生了短暂的裂缝水。在基坑开挖时，可能会出现局部渗漏，但由于渗水量有限，可以采用明排的方法，同时由于基岩的性质，在工程后期不会出现流砂﹑管涌等问题，因此基坑排水对场地和地基的稳定性有一定的影响。

7 结束语

开展矿山工程水文勘察工作中，要保证对相关理论的掌握程度，结合实际工作环境，合理开展勘察与评价工作，得到准确数据。通过合理实践，降低水文因素对地下水工程的影响，合理防治，推动工程可持续发展。