第一部分 礦區(qū)水文地質(zhì)工作任務及開采技術(shù)勘查類型
一、 勘探工作的基本任務:
二、勘查各階段對水工環(huán)地質(zhì)工作的要求
三、主要工作及工作量的要求
四、主要執(zhí)行規(guī)范
五、水文地質(zhì)條件復雜程度
六、工程地質(zhì)條件復雜程度
七、環(huán)境地質(zhì)條件復雜程度
八、礦床開采技術(shù)條件分類
第二部 分報告編寫內(nèi)容
一、 前言
二、 水文地質(zhì)
三、 工程地質(zhì)
四、 環(huán)境地質(zhì)
五、 地質(zhì)災害預測評估
六、 結(jié)論
七、 核實報告編寫要求
第三部分 一些問題
第一部分 礦區(qū)水文地質(zhì)工作任務及開采技術(shù)勘查類型
一、 勘探工作的基本任務:
(一)、查明礦區(qū)水文地質(zhì)條件及礦床充水因素,預測礦坑涌水量。對礦床水資源綜合利用進行評價,指出供水方向。
(二)、查明礦區(qū)工程地質(zhì)條件,評價露天采場巖體質(zhì)量和邊坡穩(wěn)定性,或井巷圍巖的巖體質(zhì)量和穩(wěn)固性,預測可能發(fā)生的主要工程地質(zhì)問題。
(三)、評述礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量,預測礦床開發(fā)可能引起的主要環(huán)境地質(zhì)問題(引起的主要地質(zhì)災害、含水層破壞),提出防治的建議。
*引自91規(guī)范
評述的含義---個人理解,地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的判定,是在現(xiàn)狀調(diào)查的基礎上,以《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》—GB12719-91、《固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范總則》GB/T 13908-2002為指導,結(jié)合《礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理方案編制規(guī)范》DZ/T—0223--2011、《煤礦床水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)勘查評價標準》、《煤礦防治水規(guī)定》等規(guī)范規(guī)程進行綜合分析,不一定要投入很多工作量來實現(xiàn)(如現(xiàn)狀的水化學背景分析調(diào)查、礦坑水水質(zhì)分析,礦區(qū)及周邊的環(huán)境地質(zhì)問題的調(diào)查、水源調(diào)查等則必不可少)。
二、勘查各階段對水工環(huán)地質(zhì)工作的要求
包括預查、普查、詳查、勘探四個階段。
(一)、預查階段
不進行專門性的水文地質(zhì)工作。當尋找的礦產(chǎn)與地表(下)水關系密切時,應收集、分析區(qū)域水文地質(zhì)、工程地質(zhì)資料,為開展下步工作提供設計依據(jù)。
(二)、普查階段
大致了解開采技術(shù)條件,包括區(qū)域和測區(qū)范圍內(nèi)的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)條件,為詳查工作提供依據(jù)。對開采條件簡單的礦床,可依據(jù)與同類型礦山開采條件的對比,對礦床開采技術(shù)條件作出評價;對水文地質(zhì)條件復雜的礦床,應進行適當?shù)乃牡刭|(zhì)工作,了解地下水埋藏深度、水質(zhì)、水量以及近礦圍巖強度等。
(三)、詳查階段
對礦床開采可能影響的地區(qū)(礦山硫排水水位下降區(qū)、地面變形破壞區(qū)、礦山廢棄物堆放場及其可能污染區(qū)),開展詳細水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)調(diào)查,基本查明礦床的開采技術(shù)條件。選擇代表性地段對礦床充水的主要含水層及礦體圍巖的物理力學性質(zhì)進行試驗研究,初步確定礦床充水的主(次)要含水層及其水文地質(zhì)參數(shù)、礦體圍巖巖體質(zhì)量及主要不良層位,估算礦坑涌水量,指出影響礦床開采的主要水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)問題;對礦床開采技術(shù)條件的復雜性作出評價。
基本查明礦區(qū)開采技術(shù)條件、初步的定量評價,是詳查階段的基本要求:包括基本水文地質(zhì)參數(shù)、地下水動態(tài)、巖土物理力學參數(shù)、地下水水化學背景、礦井水特征等。
(四)、勘探階段
對影響礦床開采的主要水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)問題要詳細查明。通過試驗,獲取計算參數(shù),結(jié)合礦山工程計算首采區(qū)、第一開采水平的礦坑涌水量,預測下一開采水平的涌水量,預測不良工程地段和問題;對礦山排水、開采區(qū)的地面變形破壞、礦山廢水排放與礦渣堆放可能引起的環(huán)境地質(zhì)問題作出評價;未開發(fā)過的新區(qū)(新礦山),應對原生地質(zhì)環(huán)境作出評價;老礦區(qū)則應針對已出現(xiàn)的環(huán)境地質(zhì)問題(如放射性、有害氣體、各種不良自然地質(zhì)現(xiàn)象(包括人為的不良地質(zhì)現(xiàn)象—筆者注)的展布及危害性)進行調(diào)研,找出產(chǎn)生和形成條件.預測其發(fā)展趨勢,提出治理措施與建議。
*引自《固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范總則》 GB/T13908-2002 。
詳細查明礦山開采技術(shù)條件,提出定量性的評價是這一階段的基本要求。對水文地質(zhì)條件較復雜的礦山,揭露水文地質(zhì)邊界,是這一階段工作的重點之一。初步判定礦山開采可能影響的范圍、問題以及防治措施、建議。
(五)、生產(chǎn)勘探
是在地質(zhì)勘探基礎上,在近期開采地段,與礦山生產(chǎn)相結(jié)合而進行的更準確查明礦體形狀、產(chǎn)狀、礦石質(zhì)量、品級分布,提高儲量可靠程度,保證采礦正常進行的勘探工作。生產(chǎn)勘探經(jīng)常與礦床開拓、采準等工作結(jié)合,為采礦塊段設計、編制生產(chǎn)作業(yè)計劃、進行儲量統(tǒng)計、平衡管理,保證礦山有計劃持續(xù)正常生產(chǎn)。
進一步查明礦山開采技術(shù)條件及開采后的變化是生產(chǎn)勘探工作對水工環(huán)工作要求的重點。
(六)、核實報告
主要調(diào)查、論證礦山開采后開采技術(shù)條件的變化(附后)。
三、主要工作手段及工作量的要求
(一)、主要水文地質(zhì)工作
區(qū)域及礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查(測繪)、水文地質(zhì)鉆探(單孔、組孔、群孔)、抽注水試驗(坑道的排水試驗)、水文物探、巖土水樣測試、動態(tài)觀測、數(shù)值模擬、聯(lián)通試驗等。
關于礦區(qū)水文地質(zhì)測繪問題,常常有爭議,采用多大比例尺比較合理。規(guī)范規(guī)定1:2000—1:10000,許多單位一般采用地質(zhì)報告的1:2000比例尺,認為一定要與地質(zhì)報告一致,這是一個誤解。詳查階段,地質(zhì)研究必須達到這個精度,但水工環(huán)地質(zhì)是否必要、是否可能達到這個精度?一般來說沒有必要,也的確難以達到,這需要投入相應的工作量。
巖溶充水為主的礦床水文地質(zhì)工作基本工程量表(引自91規(guī)范)
溶蝕裂隙充水為主的
巖溶充水礦床
溶洞充水為主的
巖溶充水礦床
暗河充水為主的巖溶充水礦床
簡單
中等
復雜
簡單
中等
復雜
復雜
水文地質(zhì)測繪比例尺
普查、詳查
1︰50000~1︰10000
勘探
1︰10000~1︰2000
水文地質(zhì)剖面數(shù)
(條)
詳查
0~1
1~2
2~4
0~1
1~2
2~4
3~5
勘探
1~2
2~3
3~5
1~2
2~3
3~5
5~7
加深揭露底扳充水
含水層鉆孔(個)
詳查、勘探
各水文地質(zhì)剖面不少于3個
各水文地質(zhì)剖面不少于3個
抽水試驗
單孔(個)
詳查
2~3
3~5
3~5
5~7
根據(jù)實際條件和需要確定
勘探
0~2
1~2
2~3
0~2
2~3
2~3
多孔(組)
詳查
1~2
1~2
勘探
1~2
1~2
群孔(組)
勘探
1~2
1~2
水動態(tài)長期觀測
地表水(處)
詳查
根據(jù)查明水文地質(zhì)條件,礦坑涌水量計算和水源地選擇的需要,選代表性地段設站
勘探
根據(jù)需要對詳查階段的站取舍和補充
鉆孔(個)
詳查
0~1
3~5
5~7
0~2
3~7
5~9
根據(jù)需要確定
勘探
根據(jù)需要對詳查階段鉆孔取舍和補充
暗河
詳查、勘探
出(入)口處設站
井泉
詳查、勘探
根據(jù)需要選擇代表性點
生產(chǎn)礦井或勘探坑道
詳查、勘探
勘探坑道及主要生產(chǎn)礦井設排水量觀測站,簡單礦區(qū)可省略
水化學樣、細菌檢驗樣
詳查、勘探
可作為水源地的井、泉、地表水點按豐、枯季取樣
水化學分析
普查、詳查、勘探
代表性水點,以控制地表水、地下水水化學類型為原則
地面物探
普查、詳查、勘探
根據(jù)需要布置
氣象觀測
詳查、勘探
遠離氣象臺站的礦區(qū),氣象變化大時,應建立臨時性的降水、氣溫觀測站
孔隙裂隙充水為主的礦床水文地質(zhì)工作基本工程量表
孔隙充水為主的礦床
裂隙充水為主的礦床
簡單
中等
復雜
簡單
中等
復雜
水文地質(zhì)測繪比例尺
普查、詳查
1︰50000~1︰10000
勘探
1︰10000~1︰2000
水文地質(zhì)剖面數(shù)
(條)
詳查
0~1
1~2
2~4
0~1
1~2
2~3
勘探
1~2
2~3
4~6
1~2
2~3
3~5
加深揭露底板充水含水層鉆孔(個)
詳查、勘探
各水文地質(zhì)剖面不少于3個
抽水試驗
單孔(個)
詳查
2~3
3~5
1~2
2~3
勘探
0~2
0~2
1~2
2~3
多孔(組)
詳查
2~3
1~2
勘探
1~2
1
群孔(組)
詳查
勘探
1~2
1
水動態(tài)長期觀測
地表水(處)
詳查
根據(jù)查明水文地質(zhì)條件,礦坑涌水量計算水源地選擇的需要,選代表性地段設站
勘探
根據(jù)實際需要對詳查階段各站取舍和補充
鉆孔(個)
詳查
3~5
5~7
3~5
7~10
勘探
根據(jù)需要對詳查階段鉆孔取舍和補充
根據(jù)需要對詳查階段鉆孔取舍和補充
井 泉(個)
詳查、勘探
根據(jù)實際需要選擇代表性點
勘探坑槽道或生產(chǎn)礦井
詳查、勘探
勘察坑道和主要生產(chǎn)礦井設排水量觀測站,簡單礦區(qū)可省略
水化學樣、細菌樣檢驗
詳查、勘探
可作水源地的井、泉,地表水按豐、枯季取樣
水化學分析樣
普查、詳查、勘探
代表性水點,以控制地表水、地下水、水化學類型為原則
地面物探
普查、詳查、勘探
根據(jù)需要布置
氣象觀測
詳查、勘探
遠離氣象臺站的礦區(qū),氣象變化大,應建立臨時性的降水、氣溫觀測站
水文地質(zhì)條件簡單的礦山,專門水文孔在詳查階段可以沒有,勘探階段要有。
普查階段, 在利用前人工作資料的基礎上適當補充水文地質(zhì)調(diào)查,大致了解礦區(qū)的水文地質(zhì)條件。
詳查階段,通常應有一定數(shù)量的抽水(注水)孔,來了解礦區(qū)水文地質(zhì)基本參數(shù)。對于老礦山,也可以利用坑道流量反求含水層參數(shù)。完全沒有礦區(qū)(礦山)的實際參數(shù)來說明礦區(qū)(礦山)含水層的富水性,不可能說勘探程度滿足詳查階段的要求,即“所謂的基本查明”。水文地質(zhì)測繪,包括區(qū)域及礦區(qū)的,均不可少。前者用來說明地下水的來龍去脈,后者是揭示礦區(qū)具體的條件,包括查明礦床充水因素、水文地質(zhì)邊界條件,等等。
勘探階段,水工環(huán)工作是為礦床的技術(shù)經(jīng)濟評價及礦山建設的可行性研究和開采設計提供依據(jù)的,因此必須提供礦山開采所需的定量性水文、工程地質(zhì)參數(shù),回答礦山開采可能發(fā)生的各類地質(zhì)災害及相關環(huán)境水文、工程地質(zhì)問題,提出地質(zhì)災害和各類環(huán)境地質(zhì)問題防治的意見、建議。要達到這個目的,必須有相應的工作投入,其中,能揭示礦山含水層特征與水文地質(zhì)邊界條件的抽水試驗、系列的能控制邊界條件的動態(tài)觀測等工作最為重要。在現(xiàn)實工作中,這也是最為薄弱的。一般來說,大流量群孔干擾抽水、帶觀測孔的組孔抽水試驗是必須的。由于鉆孔抽水受流量限制,效果常不佳。而有條件利用礦山排水(放水)試驗進行抽水試驗,則可以取得較好的效果。近年來我區(qū)的盤龍鉛鋅礦、油麻坡鎢礦、平南丹竹水泥灰?guī)r礦等的評價就是利用礦山排水試驗進行的。在礦坑排水可能形成的降落漏斗范圍,布置了一定數(shù)量的觀測孔,掌握了抽水的降落漏斗的形態(tài),以及水文地質(zhì)邊界,試驗成果是鉆孔抽水難以獲得的。此外,對動態(tài)觀測工作的不夠重視也是普遍的現(xiàn)象,很多礦山,無法給出礦區(qū)地下水位、流量(包括礦坑涌水、泉、溪流)及其動態(tài)變化的基本資料。
工作布置原則:
(一)、勘探工程布置原則
1、應結(jié)合礦區(qū)具體條件,針對主要水文地質(zhì)問題做到有的放矢。從區(qū)域著眼,立足礦區(qū)、把礦區(qū)和區(qū)域的地下水,地表水和大氣降水作為統(tǒng)一系統(tǒng)進行研究。重視水文地質(zhì)測繪和鉆孔簡易水文地質(zhì)觀測與編錄等基礎工作,配合地面物探或井中物探,因地制宜地進行適當規(guī)模的抽水試驗,運用多種勘探手段,加強綜合分析研究,從而查明礦區(qū)的水文地質(zhì)條件及主要充水因素。
2、水文地質(zhì)勘探鉆孔,應盡量構(gòu)成剖面,既控制地下水天然流場的補給、徑流、排泄地段的大致范圍;又能控制開采后流場變化,特別是進水通道地段。
3、群孔抽水試驗,主孔宜布在主要充水含水層的富水段或強逕流帶上。必須有足夠的觀測孔(點),觀測孔布置必須建立在系統(tǒng)整理、研究各勘探資料的基礎上,根據(jù)試驗目的,水文地質(zhì)分區(qū)情況,礦坑涌水量計算方案等要求確定主孔、觀測孔的布置,應盡可能利用地質(zhì)勘探鉆孔、地下水天然或人工露頭作為觀測孔(點)。
(二)、水文地質(zhì)測繪
1、水文地質(zhì)測繪分為區(qū)域和礦區(qū)。區(qū)域水文地質(zhì)測繪范圍應包括一個完整的水文地質(zhì)單元,以查明區(qū)域地下水的補給,徑流、排泄條件為重點,水文地質(zhì)條件簡單的礦區(qū),可不進行專門性的區(qū)域水文地質(zhì)測繪,而利用前人1:20萬區(qū)域水文地質(zhì)普查資料進行修測;礦區(qū)水文地質(zhì)測繪應包括礦床疏干可能影響的范圍及補給邊界,以查明礦床充水因素及礦區(qū)水文地質(zhì)邊界條件為重點。(在巖溶平原、谷地區(qū),要考慮降落漏斗邊界附近巖溶地面塌陷的影響范圍)
2、水文地質(zhì)測繪比例尺,區(qū)域一般采用1∶50000—1∶10000;礦區(qū)一般采用1∶10000—1∶2000。
3、水文地質(zhì)測繪一般在地質(zhì)測繪的基礎上進行,應全面搜集和充分利用航(衛(wèi))片解釋、區(qū)域水文地質(zhì)普查和相鄰礦區(qū)的資料。
4、水文地質(zhì)測繪應全面收集礦區(qū)及相鄰地區(qū)歷年的水文、氣象資料;詳細調(diào)查礦區(qū)地形地貌、地下水的天然和人工露頭及其水化學特征、巖溶發(fā)育情況、第四系松散層的形成與分布、地下水的補給、徑流、排泄條件,圈定礦區(qū)水文地質(zhì)邊界;調(diào)查礦山老窿的分布:對現(xiàn)有生產(chǎn)礦井或勘探坑道進行水文地質(zhì)編錄,系統(tǒng)收集生產(chǎn)礦井(或露天采礦場)的水文地質(zhì)資料。選擇代表性的點(鉆孔、泉及其他地下水天然露頭、溪流、礦坑涌水點)布置長觀工作。
四、主要執(zhí)行規(guī)范
(一)、礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范—GB12719-91
(二)、《固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范總則》 GB/T 13908-2002
(三)、礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理方案編制規(guī)范DZ/T—0223--2011
作為參考,還有《煤礦床水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)勘查評價標準》、《煤礦防治水規(guī)定》、《有色金屬礦山水文地質(zhì)勘探規(guī)范—GB51060-2014》、《非煤露天礦邊坡技術(shù)規(guī)范—GB51016-2014》等。
桂國土資辦【2014】468號文,強調(diào)了取消礦山水文地質(zhì)詳查工作后對水文地質(zhì)工作的要求,也應視為規(guī)范性要求。主要內(nèi)容如:
一、從2015年1月1日起,不再要求傍河、傍海、傍水庫、傍供水水源地的礦山,巖溶地區(qū)傍城鎮(zhèn)或集中居民點的礦山,深凹開采礦山和涉重金屬污染礦山在編制礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理方案前要編制礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理水文地質(zhì)詳查報告;廣西地質(zhì)學會不再受理礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理水文地質(zhì)詳查報告的審查。
二、今后傍河、傍海、傍水庫、傍供水水源地的礦山,巖溶地區(qū)傍城鎮(zhèn)或集中居民點的礦山,深凹開采礦山和涉重金屬污染等可能引發(fā)地面塌陷、滑坡、崩塌等地質(zhì)災害,或可能造成含水層破壞影響居民供水、可能造成地下水污染的礦山,在編制礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理方案時可參照《廣西壯族自治區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理水文地詳查規(guī)程(試行)》要求,根據(jù)實際情況布置一定的水文地質(zhì)勘探和測試工作量,并按以下要求強化調(diào)查和評價工作,并提出相應的防治建議:
(一)傍河、傍海、傍水庫的礦山,應著重調(diào)查水體的分布范圍、水位、水深、流量、容量、洪水淹沒范圍或高潮的范圍及延續(xù)時間,應有鉆孔、探礦坑道、采礦坑道結(jié)合實際測繪的水文地質(zhì)剖面,要查明含水層與地表水體的關系,接觸方式,預測分析論證地表水體對采礦的影響和采礦可能導致河流、水庫水體漏失及其對居民生產(chǎn)生活造成的影響。
(二)傍供水水源地的礦山,應著重調(diào)查供水含水層的分布、供水井(泉)分布和供水井(泉)的結(jié)構(gòu)、地下水水位、井深、供水量和供水人數(shù),應有鉆孔、探礦坑道、采礦坑道結(jié)合實際測繪的水文地質(zhì)剖面,查明礦山主要充水含水層與供水水源地主要含水層的關系,預測分析采礦可能導致供水水源地主要含水層地下水位下降,可供水量減少、地下水污染,以及采礦對居民生產(chǎn)、生活造成的影響。
(三)巖溶地區(qū)傍城鎮(zhèn)或集中居民點的礦山和巖溶地區(qū)深凹開采的礦山,應著重調(diào)查巖溶發(fā)育情況、第四系松散層的成因、巖性、厚度與分布,礦區(qū)巖溶塌陷情況,供水含水層的分布、供水井(泉)分布和供水井(泉)的結(jié)構(gòu)、地下水水位、井深、供水量和供水人數(shù)等,應有鉆孔、探礦坑道、采礦坑道結(jié)合實際測繪的反映礦坑與城鎮(zhèn)或集中居民點的水文地質(zhì)剖面,要查明礦坑與城鎮(zhèn)或集中居民點之間巖溶塌陷條件、與供水含水層之間的水力聯(lián)系情況,查明礦山影響范圍內(nèi)城鎮(zhèn)或集中居民點的供水條件,預測礦山采礦活動可能導致巖溶地面塌陷對城鎮(zhèn)、居民點的威脅,或供水井(泉)地下水位下降影響當?shù)毓┧闆r。
(四)涉重金屬污染礦山,應著重調(diào)查礦體與圍巖的重金屬與有毒有害組份,分析研究采礦活動中可能產(chǎn)生重金屬與有毒有害組份的環(huán)節(jié)與地點,對礦坑排水口、廢渣場、堆淋場、選礦場、堆礦場、尾礦庫(含赤泥庫、排泥庫)要設立觀測點,著重調(diào)查礦山污染源的分布位置和范圍、污染物質(zhì)(或水化學)的組成、礦山已有的防護措施,并對這些區(qū)域及其下游的地下水、地表水取代表性水樣進行分析測試,測試項目應包含其污染特征離子,應有鉆孔、探礦坑道、采礦坑道結(jié)合實際測繪的反映礦坑、污染源或可能污染源與下游主要敏感點的水文地質(zhì)剖面,查明地下水水質(zhì)現(xiàn)狀和污染現(xiàn)狀,結(jié)合礦山開采設計和水文地質(zhì)條件,預測分析論證重金屬與有毒有害組份污染地下水的可能性及其影響范圍。
三、加強礦產(chǎn)地質(zhì)勘探的水文地質(zhì)調(diào)查工作。對于主要礦體位于當?shù)厍治g基準面以下,充水含水層富水性強,補給條件好,并具較高水壓、構(gòu)造破碎帶發(fā)育,導水性強,且礦體與強含水層或地表水體溝通性好,疏干排水可能產(chǎn)生地面塌陷,引起地表水體嚴重漏失,或涉重金屬污染并威脅到居民居住和供水安全等水文地質(zhì)條件復雜的礦區(qū),在滿足礦山建設設計的基礎上,礦產(chǎn)地質(zhì)勘探要結(jié)合地質(zhì)災害防治和地下水污染防治的實際需要,有針對性的開展水文地質(zhì)勘探工作:
(一)開展比例尺不小于1:10000水文地質(zhì)測繪工作,對全部礦產(chǎn)地質(zhì)勘探鉆孔、坑道進行簡易水文地質(zhì)觀測與編錄工作;布置開展地下水動態(tài)觀測和枯、豐季節(jié)地下水位統(tǒng)測工作。
(二)結(jié)合礦產(chǎn)勘探布置反映主要水文地質(zhì)條件、主要地質(zhì)災害和其他環(huán)境地質(zhì)問題的勘探線,選擇合適的礦產(chǎn)勘探孔或布置水文地質(zhì)孔進行單孔、多孔抽水試驗和取水樣進行水質(zhì)檢測,實測水文地質(zhì)剖面。
(三)在查明礦區(qū)的水文地質(zhì)條件及主要地質(zhì)災害和其他環(huán)境地質(zhì)問題基礎上,預測礦坑水涌水量和礦山開采降落漏斗范圍,預測礦坑突水、滑坡、地裂、采空塌陷、巖溶地面塌陷等地質(zhì)災害和污染源對礦山和居民生命財產(chǎn)的威脅和對當?shù)毓┧挠绊?,并提出防治措施和建議。#
其他如地下水水質(zhì)標準、飲用水國家標準等---略。
五、水文地質(zhì)條件復雜程度
第一型 水文地質(zhì)條件簡單的礦床:主要礦體位于當?shù)厍治g基準面以上,地形有利于自然排水,礦床主要充水含水層和構(gòu)造破碎帶富水性弱至中等,或主要礦體雖位于當?shù)厍治g基準面以下,但附近無地表水體,礦床主要充水含水層和構(gòu)造破碎帶富水性弱,地下水補給條件差,很少或無第四系覆蓋,水文地質(zhì)邊界簡單。
第二型 水文地質(zhì)條件中等的礦床,主要礦體位于當?shù)厍治g基準面以上,地形有自然排水條件,主要充水含水層和構(gòu)造破碎帶富水性中等至強,地下水補給條件好;或主要礦體位于當?shù)厍治g基準面以下,但附近地表水不構(gòu)成礦床的主要充水因素,主要充水含水層、構(gòu)造破碎帶富水性中等,地下水補給條件差,第四系覆蓋面積小且薄,疏干排水可能產(chǎn)生少量塌陷,水文地質(zhì)邊界較復雜。
第三型 水文地質(zhì)條件復雜的礦床:主要礦體位于當?shù)厍治g基準面以下,主要充水含水層富水性強,補給條件好,并具較高水壓;構(gòu)造破碎帶發(fā)育,導水性強且溝通區(qū)域強含水層或地表水體;第四系厚度大、分布廣,疏干排水有產(chǎn)生大面積塌陷、沉降的可能,水文地質(zhì)邊界復雜,或者采空區(qū)積水量大且分布復雜。
《礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理方案編制規(guī)范》(DZ/T—0223—2011):根據(jù)主主要礦層(體)與地下水位關系及礦坑進水邊界條件復雜程度,充水含水層和構(gòu)造破碎帶、巖溶裂隙發(fā)育帶的富水性強弱與補給條件,與區(qū)域強含水層或地表水、地下水集中徑流帶聯(lián)系的密切程度,老窿(窯)水威脅的大小,礦坑正常涌水量的大?。ā?0000m3/d、3000--1000 m3/d、≤3000 m3/d),地下采礦和疏干排水對區(qū)域含水層破壞程度等六個方面進行劃分,兩個規(guī)范的劃分依據(jù)基本是相同的。
井工開采礦山關于水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件(引自礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理方案)。
復 雜
中 等
簡單
主要礦層(體)位于地下水位以下,礦坑進水邊界條件復雜;充水含水層和構(gòu)造破碎帶、巖溶裂隙發(fā)育帶等富水性強,補給條件好;與區(qū)域強含水層或地表水、地下水集中徑流帶聯(lián)系密切;老窿(窯)水威脅大;礦坑正常涌水量≥10000m3/d;地下采礦和疏干排水容易導致區(qū)域含水層破壞。
主要礦層(體)位于地下水位附近或以下,礦坑進水邊界條件中等;充水含水層和構(gòu)造破碎帶、巖溶裂隙發(fā)育帶等富水性中等,補給條件較好;與區(qū)域強含水層或地表水有一定聯(lián)系;老窿(窯)水威脅中等;礦坑正常涌水量3000----10000m3/d;地下采礦和疏干排水較容易導致礦區(qū)主要含水層破壞。
主要礦層(體)位于地下水位以上,礦坑進水邊界條件簡單;充水含水層富水性差,補給條件差;與區(qū)域強含水層或地表水、地下水集中徑流帶聯(lián)系不密切;老窿(窯)水威脅大;礦坑正常涌水量≤3000m3/d;地下采礦和疏干排水容易導致區(qū)域含水層破壞的可能性小。
六、工程地質(zhì)條件復雜程度
根據(jù)地形、地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖體風化及巖溶發(fā)育程度、第四系覆蓋厚度、地下水靜水壓力等因素,將工程地質(zhì)勘探的復雜程度劃分為三型:
(一)、簡單型:地形地貌條件簡單,地形有利于自然排水:地層巖性單一,地質(zhì)構(gòu)造簡單,巖溶不發(fā)育,巖體結(jié)構(gòu)以整塊或厚層狀結(jié)構(gòu)為主,巖石強度高,穩(wěn)定性好,不易發(fā)生礦山工程地質(zhì)問題。
(二)、 中等型:地層巖性較復雜,地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育,風化及巖溶作用中等或有軟弱夾層及局部破碎帶和飽水砂層影響巖體穩(wěn)定,局部地段易發(fā)生礦山工程地質(zhì)問題。
(三)、復雜型:地層巖性復雜,巖石風化、巖溶作用強,構(gòu)造破碎帶發(fā)育,巖石破碎,新構(gòu)造活動強烈或松散軟弱層厚、含水砂層多、分布廣,地下水具有較大的靜水壓力,礦山工程地質(zhì)問題發(fā)生的比較普遍和經(jīng)常。
礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理方案編制規(guī)范(DZ/T—0223—2011),依據(jù)礦床圍巖巖體結(jié)構(gòu)(碎裂結(jié)構(gòu)、散體結(jié)構(gòu)等),軟弱巖層或松散巖層發(fā)育程度,蝕變帶、巖溶裂隙、巖石風化程度,地表殘坡積層、基巖風化破碎帶厚度(≥10m,10—5m,≤5m),礦層(體)頂?shù)装搴偷V床圍巖穩(wěn)固性程度,礦山工程場地地基穩(wěn)定性等六個方面進行復雜程度的劃分。
礦床圍巖巖體結(jié)構(gòu)以碎裂結(jié)構(gòu)、散體結(jié)構(gòu)為主;軟弱巖層或松散巖層發(fā)育;蝕變帶、巖溶裂隙發(fā)育,巖石風化強烈;地表殘坡積層、基巖風化破碎帶厚度≥10m;礦層(體)頂?shù)装搴偷V床圍巖穩(wěn)定性差;礦山工程場地地基穩(wěn)定性差。
礦床圍巖巖體以薄—厚層狀結(jié)構(gòu)為主;蝕變帶、巖溶裂隙發(fā)育中等;局部有軟弱巖層,巖石風化中等;地表殘坡積層、基巖風化破碎帶厚度5---10m;礦層(體)頂?shù)装搴偷V床圍巖穩(wěn)定性中等;礦山工程場地地基穩(wěn)定性中等。
礦床圍巖巖體以巨厚層狀—塊狀結(jié)構(gòu)為主;蝕變作用弱,巖溶裂隙不發(fā)育;局部有軟弱巖層,巖石風化弱;地表殘坡積層、基巖風化破碎帶厚度≤5m;礦層(體)頂?shù)装搴偷V床圍巖穩(wěn)固性好;礦山工程場地地基穩(wěn)定性好。
七、環(huán)境地質(zhì)條件
可根據(jù)地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀及礦床開采引起的變化分為三類:
第一類(簡單類型)。 礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量良好,礦區(qū)附近無污染源,地表、地下水水質(zhì)良好(Ⅰ、Ⅱ)),礦石和廢石不易分解出有害組分。
第二類(中等類型)。 礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量中等:采礦可產(chǎn)生局部地表變形,但對地質(zhì)環(huán)境破壞不大;區(qū)內(nèi)無重大的污染源,無熱害,地表水、地下水水質(zhì)較好(不低于Ⅲ類),礦坑排水對附近水體有一定污染;礦石和廢石化學成分基本穩(wěn)定,無其他環(huán)境地質(zhì)隱患。
第三類(復雜類型)。 礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量不良:礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件復雜,因采礦可帶來嚴重的環(huán)境地質(zhì)問題,如地面塌陷、山體開裂失穩(wěn)、井泉干涸,有熱害或礦坑排水以及礦石、廢石有害組分的分解易造成對附近水體的污染,水體水質(zhì)超過Ⅲ類標準。
環(huán)境地質(zhì)條件復雜程度的分類,目前除91規(guī)范用地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量良好、中等、不良的劃分外,其他未見有新的劃分。《礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理方案編制規(guī)范》(DZ/T 0223—2011)也違避了這個名詞,而用“地質(zhì)環(huán)境條件”,但它包含的內(nèi)容太廣。在實際工作中,我們還是用簡單、中等、復雜來評價,主要內(nèi)容包括“區(qū)域地殼穩(wěn)定性評價、環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)狀與預測”來進行評價,后者主要包括地質(zhì)災害及含水層的破壞等內(nèi)容。
又,根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》,煤礦礦井的水文地質(zhì)條件,根據(jù)含水層性質(zhì)及補給條件、單位涌水量、礦井及周邊老空水(即老窿水與采空區(qū)積水)分布狀況、礦井涌水量、突水量、開采受水害影響程度、防治水工作難易程度等八個條件,劃分為四類:簡單、中等、復雜和極復雜,見下表:
礦井水文地質(zhì)類型
分類依據(jù)
類 別
簡單
中等
復雜
極復雜
受采掘破壞或影響的含水層及水體
含水層性質(zhì)及補給條件
受采掘破壞或影響的孔隙、裂隙、巖溶含水層,補給條件差,補給來源少或極少
受采掘破壞或影響的孔隙、裂隙、巖溶含水層,補給條件一般,有一定的補給水源
受采掘破壞或影響的主要是巖溶含水層、厚層砂礫石含水層、老空水、地表水,其補給條件好,補給水源充沛
受采掘破壞或影響的是巖溶含水層、老空水、地表水,其補給條件很好,補給來源極其充沛,地表泄水條件差
單位涌水量q(L·s-1·m-1)
q≤0.1
0.1<q≤1.0
1.0<q≤5.0
q>5.0
礦井及周邊老空水
分布狀況
無老空積水
存在少量老空積水,位置、范圍、積水量清楚
存在少量老空積水,位置、范圍、積水量不清楚
存在大量老空積水,位置、范圍、積水量不清楚
礦井涌水量
(m3·h-1)
正常Q1
最大Q2
Q1≤180
(西北地區(qū)Q1≤90)
Q2≤300
(西北地區(qū)Q2≤210)
180<Q1≤600
(西北地區(qū)90<Q1≤180)
300<Q2≤1 200
(西北地區(qū)210<Q2≤600)
600<Q1≤2 100
(西北地區(qū)180<Q1≤1 200)
1 200<Q2≤3 000
(西北地區(qū)600<Q2≤
2 100)
Q1>2 100
(西北地區(qū)Q1>1 200)
Q2>3 000
(西北地區(qū)Q2>2 100)
突水量Q3(m3·h-1)
無
Q3≤600
600<Q3≤1 800
Q3>1 800
開采受水害
影響程度
采掘工程不受水害影響
礦井偶有突水,采掘工程受水害影響,但不威脅礦井安全
礦井時有突水,采掘工程、礦井安全受水害威脅
礦井突水頻繁,采掘工程、礦井安全受水害嚴重威脅
防治水工作
難易程度
防治水工作簡單
防治水工作簡單或易于進行
防治水工程量較大,難度較高
防治水工程量大,難度高
注:1.單位涌水量以井田主要充水含水層中有代表性的為準。
2.在單位涌水量q,礦井涌水量Q1、Q2和礦井突水量Q3中,以最大值作為分類依據(jù)。
3.同一井田煤層較多,且水文地質(zhì)條件變化較大時,應當分煤層進行礦井水文地質(zhì)類型劃分。
4.按分類依據(jù)就高不就低的原則,確定礦井水文地質(zhì)類型。
八、礦床開采技術(shù)條件分類(固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范總則)
遵循水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)相統(tǒng)一、突出重點的原則,將礦床開采技術(shù)條件的類型分為3類9型。
開采技術(shù)條件簡單的礦床(I類);
開采技術(shù)條件中等的礦床(Ⅱ類);
(三)、開采技術(shù)條件復雜的礦床(Ⅲ類);
除I類只有I型外,Ⅱ、Ⅲ類中又按主要影響因素分為4型,即以水文地質(zhì)問題為主的礦床(Ⅱ一1、Ⅲ一1型),以工程地質(zhì)問題為主的礦床(Ⅱ一2、Ⅲ一2型),以環(huán)境地質(zhì)問題為主的礦床(Ⅱ一3、Ⅲ一3型)和復合型的礦床(Ⅱ一4、Ⅲ一4型),見固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范總則附錄B。
第二部分 報告編寫要求
礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探報告一般應作為礦產(chǎn)地質(zhì)勘探報告的一章,當?shù)V區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)內(nèi)容多,或進行了專門性勘探時,可根據(jù)具體情況單獨編寫,與礦產(chǎn)地質(zhì)報告同時提交,但仍應編寫一個簡稿,作為總報告的一章。
基本要求:報告內(nèi)容齊全,重點突出,論證的依據(jù)充分,數(shù)據(jù)可靠,文字通順,用詞準確,結(jié)論明確,文圖表應協(xié)調(diào)一致,互為補充,使報告成為一個有機整體。
一、前言與工作概況
簡述礦區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)勘探和環(huán)境地質(zhì)調(diào)查評價的目的任務,工作時間,完成的工作量和采用的工作方法,對各項工程的質(zhì)量進行評價以及其他必須說明問題(礦山的基本情況略)。
當作為礦山勘查報告的一章時,這部分內(nèi)容應與地質(zhì)部分在一起。
二、水文地質(zhì)
(一)、區(qū)域水文地質(zhì)
簡述區(qū)域地形、地貌、水文、氣象特征;含(隔)水層的巖性、厚度、產(chǎn)狀與分布;含水層的富水性及地下水的補給、徑流、排泄條件。
(區(qū)域水文地質(zhì),是研究區(qū)域上地下水形成條件及分布、埋藏與運動規(guī)律的科學。主要內(nèi)容包括地形地貌、氣象、水文、地層巖性、構(gòu)造等地下水形成的自然條件(地質(zhì)環(huán)境條件),地下水賦存條件和分布規(guī)律,地下水類型與含水層(巖組)的劃分,地下水的富水性,地下水補徑排條件,地下水化學特征,地下熱水,以及典型礦區(qū)水文地質(zhì)條件、巖溶水富集規(guī)律、地下河的分布、分類及主要特征、水質(zhì)污染,及區(qū)內(nèi)比較突出的其他環(huán)境水文地質(zhì)問題,進行水資源評價及進行水文地質(zhì)單元劃分與水文地質(zhì)分區(qū)。
水文地質(zhì)單元的概念:
地下的水文體系,可按地下水的儲存和循環(huán)的系統(tǒng)性區(qū)分為一系列獨立或半獨立的單元,這種單元稱為水文地質(zhì)單元。一個完整的水文地質(zhì)單元由以下四個基本的水文地質(zhì)要素組成:
1、含水層:地下水儲存和運動的場所。
2、相對隔水層,對地下水的儲存和運動起約束作用。
3、補給區(qū)。
4、排泄區(qū)。
一個完整的水文地質(zhì)單元,可以是一個地下水域(地下水系統(tǒng)---本人注),也可以是一個蓄水構(gòu)造,或者是兩者重迭的水文地質(zhì)體。每一水文地質(zhì)單元,不論其大小,都自成一個獨立的水文地質(zhì)系統(tǒng)。因此,水文地質(zhì)單元可以分為一級、二級、三級甚至更低的等級的次級單元。水文地質(zhì)單元邊界。由以下4個類型組成:
1、地形邊界:當?shù)叵滤炙畮X與地表水分水嶺一致時,地形分水嶺就是地下水體的約束邊界,即兩個單元的邊界。
2、地質(zhì)邊界。包括地層巖性邊界,如含水巖層與隔水巖層、阻水巖體之間的分界面;地質(zhì)構(gòu)造邊界,如斷層、接觸帶等。
3、水文邊界。包括與地下水有直接水力聯(lián)系的河流、湖泊、水庫及泉水溢出帶等。
4、人工邊界。如取水井、注水井、排水坑道等。它們的底部和側(cè)壁斷面過水部分就是人工透水(給水或排水)邊界。人工地下水庫和潛流工程中的地下截水墻幕(地下水壩),是人工隔水邊界。
其他還有水文地質(zhì)計算中的邊界類型如第一類邊界---水頭邊界,第二類邊界---流量邊界等。
(以上引自沈照理主編的水文地質(zhì)學)。
通俗地講,水文地質(zhì)單元定義:根據(jù)水文地質(zhì)條件的差異性(包括地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖石性質(zhì)、含水層和隔水層的產(chǎn)狀、分布及其在地表的出露情況、地形地貌、氣象和水文因素等)而劃分的,具有一定邊界和統(tǒng)一的補給、徑流、排泄條件的地下水分布的區(qū)域。如一個具有完善的地下水補、徑、排系統(tǒng)的向斜或背斜構(gòu)造盆地、一個小型河流盆地,一條地下河的流域系統(tǒng)、大泉流域系統(tǒng),乃至一條區(qū)域性河流盆地的流域系統(tǒng),等等。
*用1:20萬百色幅對水文地質(zhì)單元的劃分作一些說明—礦區(qū)水文地質(zhì)工作中要研究的水文地質(zhì)單元,從區(qū)域水文地質(zhì)看是一個小單元,不是一條大河的流域盆地那樣的大單元。因此,礦區(qū)水文地質(zhì)單元的劃分往往要從大河的支流系統(tǒng)出發(fā)去研究。碎屑巖區(qū),我們直接從右江的支流去追蹤,巖溶區(qū)則從地下河、大泉流域(以及分散流系統(tǒng))去追蹤。如圖上的百色盆地也可以告訴我們,百色盆地作為一個水文地質(zhì)單元,它又是一個沒有包括完全的補、逕、排條件的地下水系統(tǒng))
(二)、礦區(qū)水文地質(zhì)
1、應闡明如下問題:
1)、礦區(qū)在水文地質(zhì)單元的位置,最低侵蝕基準面標高(當?shù)厍治g基準面)和礦坑水自然排泄面標高,首采地段或第一開拓水平和儲量計算頂?shù)捉绲臉烁?;礦區(qū)的水文地質(zhì)邊界。
這是對礦區(qū)與礦山開采對象的一個簡要的交代。為未來的條件論證做一個鋪墊。同時,對礦山的開采設計或未來礦山的開采方法要有基本的估計,這是做好礦山水文的重要基礎。
2)、含水層的巖性、厚度、產(chǎn)狀、分布、埋藏條件、單位涌水量、滲透系數(shù)或?qū)禂?shù)、給水度或彈性釋水系數(shù),裂隙、巖溶發(fā)育程度、分布規(guī)律、控制裂隙及巖溶發(fā)育的因素;地下水的水位(水壓)、水溫、水質(zhì)以及補給、徑流、排泄條件;隔水層的巖性、分布、產(chǎn)狀、穩(wěn)定性及隔水性;確定礦床充水主要含水層的依據(jù)及其與礦層之間的關系。
詳查階段以上,取得礦區(qū)主要含水層的富水性、滲透性等基本水文地質(zhì)參數(shù),是必不可少的,關鍵是量的多少、分布位置,把握能否控制含水層在空間上的變化特征以及邊界條件。
3)、主要構(gòu)造破碎帶對礦床充水的影響:構(gòu)造破碎帶的位置、性質(zhì)、規(guī)模、產(chǎn)狀、埋藏條件及其在平面和剖面上的形態(tài)特征,充填物的成分、膠結(jié)程度、溶蝕和風化特征,導水性、富水性及其變化規(guī)律,與其它構(gòu)造破碎帶的組合關系以及溝通各含水層和地表水的情況,確定其對開采礦層的影響。
4)、地表水對礦床充水的影響:地表水的匯水范圍,河水的流量、水位及其變化,歷年最高洪水位的標高、洪峰流量及淹沒的最大范圍,地表水與地下水的水力聯(lián)系情況、與開采礦體聯(lián)系的途徑,分析其對礦床開采的影響。
5)、老窿水、生產(chǎn)井對礦床充水的影響:老窿的分布范圍、坑口標高、開采的最大深度及最低標高、積水情況及對礦床開采的影響;礦區(qū)內(nèi)生產(chǎn)井的位置,開采的最大深度和最低標高,開采面積、產(chǎn)量、排水量和充水來源,歷年來發(fā)生突水事故的次數(shù)、突水量和原因。
6)、礦層與含(隔)水層多層相間的礦床,應詳細查明開采礦層頂、底板主要充水含水層的水文地質(zhì)特征和隔水層的巖性、厚度、穩(wěn)定性和隔水性,斷裂發(fā)育程度、導水性以及溝通各含水層的情況,分析采礦對隔水層的可能破壞情況。當深部有強含水層時,應查明主要充水含水層從底部獲得補給的途徑和部位。
應該說明的是,我們通常只注重研究的是潛水含水層。但碎屑巖山區(qū),砂巖與砂質(zhì)泥巖、頁巖等常成互層或夾層狀,形成承壓含水層或透鏡狀承壓水體。研究這些承壓含水層的形成條件及補給條件,是礦山水文工作的重要任務,而這常被忽略。
7)、水溶法開采的鹽類礦床,應詳細查明巖、礦層的空間分布,礦層頂?shù)装鍘r石的物理力學性質(zhì)和水理性質(zhì)(指可塑性、膨脹性、收縮性、崩解性、透水性等),地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育程度及分布規(guī)律,各含水層與礦層的空間關系及其水力聯(lián)系情況。
花崗巖風化殼稀土礦勘查時,過去常忽略一個問題,即不注意研究含礦帶風化層滲透性在剖面上的變化。如果含礦的全風化層、強風化層滲透性弱,特別是強風化底部滲透性弱,則原地灌注方法開采時,淋濾液難以往集液通道匯流,或者滲透速度很慢,將嚴重影響采礦的經(jīng)濟效益,影響稀土的回收率。因此,在查明稀土礦的分布的同時,要注意查明稀土礦層及下伏層位的滲透性,確定礦層是否可能采用常規(guī)的淋析方法開采,需要研究低滲透性礦層的稀土回收方法。這是最近在梧州稀土礦開采中發(fā)現(xiàn)的問題與困難。
(三)、各類充水礦床應著重查明的問題
1、孔隙充水礦床:應著重查明含水層的成因類型,分布、巖性、厚度、結(jié)構(gòu)、粒度、磨圓度、分選性膠結(jié)程度、富水性、滲透性及其變化;查明流砂層的空間分布和特征,含(隔)水層的組合關系,各含水層之間,含水層與弱透水層以及與地表水之間的水力聯(lián)系,評價流砂層的疏干條件及降水和地表水對礦床開采的影響。
2、裂隙充水礦床:應著重查明裂隙含水層的裂隙性質(zhì)、規(guī)模、發(fā)育程度、分布規(guī)律、充填情況及其富水性;巖石風化帶的深度和風化程度;構(gòu)造破碎帶的性質(zhì)、形態(tài)、規(guī)模、及其與各含水層和地表水的水力聯(lián)系;裂隙含水層與其相對隔水層的組合特征。
3、巖溶充水礦床:應著重查明巖溶發(fā)育與巖性、構(gòu)造等因素的關系,巖溶在空間的分布規(guī)律、充填深度和程度、富水性及其變化,地下水主要徑流帶的分布:
以溶隙、溶洞為主的巖溶充水礦床,應查明上覆松散層的巖性、結(jié)構(gòu)、厚度,或上覆巖石風化層的厚度、風化程度及其物理力學性質(zhì),分析在疏干排水條件下產(chǎn)生突水、突泥、地面塌陷的可能性,塌陷的程度與分布范圍以及對礦坑充水的影響。對層狀發(fā)育的巖溶充水礦床,還應查明相對隔水層和弱含水層的分布。
以暗河(地下河)為主的巖溶充水礦床:應著重查明巖溶洼地、漏斗、落水洞等的位置及其與暗河之間的聯(lián)系;暗河發(fā)育與巖性、構(gòu)造等因素的關系;暗河的補給來源、補給范圍、補給量、補給方式及其與地表水的轉(zhuǎn)化關系;暗河入口處的高程、流量及其變化;暗河水系與礦體之間的相互關系及其對礦床開采的影響。
(四)、礦坑涌水量預測
論證并確定礦區(qū)水文地質(zhì)邊界,建立水文地質(zhì)模型、數(shù)學模型并論證其合理性;闡明各計算參數(shù)的來源,并論證其可靠性和代表性;對各種計算方法計算的結(jié)果進行分析對比,推薦可供礦山建設設計利用的礦坑涌水量,并分析涌水量可能偏大、偏小的原因。
1、 礦坑涌水量計算必須建立在正確認識礦區(qū)水文地質(zhì)條件的基礎上,勘探設計時應初步確定其計算方案,并在勘探過程中,隨著對礦區(qū)水文地質(zhì)條件認識的深化逐步的修正和完善。
2、 應根據(jù)礦區(qū)水文地質(zhì)特征、邊界條件、充水方式,建立礦區(qū)水文地質(zhì)模型和數(shù)學模型,選擇有代表性的參數(shù)及合理的方法計算礦區(qū)一期開拓水平的正常和最大涌水量。需預先疏干的礦床,應計算相應水平疏干漏斗范圍內(nèi)的地下水儲存量,必要時,估算最低開拓水平的正常和最大涌水量。
因此需確定水文地質(zhì)概念模型與數(shù)學模型(和數(shù)值法的數(shù)值模型)。即論證并確定礦區(qū)內(nèi)外水文地質(zhì)邊界,內(nèi)部結(jié)構(gòu)、含水層的透水性、水力特征和補給、徑流、排泄等條件,對水文地質(zhì)條件進行概化,建立水文地質(zhì)概念模型、數(shù)學模型(和數(shù)值法的數(shù)值模型),并論證其合理性。
(水文地質(zhì)概念模型--把所研究的地下含水系統(tǒng)實際的邊界性質(zhì)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、水動力和水化學特征、相應參數(shù)的空間分布及補給排泄條件等概化為便于進行數(shù)值模擬或物理模擬的基本模式。例如,我們把坑道開采的開拓系統(tǒng)概化為一個水平開采的廊道系統(tǒng),或者把它等效為一個大井系統(tǒng),等等,這樣就可以利用現(xiàn)有的公式進行理論的計算。
主礦體在侵蝕基準面以上,水文地質(zhì)條件簡單的礦區(qū),可計算全礦區(qū)的正常和最大涌水量。
(礦坑正常水量:有變化規(guī)律的充水因素(不含井巷突水、地表水倒灌等)所形成的礦坑涌水量的常見值。礦坑最大涌水量:有變化規(guī)律的礦坑充水因素(不含井巷突水、地表水倒灌等)所形成礦坑涌水量的最高峰值,計算方法依礦區(qū)的氣象和水文地質(zhì)條件具體情況確定。
考慮到南方旱季通常補給量很小,礦坑涌水量預測主要是雨季的正常涌水量及最大涌水量,前者可采用雨季降雨日平均降雨量作為補給條件,后者采用最大日降雨量作為補給條件。另外,最大降水期,往往地下水位也高,且含水層淺部的滲透性也大,計算時k值的取值也不同于正常涌水量計算時的值。如有含水層在剖面上分段的參數(shù),可以用加權(quán)平均的方法來求k值等參數(shù))。
此外,還應闡明各計算參數(shù)的來源,并論證其可靠性和代表性;對各種計算方法計算的結(jié)果進行分析對比,給出礦坑涌水量(包括正常涌水量及最大涌水量)。開采礦山或相鄰礦山條件相似,采用礦坑涌水量比擬法最為實用。礦區(qū)水文地質(zhì)邊界對于碎屑巖區(qū)而言,可以用地表水分水嶺、阻水斷層等來代替;對可溶巖---碳酸鹽巖區(qū)而言,最好有抽水論證資料,當缺乏這方面的資料時,可結(jié)合地表水分水嶺、微地貌、含水層(組)的富水性特征、雨季地表水與地下水的排泄條件的綜合分析來判斷。
3、礦坑涌水量計算主要方法有:比擬法、數(shù)理統(tǒng)計法、水均衡法、解析法、數(shù)值法和物理模擬法等應根據(jù)概化的礦區(qū)水文地質(zhì)模型和所獲得的各項水文地質(zhì)參數(shù)情況選擇,必須注意計算方法的使用條件,有條件時應采用幾種方法計算和對比。
4、對計算成果應進行詳細評述,推薦作為礦山一期開拓水平疏干排水設計的礦坑涌水量,分析論證計算涌水量可能偏大或偏小的原因及礦床開采后礦坑充水因素和涌水量的變化。
簡要的涌水量計算方法將在后面介紹。一般,開采礦山用反求參數(shù)進行涌水量計算比較合乎實際。
(礦井涌水量預算常用方法及公式附后)
三、礦區(qū)工程地質(zhì)
(一)、礦區(qū)工程地質(zhì)特征
礦區(qū)工程地質(zhì)巖組的劃分。根據(jù)礦區(qū)出露巖石的巖性、厚度和物理力學性質(zhì)對巖組進行劃分:
1、工程地質(zhì)巖組
巖體命名通式:巖體細部結(jié)構(gòu)+巖石強度+巖石名稱
碳酸鹽巖體:巖體細部結(jié)構(gòu)+巖溶化程度+巖石強度+巖石名稱
土體命名:土性+結(jié)構(gòu)+土型
r 碎裂狀較軟花崗巖強風化巖組
J 厚層稀裂狀堅硬石英砂巖組
P+C 中厚層具泥化夾層較軟粉砂巖組
D 片狀較軟云母石英片巖組
O+∈ 中厚層稀裂狀中等巖溶化堅硬白云巖組
Q
粘性土單層土體
Q
砂卵石、中細砂雙層土體
Q
粘土、淤泥、細砂多層土體
B.1 巖體結(jié)構(gòu)分類表
類型
亞類
巖體結(jié)構(gòu)特征
塊狀結(jié)構(gòu)
整體狀結(jié)構(gòu)
巖體完整,呈巨塊狀,結(jié)構(gòu)面不發(fā)育,間距大于100cm
塊狀結(jié)構(gòu)
巖體較完整,呈塊狀,結(jié)構(gòu)面輕度發(fā)育,間距一般100~50cm
次塊狀結(jié)構(gòu)
巖體較完整,呈次塊狀,結(jié)構(gòu)面中等發(fā)育,間距50~30cm
層
狀
結(jié)
構(gòu)
巨厚層狀結(jié)構(gòu)
巖體完整,呈巨厚層狀,結(jié)構(gòu)面不發(fā)育,間距大于100cm
厚層狀結(jié)構(gòu)
巖體較完整,呈厚層狀,結(jié)構(gòu)面輕度發(fā)育,間距100~50cm
中厚層狀結(jié)構(gòu)
巖體較完整,呈中厚層狀,結(jié)構(gòu)面中等發(fā)育,間距一般50~30cm
互層狀結(jié)構(gòu)
巖體較完整或完整性差,呈互層狀,結(jié)構(gòu)面較發(fā)育或發(fā)育,間距一般30~10cm
薄層狀結(jié)構(gòu)
巖體完整性差,呈薄層狀,結(jié)構(gòu)面發(fā)育,間距一般小于10cm
裂隙結(jié)構(gòu)
鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)
巖體完整性差,巖塊鑲嵌緊密,結(jié)構(gòu)面較發(fā)育到很發(fā)育,間距一般30~10cm
碎裂結(jié)構(gòu)
巖體較破碎,結(jié)構(gòu)面很發(fā)育,間距一般小于10cm
散體結(jié)構(gòu)
碎塊狀結(jié)構(gòu)
巖體破碎,巖塊夾巖屑或泥質(zhì)物
碎屑狀結(jié)構(gòu)
巖體破碎,巖屑或泥質(zhì)物夾巖塊
作為簡化,一般分為塊狀、層狀、層狀碎裂結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)及散體結(jié)構(gòu)。
2、礦區(qū)各工程地質(zhì)巖組的分布:
著重闡明較弱層的分布、巖性、厚度、水理和物理力學性質(zhì)及其對礦床開采的影響。
礦區(qū)所在地的構(gòu)造部位,主要構(gòu)造線方向,劃分各級結(jié)構(gòu)面并闡述各級結(jié)構(gòu)面的特征、分布、產(chǎn)狀、規(guī)模、充填情況、組合關系及優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面對礦床開采(巖石完整性)的影響。
巖體風化帶性質(zhì),結(jié)構(gòu)類型和發(fā)育深度。蝕變帶的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)類型和分布范圍。
3、工程地質(zhì)評價
露天邊坡的穩(wěn)定性評價:根據(jù)構(gòu)成邊坡巖體的巖性、物理力學性質(zhì)和結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度、組合關系、確定邊坡類型:闡明軟弱夾層的分布、產(chǎn)狀、巖性、厚度、水理性質(zhì)、物理力學性質(zhì)及其對邊坡穩(wěn)定性的影響;著重說明首期開采地段中的長久性邊坡地段的邊坡特征;提出建議最終邊坡角,對各邊坡的穩(wěn)定性做出評價,并對評價方法的合理性進行論證:根據(jù)邊坡和結(jié)構(gòu)面的組合關系,預測可能出現(xiàn)滑動變形的地段,當有不穩(wěn)定滑動塊體存在時,根據(jù)需要進行邊坡穩(wěn)定性計算,并提出建議的最終邊坡角。
井巷圍巖穩(wěn)固性評價:根據(jù)礦體及井巷圍巖的工程地質(zhì)特征,評述巖(礦)體的質(zhì)量,對其穩(wěn)固性做出評價,指出不穩(wěn)定的因素,可能產(chǎn)生的工程地質(zhì)問題及其部位,提出工程措施的建議。
(規(guī)范中的具體要求:
1、礦區(qū)工程地質(zhì)特征
1)、礦區(qū)各工程地質(zhì)巖組的分布、巖性、厚度和物理力學性質(zhì)。著重闡明較弱層的分布、巖性、厚度、水理和物理力學性質(zhì)及其對礦床開采的影響。巖組的劃分方法參考相關的規(guī)程規(guī)范。
2)、 礦區(qū)所在地的構(gòu)造部位,主要構(gòu)造線方向,劃分各級結(jié)構(gòu)面并闡述各級結(jié)構(gòu)面的特征、分布、產(chǎn)狀、規(guī)模、充填情況、組合關系及優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面對礦床開采的影響。
3)、巖體風化帶性質(zhì),結(jié)構(gòu)類型和發(fā)育深度。蝕變帶的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)類型和分布范圍。
2 、工程地質(zhì)評價
1)、露天邊坡的穩(wěn)定性評價:根據(jù)構(gòu)成邊坡巖體的巖性、物理力學性質(zhì)和結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度、組合關系、確定邊坡類型:闡明軟弱夾層的分布、產(chǎn)狀、巖性、厚度、水理性質(zhì)、物理力學性質(zhì)及其對邊坡穩(wěn)定性的影響;著重說明主要開采地段(或潛在邊坡問題嚴重的地段)中的長久性邊坡地段的邊坡特征;提出建議最終邊坡角,對各邊坡的穩(wěn)定性做出評價。根據(jù)邊坡和結(jié)構(gòu)面的組合關系,預測可能出現(xiàn)滑動變形的地段,當有不穩(wěn)定滑動塊體存在時,根據(jù)需要進行邊坡穩(wěn)定性計算,并提出建議的最終邊坡角。
有關邊坡穩(wěn)定性評價的要求除參照國標、部標的相關要求外,尚應參照廣西驗收規(guī)程的有關要求進行檢驗。
2)、井巷圍巖穩(wěn)固性評價:根據(jù)礦體及井巷圍巖的工程地質(zhì)特征,評述巖(礦)體的質(zhì)量,對其穩(wěn)固性做出評價,指出不穩(wěn)定的因素,可能產(chǎn)生的工程地質(zhì)問題及其部位,提出工程措施的建議。對巖溶區(qū),要特別注重巖溶(包括洞穴涌泥涌沙)對井巷圍巖及安全生產(chǎn)的影響。
注:91規(guī)范按巖石飽和單軸極限抗壓強度(R)將巖石強度分為:堅硬的R≥60MPa;半堅硬的60MPa≥R≥30hpa;軟弱的R≤30MPa。
國標巖土工程勘察規(guī)范將將巖石強度分為:堅硬巖R≥60MPa;較硬巖60MPa≥R≥30 MPa;較軟巖30 MPa ≥R ≥15MPa;軟巖5 MPa≤R≤15MPa;極軟巖R≤5MPa。
巖體質(zhì)量系數(shù):依據(jù)公式(3)求得巖體質(zhì)量系數(shù)Z,按91規(guī)范附錄E2確定巖體質(zhì)量優(yōu)劣。
Z=I·f·S
式中: Z——巖體完整系數(shù);
I——巖體完整系數(shù)(無資料時可用RQD值代替);
f——結(jié)構(gòu)面摩擦系數(shù)(影響穩(wěn)定的主要結(jié)構(gòu)面);
S——巖塊堅硬系數(shù);
M---巖體質(zhì)量指標
(5)
Rc——巖塊飽和軸向抗壓強度。
四 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)
(一)、評述礦區(qū)及其附近地區(qū)的地震歷史,歷年來地震的次數(shù)、位置及烈度,指出歷史上出現(xiàn)的最高烈度,對區(qū)域穩(wěn)定性作出評價(根據(jù)地震動參數(shù)區(qū)劃圖給出地震動峰值加速度及地震基本烈度)。
(二)、預測礦坑水和其他污染源對地下水、地表水的水質(zhì)可能污染的情況,提出保護地下水、地表水的建議;論述產(chǎn)生地表變形(地裂、塌陷、露采坑、廢石堆)對地質(zhì)環(huán)境的影響,礦山環(huán)保和復墾情況。
評述地下水、地表水的環(huán)境質(zhì)量,確定水環(huán)境質(zhì)量等級。
(三)、預測因礦山長期排水所產(chǎn)生的地下水位下降的深度、疏干漏斗的擴展范圍及鄰海礦區(qū)引起海水倒灌的情況,評述對當?shù)鼐用裆钣盟?,工農(nóng)業(yè)用水的影響程度和影響范圍。
(四)、預測疏干排水后可能引起的地面塌陷、沉降、開裂的范圍和深度,對位于旅游風景點、著名熱礦水點附近的礦區(qū)還應評述對其影響程度;對位于高山、陡崖、深谷的礦區(qū),應預測礦床開采可能引起的山體開裂、危巖崩落、滑坡復活的范圍和影響程度,提出防治地質(zhì)災害的建議。
(五)、對礦體(層)埋藏深度大于500m的礦區(qū),應闡明礦區(qū)內(nèi)不同深度和各構(gòu)造部位的地溫變化和地溫梯度。指出高溫區(qū)的分布范圍,并分析其產(chǎn)生的原因。
(簡要地說,環(huán)境地質(zhì)可以分為三個部分:
1、區(qū)域地殼穩(wěn)定性評價:評述礦區(qū)及其附近地區(qū)的地震歷史,歷年來地震的次數(shù)、位置及烈度,指出歷史上出現(xiàn)的最高烈度,對區(qū)域穩(wěn)定性作出評價。按中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖給出地震基本烈度、地震動峰值加速度等主要參數(shù),并根據(jù)《活動斷層與區(qū)域地殼穩(wěn)定性調(diào)查評價規(guī)范》DD2015—02確定地殼穩(wěn)定性(等級如穩(wěn)定、次穩(wěn)定、次不穩(wěn)定、不穩(wěn)定)。
2、環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)狀評價。評述礦山環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀。對未開采的礦山,著重生態(tài)環(huán)境等自然環(huán)境質(zhì)量及天然條件下地質(zhì)災害發(fā)育情況;對開采礦山,應論述礦山現(xiàn)狀地質(zhì)環(huán)境問題及地質(zhì)災害的發(fā)育情況,確定環(huán)境質(zhì)量狀況。
3、環(huán)境質(zhì)量的預測評價。
1)、對井工開采的礦山,應預測采空區(qū)可能引起的地面塌陷、沉陷、地裂的范圍和深度,評述其對礦區(qū)與周邊群眾生產(chǎn)(農(nóng)田)、生活(村屯房屋地基穩(wěn)定性)影響程度;對露天開采,應預測礦床開采可能引起的崩塌、滑坡的危險性與其發(fā)生的范圍和影響程度。
2)、預測因礦山長期排水所產(chǎn)生的地下水位下降的深度、疏干漏斗的擴展范圍,論證礦山開采對含水層的破壞程度,評述對當?shù)鼐用裆钣盟まr(nóng)業(yè)用水的影響程度和影響范圍。在巖溶區(qū)應預測礦山疏干降水引起的巖溶地面塌陷及其危害。
3)、調(diào)查、收集地表水、地下水的環(huán)境背景值(污染起始值)或?qū)φ罩?。預測礦坑水和其他污染源(包括尾礦庫、廢石場淋漓水)對礦區(qū)及下游地下水、地表水的水質(zhì)可能污染的情況,特別是對村屯群眾生產(chǎn)生活用水的影響。為此,要調(diào)查收集礦山開采可能有影響范圍的群眾用水的水源,包括生產(chǎn)及生活用水。
4)、論述礦山廢石、尾礦的堆放條件及其引發(fā)崩塌、滑坡、泥石流的影響*范圍及危害。
5)、調(diào)查礦區(qū)存在的有毒(砷、汞、鉛、鎘……)、有害(熱、瓦斯、游離二氧化硅等)及放射性物質(zhì)的背景值,對礦床開采可能造成的危害進行評價。對有毒、重金屬礦山,要調(diào)查礦山廢石、廢水對土壤可能的污染與影響。(大新鉛鋅礦為例),對礦體(層)埋藏深度大(一般大于500m)的礦區(qū),應闡明礦區(qū)內(nèi)不同深度和各構(gòu)造部位的地溫變化和地溫梯度。指出高溫區(qū)的分布范圍,并分析其產(chǎn)生的原因。
4、結(jié)合礦山條件,提出各類地質(zhì)環(huán)境問題及地質(zhì)災害的監(jiān)測、防治措施與建議。
礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理方案編制規(guī)范,強調(diào)對地質(zhì)災害與含水層破壞、地形地貌及土地破壞的恢復與治理。因此,在礦山水文地質(zhì)報告中,應根據(jù)礦山條件及開采可能發(fā)生的各類地質(zhì)災害與地質(zhì)環(huán)境問題,提出治理與保護的方向性意見。對地質(zhì)環(huán)境特別復雜、開采引起的地質(zhì)災害與地質(zhì)環(huán)境問題特別嚴重的,尚應提出開展專門性的水文地質(zhì)勘探工作的建議。
五、礦山地質(zhì)災害的預測評估
環(huán)境地質(zhì)條件分析的重點是礦區(qū)可能發(fā)生的地質(zhì)災害與含水層破壞。因此對礦區(qū)主要地質(zhì)災害、含水層破壞的分析評估提出一些看法。
(一)、主要地質(zhì)災害
1、邊坡崩塌滑坡的預測評估
內(nèi)容包括露采邊坡,采礦排水或注水,地下水位變化導致的邊坡崩塌、滑坡地質(zhì)災害。
以露采礦山為代表的邊坡問題,應通過典型剖面的穩(wěn)定性分析,論證開采對邊坡穩(wěn)定性的影響及發(fā)生崩塌、滑坡的危險性。主要的方法包括工程分析、赤平投影分析、類比、穩(wěn)定性計算等。新的地災評估規(guī)程,對不穩(wěn)定斜坡依據(jù)不同堆積物性質(zhì)、坡高等特性,提出了不穩(wěn)定斜坡危險性預測分級,可以參考。
廣西壯族自治區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理水文地質(zhì)詳查規(guī)程(試行),強調(diào)了對以花崗巖風化殼為代表的稀土礦開采引起的崩塌、滑坡問題。
原地注液(水)堆浸采礦,使斜坡土體飽和,強度降低和動靜水壓力增大,容易產(chǎn)生山體斜坡崩塌滑坡、坡面泥石流等地質(zhì)災害,還使含水層破壞、地下水水質(zhì)污染,因此特別強調(diào)對該類礦山邊坡崩塌、滑坡為代表的地質(zhì)災害的調(diào)查研究。
2、礦坑突水
首先要區(qū)別涌水、突水的不同,前者是地下水通過孔隙、裂隙、斷裂破碎帶、小型溶洞平穩(wěn)地向礦坑流入,后者則指突然遇到了斷裂富水帶、溶洞富水帶、巖溶管道、老窿與采空區(qū)積水或與裂隙、巖溶溝通的地表水體等事先未曾查明的水源,礦坑涌水量突然增大而造成人身、財產(chǎn)傷害事故。
論證礦坑突水條件,要分析可能的突水的水源(地下水、采空區(qū)積水、老窿水和地表水體)條件,突水通道條件與位置,分析評估突水的可能性,危害程度。許多礦山報告,將大氣降水列為礦坑充水水源,這不一定合理。大氣降水作為充水水源的條件有兩方面:一是巖溶區(qū)存在落水洞、天窗、溶井、漏斗、裸露地表的裂隙,降水可以通過它們直接進入含水層;另一個方面,當采空區(qū)產(chǎn)生塌陷、地裂,導水裂隙帶到達地表,這時,采空區(qū)沉陷盆地也形成了一個承接大氣降水向地下含水層直接充水的匯水區(qū)。除了這些條件,大氣降水只是地下含水層的補給因素。當大氣降水構(gòu)成了直接的充水水源時,它也成了礦坑可能的突水水源。這是報告中經(jīng)常論述不清的問題。
另外,老礦山,要特別注意對前人關于礦坑突水資料的收集。如東羅礦區(qū)某礦井水文地質(zhì)詳查報告,較系統(tǒng)的收集前人關于煤層頂、底板突水的資料,較深入地揭示了該地以頂、地板突水的水文地質(zhì)特征,為礦坑突水的防治提供了充分的依據(jù)。
老窿突水,有時常被忽略,尤其是一些含水層富水性較弱的礦山,人們往往會認為不會有大的問題。百色礦務局那讀礦的突水,給人們敲起了警鐘。對地下開采的礦井而言,不明的老窿突水水量不一定要很大,就可能造成嚴重的事故。自此,凡存在不明老窿水突水威脅的礦山,水文地質(zhì)條件的復雜性就將明顯提高。百色煤礦老礦井,凡存在分布不詳老窿水的,水文地質(zhì)條件從以往認為簡單上升到中等水平,這在DZ/T 223—2009及煤礦防治水規(guī)定等規(guī)范規(guī)程中都很強調(diào)。
礦山水害的防治,是安全生產(chǎn)主管部門特別關注的問題,特別對煤礦與巖溶大水礦山、傍河(水庫等水體)的礦山?!睹旱V防治水規(guī)定》等規(guī)范規(guī)程中對水害的防治有詳細的規(guī)定。我們的任務,是盡可能揭露條件,為防治水害提供依據(jù)。
3、巖溶地面塌陷
首先要詳細調(diào)查現(xiàn)狀巖溶地面塌陷情況,對其分布位置、規(guī)模、危害程度、危險性進行闡述與評估。
根據(jù)淺層巖溶發(fā)育分布規(guī)律、覆蓋土體特征、地下水強徑流帶的分布,預測的地下水降落漏斗形態(tài)和范圍,預測評估巖溶塌陷可能出現(xiàn)的位置、規(guī)模、危害程度和危險性。
巖溶礦山,特別是深凹開采、深部井工開采的礦山,存在大降深排水的情形,影響范圍大,巖溶地面塌陷是這類礦山應特別要關注的問題之一。如平南水泥、泗頂鉛鋅礦、盤龍鉛鋅礦等。它們在開采過程中,都發(fā)生過許多巖溶地面塌陷,不僅破壞地面建筑、農(nóng)田,還引起礦農(nóng)糾紛;又如靖西、平果兩地排泥庫巖溶地面塌陷引起的滲漏造成的危害。再加上近年來來賓吉利、柳州帽合、南寧壇洛巖溶地面塌陷造成的巨大損失及社會影響,加強巖溶地面塌陷的危害性危險性分析、論證已成為礦山水文地質(zhì)詳查、恢復治理方案編制及地質(zhì)災害危險性評估所要重點關注的問題。
對礦山巖溶地面塌陷的分析,不僅要按常規(guī)的三要素即”覆蓋層的厚度與性質(zhì)、淺層巖溶發(fā)育程度、地下水在基巖面附近的活動性”進行分析,還要結(jié)合礦山開采中巖溶地面塌陷發(fā)育的情況作類比,作出礦山巖溶地面塌陷危害性、危險性分析。從前人大量的資料看,塌陷總是伴隨著地下水降落漏斗的擴展而向外擴展。
因此,根據(jù)巖溶地面塌陷可能的發(fā)展方向,提出合理的防治、監(jiān)測措施就成為礦山水文地質(zhì)詳查、恢復治理方案編制的重要內(nèi)容。
關于巖溶地面塌陷發(fā)生的范圍,不少報告存在誤區(qū),往往不管條件,隨意圈劃--它主要發(fā)生在洼地、谷地中。山坡上,地下水往往在基巖中活動,不符合“地下水活動于基巖面附近”即誘發(fā)土洞—從而引發(fā)地面塌陷的必要條件。在山坡發(fā)生的塌陷,一般與洞穴頂板塌陷有關,有些可能受采空區(qū)冒落影響,已超出巖溶地面塌陷研究的范圍。
4、采空區(qū)地面塌陷、沉陷、地裂。
要參考煤礦開采的采空區(qū)冒落帶、導水裂隙帶、沉陷量計算的經(jīng)驗公式進行估算后作評價。因此,要先計算冒落帶、導水裂隙帶高度,判斷是否冒落帶達到地表從而產(chǎn)生塌陷,或者導水裂隙帶達到地表,可能產(chǎn)生地裂。當判斷不可能產(chǎn)生塌陷、地裂后再進行沉陷量計算,圈定移動盆地范圍。
5、地下水污染(水質(zhì)污染)調(diào)查
過去評價標準—國標地下水質(zhì)量Ⅲ類水限值---(地下水質(zhì)量標準---GB/T14848-93)。
Ⅰ類主要反映地下水化學組分的天然低背景含量。適用于各種用途。
Ⅱ類主要反映地下水化學組分的天然背景含量。適用于各種用途。
Ⅲ類以人體健康基準值為依據(jù)。主要適用于集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水。
Ⅳ類以農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水要求為依據(jù)。除適用于農(nóng)業(yè)和部分工業(yè)用水外,適當處理后可作生活飲用水。
Ⅴ類不宜飲用,其他用水可根據(jù)使用目的選用。
因此,在評價中,相關元素的限值要以2006飲用水國標的指標為準,主要修改的元素有Pb、Cd、As等。
最近,國土資源部頒布新的地下水水質(zhì)標準,《地下水水質(zhì)標準》(DZ/T 0290--2015),今后的地下水水質(zhì)污染評價則以新標準的Ⅲ類水限值為準。
2015新標準:
Ⅰ類地下水化學組分含量低,適用于各種用途。
Ⅱ類地下水化學組分含量較低,適用于各種用途。
Ⅲ類地下水化學組分含量中等,以生活飲用水衛(wèi)生標準為依據(jù),主要適用于集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水。
Ⅳ類地下水化學組分含量較高,以農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水質(zhì)量要求及一定水平的人體健康風險為依據(jù),適用于農(nóng)業(yè)和部分工業(yè)用水,適當處理后可作生活飲用水。
Ⅴ類地下水化學組分含量高,不宜作生活飲用水,其他用水可根據(jù)使用目的選用。)
2002的地表水質(zhì)量標準落后于2006飲用水國標,一些指標如As、Pb、Cd等應修訂。以下引自地表水環(huán)境質(zhì)量標準GB 3838—2002
Ⅰ類主要適用于源頭水、國家自然保護區(qū);
Ⅱ類主要適用于集中式生活飲用水地表水源地一級保護區(qū)、珍稀水生生物棲息地、魚蝦類產(chǎn)卵場、仔稚幼魚的索餌場等;
Ⅲ類主要適用于集中式生活飲用水地表水源地二級保護區(qū)、魚蝦類越冬場、洄游通道、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域及游泳區(qū);
Ⅳ類主要適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū);
Ⅴ類主要適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域。)
評價內(nèi)容包括現(xiàn)狀、生產(chǎn)與閉坑后,礦坑的排(注)水,廢渣場、堆淋場、尾礦庫(含赤泥庫、排泥庫)和其他污染源區(qū)對水質(zhì)污染、分布范圍的分析評估。
為了便于對問題的分析,通常將含水層破壞分析著重在開采對含水層結(jié)構(gòu)的破壞、地下水疏干影響(降落漏斗—水位下降)、井泉疏干、地表水體漏失(水量減少)及對居民用水水源的影響、含水層串通引起的水質(zhì)惡化等內(nèi)容;地下水水質(zhì)污染調(diào)查則著重礦井廢水、選礦廢水、廢石場、尾礦庫(排泥庫)滲漏、淋濾水對礦區(qū)及下游地下水、地表水、農(nóng)田等的污染,危害對象重點是研究對村屯群眾生活、生產(chǎn)用水水源的影響,對地下水與地表水環(huán)境的影響。
6、含水層破壞的現(xiàn)狀與預測評估
含水層破壞的內(nèi)容,主要包括礦山排水引起的區(qū)域(局部)的地下水位降落漏斗,導致周圍含水層、井泉的疏干、地表水體水的漏失、農(nóng)田漏水,以及由此造成的對鄰近居民用水的影響。
除上面說的外,還有各種原因?qū)е聨r溶區(qū)地下通道被堵塞而造成的含水層破壞的一種特殊類型,其結(jié)果可能改變地下水的徑流與排泄,影響當?shù)厝罕姷纳a(chǎn)、生活用水。
在《廣西礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理與土地復墾方案編制技術(shù)要求》中,將水質(zhì)污染也放在含水層破壞中,以取代傳統(tǒng)的地下水污染評價,評價方法與范圍,大體上還是相同的。
由于環(huán)境處正依據(jù)部標DZ/T0286--2015對地質(zhì)災害危險性評估的內(nèi)容與范圍進行修訂,地質(zhì)災害的評估范圍與內(nèi)容可能與以往的規(guī)定有所變化。
六、礦山地質(zhì)環(huán)境問題的防治措施建議
對存在的礦山地質(zhì)環(huán)境問題,依據(jù)所調(diào)查的實際條件和分析預測的情況,有針對性地提出可操作的防治建議。
一些問題現(xiàn)階段還不能提出具體措施的,要提出進一步工作的意見建議。特別強調(diào)針對具體問題的措施與建議,如廢水、廢石可能影響居民用水水源的,如何防治、監(jiān)測,要具體。例如,某礦山,一些村屯處在露天錳礦采場的下游,村屯水源是以臨河的泉水為水源,則其潛在遭受暴雨后采場廢水的污染,臨河的民居可能遭受坡面泥石流的危害等。防治措施就應針對這些具體的環(huán)境地質(zhì)問題。
還有上林上街鉛鋅礦為例的地下水位降落漏斗監(jiān)測。
七、結(jié)論
論述礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)和地質(zhì)環(huán)境的類型,勘探成果能否滿足規(guī)范的要求,能否作為礦山建設的依據(jù);簡述礦區(qū)主要水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)問題的結(jié)論;指出勘探工作中存在的主要問題和開采過程中可能出現(xiàn)的問題,提出下步工作的意見及防治的建設。
八、核實報告編寫要求
重點針對礦床開采后開采技術(shù)條件發(fā)生的變化開展工作。
(一)、調(diào)查內(nèi)容
1、水文地質(zhì)
調(diào)查、收集開拓工程和采空區(qū)現(xiàn)狀,礦山排水系統(tǒng)及防、治水設施情況;觀測對井巷充水的主要含水層、出水點位置、涌水方式及涌水量;對礦井充水有影響的地表水體以及地下水位觀測孔開展動態(tài)觀測;收集歷年各中段水平的涌水量及礦坑總涌水量;研究礦坑涌水量與降雨量、匯水面積、錯動面積、開采深度的關系,估算降水入滲系數(shù),建立涌水量計算公式;簡述采礦過程中出現(xiàn)的水文地質(zhì)問題及采取的工程措施及其效果。
2、工程地質(zhì)
調(diào)查、收集采礦系統(tǒng)所揭露的各類工程地質(zhì)巖組的工程地質(zhì)特征及結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度和組合關系以及對采礦的影響;收集礦山開采過程中出現(xiàn)的各類工程地質(zhì)問題和采取的工程措施及其效果。
3、環(huán)境地質(zhì)
地形地貌已發(fā)生重大變化時,應修測環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)狀圖。重點調(diào)查、收集開采過程中發(fā)生的環(huán)境地質(zhì)問題(類型、性質(zhì)、誘發(fā)因素、危害對象及程度等)和地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測資料,礦山采取的防、治工程及其效果。
4、瓦斯地質(zhì)和煤自燃趨勢
應充分收集鄰近生產(chǎn)礦井、煤窯瓦斯的對比資料,有條件時應測定煤層瓦斯壓力,預測礦井瓦斯涌出量,預測煤和瓦斯突出的可能性,并估算煤層氣資源量。調(diào)查地表、淺部及礦井內(nèi)煤層自燃情況,收集開采煤層的最短發(fā)火期記錄,評價煤的自燃性。對煤樣進行分析鑒定,評價井田的煤塵爆炸危險性。
(二)、著重論述
1、礦區(qū)水文地質(zhì)條件及開采后的變化
敘述礦區(qū)水文地質(zhì)條件的現(xiàn)狀:闡明未采礦體主要分布標高,礦體最低標高,當?shù)厍治g基準面標高及礦井最低排泄面標高。礦山開拓方式和采礦方法。礦山疏排水影響范圍內(nèi)各含水層、斷裂破碎帶以及與地表水體水力聯(lián)系的變化情況,地下水補、逕、排條件的變化;闡明礦井的直接與間接充水因素以及上部采空區(qū)對深部充水的影響;分析勘查報告估算的涌水量和歷年礦井系統(tǒng)涌水量的差異,利用礦井實際涌水量資料估算下一水平的涌水量;指出礦山開采過程中發(fā)生的主要水文地質(zhì)問題,產(chǎn)生原因,礦山采取的應對措施及效果,評述對礦山開采的影響;預測分析礦山深部開采可能誘發(fā)或者加劇水文地質(zhì)問題及變化趨勢,提出防、治措施的建議。說明礦山供水水源地現(xiàn)狀。對礦區(qū)水文地質(zhì)條件復雜程度重新作出評價。
2、工程地質(zhì)條件及開采后的變化
工程地質(zhì)條件現(xiàn)狀評價。闡述井巷和采區(qū)揭露的工程地質(zhì)情況,根據(jù)井巷支護、露采邊坡的現(xiàn)狀,對其穩(wěn)固性重新作出評價。評述礦區(qū)內(nèi)已發(fā)生的工程地質(zhì)問題、發(fā)生部位、產(chǎn)生原因、對采礦的影響程度,礦山采取的工程措施及其效果。
工程地質(zhì)條件預測評價。預測未來礦山開采過程中可能誘發(fā)或加劇的主要工程地質(zhì)問題,提出防、治措施的建議。對礦區(qū)工程地質(zhì)條件復雜程度重新作出評價。
3、環(huán)境地質(zhì)條件及開采后的變化
礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)狀評價。評述礦區(qū)存在的自然災害對開采的影響;敘述礦山建設以來,工程經(jīng)濟活動中誘發(fā)的礦山環(huán)境地質(zhì)問題,危害對象及影響程度,分析影響和破壞的主導因素,礦山采取的防、治措施及其效果。
礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)預測評價。分析預測礦山未來的工程經(jīng)濟活動可能誘發(fā)或加劇的環(huán)境地質(zhì)問題。根據(jù)礦山類型、生產(chǎn)規(guī)模、開采方式,結(jié)合地質(zhì)環(huán)境背景條件對可能發(fā)生的主要環(huán)境地質(zhì)問題作出預測評價;對上述環(huán)境地質(zhì)問題提出防、治措施的建議。對礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件復雜程度重新作出評價。
(三)、煤炭安全生產(chǎn)綜合評價。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定和要求,對煤層瓦斯突出可能性、煤的自燃趨勢以及煤塵爆炸性進行預測和評價。
(四)、其他開采技術(shù)條件變化、評價及防治措施建議
(五)、開采技術(shù)條件小結(jié)
簡述礦區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)條件的主要問題和類型,在綜合上述條件的基礎上重新確定礦床開采技術(shù)條件復雜程度的綜合類型(3類9型)。)
九、《有色金屬礦山水文地質(zhì)勘探規(guī)范》(GB51060—2014)
關于環(huán)境地質(zhì)類型劃分的規(guī)定
(一)、第一類,礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量良好;采礦不引起地表變形,礦區(qū)附近無污染源,地表水、地下水水質(zhì)類別為Ⅰ、Ⅱ類,礦石和廢石不易分解出有害組分。
(二)、第二類,礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量中等;采礦可產(chǎn)生局部地表變形,但對地質(zhì)環(huán)境破壞不大;區(qū)內(nèi)無重大的污染源,無熱害,地表水、地下水水質(zhì)較好,水質(zhì)類別不低于Ⅲ類,礦井排水對附近水體有一定污染;礦石和廢石化學成分基本穩(wěn)定,無其他環(huán)境地質(zhì)隱患。
(三)、第三類,礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量不良;礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件復雜,因采礦可帶來地面塌陷、山體開裂失穩(wěn)、井泉干涸等嚴重的環(huán)境地質(zhì)問題;有熱害或礦井排水以及礦石、廢石有害組分的分解易造成對附近水體的污染,水體水質(zhì)超過Ⅲ類。
上述是91規(guī)范中的內(nèi)容,《有色金屬礦山水文地質(zhì)勘探規(guī)范》(GB51060—2014)原樣照搬,沒有修改。)
第三部分
一、關于水文地質(zhì)工作的三個階段的工作重點
由于行政管理上的原因,當前,水文地質(zhì)工作被劃分為三個階段:資源勘查報告提交階段配合礦山資源勘查的水文地質(zhì)工作,即傳統(tǒng)的水文地質(zhì)詳查、為恢復治理方案編制補充水文地質(zhì)工作、地下水環(huán)境影響評價的水文地質(zhì)勘查工作。三者的關系概括起來可以表述為:礦山勘查階段是基礎水工環(huán)工作階段,要基本查明礦山水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)條件,給出相關參數(shù)的定量半定量評價;恢復治理階段的水文地質(zhì)工作,是在前一階段的基礎上,強化礦山開采的影響評價的相關工作,特別是環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)狀與預測;地下水環(huán)境影響評價,是進一步查明礦區(qū)地下水的污染源、地下水流場,研究、推斷地下水污染源的運移速度、方向,為地下水污染、擴散預測提供依據(jù)。為滿足階段工作的需要,階段之間的工作有一定覆蓋。
二、報告審查中發(fā)現(xiàn)的一些問題
1、關于執(zhí)行規(guī)范。
應以91規(guī)范、固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范總則為準,參考礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理方案編制規(guī)范(DZ/T 223—2011)等。
參考礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理方案編制規(guī)范,主要是強化對環(huán)境影響分析、評價的要求(環(huán)境地質(zhì)條件的現(xiàn)狀與預測,強調(diào)重點是礦山地質(zhì)災害與含水層影響分析)。
2、工作量問題。常常是投入工作量不足或缺乏有效工作量。因此強調(diào)投入工作量應滿足基本要求,包括水文地質(zhì)調(diào)查、鉆探、地下水動態(tài)監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、統(tǒng)測。我們強調(diào)的不是一定要有多少工作量,而是這些工作是否收集到了基本的參數(shù),滿足評價礦山水工環(huán)條件及報告編寫的基本要求。
工作量表中最好列出收集的可利用的工作量、補充的工作量,以便判斷是否滿足基本的定量、半定量要求(包括含水層、巖石物理、力學性質(zhì)、地下水(地表水)水化學特征。
3、對國土資辦【2014】468號文(廣西壯族自治區(qū)國土資源廳辦公室關于取消編制礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理水文地質(zhì)詳查報告的通知)中的四類礦山,即傍河、傍海、傍水庫、傍供水水源地的礦山,巖溶地區(qū)傍城鎮(zhèn)或集中居民點的礦山,深凹開采的礦山,和涉重金屬的礦山等可能造成含水層破壞(水質(zhì)污染)、巖溶地面塌陷,要有針對性的評價。
該文應被視為規(guī)范性文件。
這幾類礦山也是礦山水文地質(zhì)工作重點類型的礦山,一是探查水量大小、掌握礦山開采受水的影響程度;二是研究開采對含水層、對周邊村屯水源的影響、對居民用水的影響;三是弄清排水可能導致的地質(zhì)災害及對居民生存環(huán)境的影響;四是查明礦山廢水、廢石對礦區(qū)及下游地下水環(huán)境的影響。把握這些重點,就可以用最少的工作量取得最基本的資料。反過來說,由于這些問題存在,必須投入一定的工作量來研究這些問題。
4、水文地質(zhì)調(diào)查的礦區(qū)水點,應列出地下水點一覽表,反映水點的基本特征,并在水文地質(zhì)圖(評估圖)上表示,以反映礦區(qū)水文地質(zhì)特征。我們很多礦山,說進行了礦區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查,但圖面上沒有一個水點,…
5、詳查范圍的確定要有依據(jù),一是為控制邊界,二是要能包括開采受影響的范圍,特別是可能發(fā)生巖溶地面塌陷、地下水水質(zhì)可能受影響的范圍。詳查工作范圍的調(diào)查,要實實在在,要確實查明該范圍內(nèi)的相關問題。但一些單位的調(diào)查工作較虛,沒有給出調(diào)查后的成果。
6、水文地質(zhì)編圖要按規(guī)范要求、按精度要求(剖面、平面);比例尺不求大,但求反映實際,滿足展示條件與讀圖要求。剖面的選擇要反映地下水縱、橫方向的地下水補給、徑流、排泄;剖面線要盡量選擇在有水位控制點的地段,并注明控制點的水位標高。
同時,要帶地形,要反映當前村屯等的新面貌。編圖范圍應大于詳查區(qū)范圍,顯示礦區(qū)與周邊的關系。
最好要有實際材料圖,反映本次工作內(nèi)容,前人的工作;突出本次工作的內(nèi)容;詳查區(qū)內(nèi)居民用水水源,要顯式標明。
7、對前人1:20萬水文地質(zhì)普查等資料,盡可能要在核查基礎上利用,修改前人結(jié)論的,要提供依據(jù)。
8、區(qū)域水文地質(zhì)圖,最好帶地形,以便反映礦區(qū)與外部的關系,掌握礦區(qū)與區(qū)域的關系。為反映礦區(qū)在區(qū)域水文地質(zhì)單元上的位置,應作水系---礦區(qū)水文地質(zhì)單元劃分圖,也為水文地質(zhì)單元的文字論述介紹提供依據(jù)。
9、對區(qū)域、礦區(qū)水文地質(zhì)條件的分析,要體現(xiàn)新成果。但對含水層富水性的劃分時,區(qū)域上可參考前人以徑流模數(shù)為主的劃分方法,但對礦區(qū),則強調(diào)用泉水流量、鉆孔單位涌水量為主的劃分方法。這一方面是體現(xiàn)新的工作成果,另一方面也是突出礦區(qū)工作中對地下水富水性研究由表(體現(xiàn)在區(qū)域上)及里—對礦區(qū)含水層在空間上的進一步研究。
10、注重地下水動態(tài)觀測工作,掌握礦區(qū)地下水動態(tài)變化。水文地質(zhì)條件復雜的礦山,地下水徑流、排泄特征,要有圖件反映,盡可能做到有流場,邊界條件要清楚。
11、涌水量計算要切合實際,又有一定精度。坡采礦山,礦坑水可以自然排放的,可不作地下水涌水量計算。
12、關于敏感點問題。不能隨意定點。敏感點是有類型的,是地下水可能污染點,還是抽水疏干影響點,還是采空區(qū)地面變形影響點,等等。判定了這些敏感點,最后是要逐一回答的,到底有無影響,有多大?敏感點問題是從環(huán)保評價引進的,環(huán)評有大氣污染問題,敏感點要向四周布置,水文地質(zhì)工作重點是地下水疏干影響、采空區(qū)影響、排廢影響,影響范圍主要向下游。
13、地下水水質(zhì)污染評價。用地下水水質(zhì)標準三類水限值(DZ/T 0290—2015),通常不能用排放標準。使用排放標準的前提是礦坑廢水經(jīng)處理后排入一定規(guī)模的地表水系,后者有足夠的納污容量。
另外,無論是地表水還是地下水,其三類水的限值就是飲用水標準。現(xiàn)在,地下水質(zhì)量標準已修改,但地表水質(zhì)量標準還未修訂,對其中如pb、As、cd等元素,應按2006飲用水國標進行修訂,它們已從0.05mg/l的限值 提高到0.01、0,01、0.005mg/l 。對主要的污染元素,要分元素進行水質(zhì)評價。
地下水樣要有代表性,既能反映地下水水化學背景,又要反映污染源、受污染的點,為污染評價提供依據(jù)。因此礦區(qū)水樣,既要有地表當?shù)氐叵滤娜?、井水(鉆孔抽水)等礦區(qū)地下水水化學背景的資料,還要有代表性的礦坑水、廢石場淋濾水等水質(zhì)資料(代表污染源)。
14、采空區(qū)地面塌陷、沉陷要通過計算來確定(但要明確計算條件,它來自《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程》,規(guī)程明確說明,相關計算適用于煤礦“長壁全部垮落法或長壁分層垮落法”)。當用于金屬礦山時,由于開采通常都采用房柱法(空場法),采空區(qū)塌陷、沉陷變形很復雜,尚無成熟的計算方法,所做塌陷、沉陷計算只能作參考。
15、礦坑充水要分別不同水源的補給條件、充水途徑去論述,不能太過于簡單。
16、含水層破壞問題。重點是調(diào)查抽水引起的開采降落漏斗(與范圍)對周圍含水層是否造成很大的疏干影響,是否影響了周邊群眾的生活、生產(chǎn)用水水源,以及是否造成了上下含水層的串通污染等。
17、碎屑巖區(qū)的地下水分水嶺,不能被看做是一堵墻,在作為水文地質(zhì)計算邊界時,它是0流量邊界。在分水嶺地段開采時,開采降落漏斗會越過分水嶺邊界,引起相鄰流域含水層對礦山的充水,同時也將引起原流域范圍泉水補給量的減少。因為分水嶺地段往往只是含水層滲透性較差而并非真正的隔水。
18、明確不同階段水文地質(zhì)工作的工作目的。
普查階段:結(jié)合礦產(chǎn)普查進行,對于已進行過區(qū)域水文地質(zhì)工程地質(zhì)普查的地區(qū),其資料可直接利用或只進行有針對性的補充調(diào)查,大致查明工作區(qū)的水文地質(zhì)工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)條件。
詳查階段:基本查明礦區(qū)的水文地質(zhì)工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)條件,為礦床初步技術(shù)經(jīng)濟評價、礦山總體建設規(guī)劃和礦區(qū)勘探設計提供依據(jù)。
勘探階段:詳細查明礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件,評價地質(zhì)環(huán)境,為礦床的技術(shù)經(jīng)濟評及礦山建設可行性研究和設計提供依據(jù)。
19、結(jié)論要反映勘查工作的成果,并回答規(guī)范規(guī)定的主要工作。包括開采技術(shù)條件勘查類型;礦坑涌水量計算結(jié)果;所要評價的各類地質(zhì)災害現(xiàn)狀與預測結(jié)果;含水層破壞的現(xiàn)狀與預測結(jié)果;對礦山工作成果是否滿足該階段的要求;及相關問題的建議。
20、關于碎屑巖山區(qū)的地下水降落漏斗問題。
在含水層破壞分析中,我們總是強調(diào)要查明降水疏干的影響范圍,要計算降落漏斗。這個降落漏斗范圍要真計算起來有一定的難度,有時參數(shù)不合理還會給人以誤導。碎屑巖山區(qū)的降落漏斗怎么算,我以為首先要查明含水層的厚度,不同季節(jié)的地下水位,及含水層富水性在空間上的變化,這樣才能利用經(jīng)驗公式、理論公式計算或估算。由于碎屑巖通常具有較弱的滲透性,且滲透性空間上變化大,通常難以準確的確定含水層的滲透系數(shù)。因此經(jīng)驗公式估算的疏干影響半徑往往偏離實際,實際的影響范圍較小,即便開采降深較大時。但我們的許多計算結(jié)果常??雌饋硪雅R近的地表水系都要疏干,這是不符實際的。所以,有條件的應設置觀測點來確定。另外,也可使用水文地質(zhì)剖面,來揭示礦坑與外部含水層、水體的關系,分析地表水對礦坑的影響,反過來也可以推斷疏干降水的影響范圍。由于碎屑巖的滲透性在空間上變化較大,計算時應對含水層的滲透性進行等效換算,含水層的平均滲透性會變小,或者進行含水層厚度的變換,含水層的厚度會變小。進行這樣的變換后,估算的影響半徑才可能取得好的效果,也不至于歪曲客觀條件。關于碎屑巖的含水層厚度的確定也是一個有一點困難的問題----到底厚度取多少,凡有條件的,應通過鉆探揭露的風化帶厚度結(jié)合抽水試驗,以及坑道排水情況等綜合方法來確定。缺乏鉆孔的,可利用坑道中風化裂隙向深部減弱的程度進行判斷。
還有一種情況,即在抽水降落漏斗線上,當水位線從相對強含水層進入弱含水層時,水力坡度將明顯增大,滲透性差異越大,水力坡度的差異也越大。
由于這種情況,對富水性弱、極弱的碎屑巖而言,抽水降落漏斗的范圍一般不會很大。
附E
關于“地下水類型的富水性”
表述“地下水類型及其富水性”是過去普查報告、圖件提出的。
其含義應當是想表示“不同類型的地下水的富水性劃分標準與含水層(含水巖組)的富水性問題”。因為巖溶含水層(巖組)、碎屑巖含水層(巖組)、孔隙含水層等不同含水層(巖組)的富水性難以采用相同的標準。故對巖溶地下河發(fā)育區(qū)用地下河枯季流量(地下水枯季徑流模數(shù))、基巖裂隙水用枯季地下水徑流模數(shù)、孔隙水用水井出水量來劃分其富水性等級。但這被誤認為是”地下水類型的富水性”,當然這是不對的。如想表示含水層(巖組)的特性,還是采用“含水層或含水巖組的富水性”比較確切。
另一個問題則是,礦山水文地質(zhì)工作中,富水性的劃分等級用極強、強、中、弱,這就容易與區(qū)域水文地質(zhì)報告中的“貧乏、中等、豐富”的表述相混淆。后者則更多反映了含水巖組的補給條件(因為富水性不能完全代表水量大?。?div style="height:15px;">
應該明確的是,區(qū)域水文地質(zhì)工作中,是不進行隔水層的劃分,只有含水層富水性的強弱,這樣,才能進行區(qū)域地下水補、徑、排條件的分析與流域的劃分。
通過礦井涌水量和生產(chǎn)條件之間的相關分析,合理選擇相關要素,建立它們的相關關系式作為比擬依據(jù),可以預測新井涌水量。這種方法的比擬要素和關系的建立是以生產(chǎn)礦井的實際資料為基礎,要求生產(chǎn)礦井要有比較系統(tǒng)的和完善的觀測資料??偨Y(jié)生產(chǎn)礦坑涌水量的變化規(guī)律,根據(jù)實際情況,找出主要影響因素建立相關關系式,是用比擬法計算水文地質(zhì)條件類似的新礦井礦坑涌水量的值得提倡的方法。
b1、b2——稱為Q對x1、x2的回歸系數(shù)。在多元回歸中,Q對某一自變量的回歸系數(shù)表示當其它自變量都固定時,該自變量變化一個單位時Q平均改變的數(shù)值;
Q=f(s)曲線外推法是利用抽水試驗獲得抽水井的涌水量Q與水位降低s之間的曲線方程,來推算未來礦坑設計水位降深的涌水量的方法。在一些水文地質(zhì)條件不易查清,邊界條件又比較復雜,難以利用解析公式的礦區(qū),利用此法常能獲得較好的效果。
利用主孔流量和主孔水位降低建立的曲線方程用來外推礦坑涌水量,應該利用群孔抽水試驗資料,并用主孔的流量Q和適當距離的觀測孔中的水位降低s所建立起來的曲線方程Q=f(s)來推算未來礦坑的涌水量。觀測孔至主孔的距離可根據(jù)首采區(qū)的大小加以大致估算:
利用主孔的流量和適當距離的觀測孔建立Q=f(s)曲線方程的方法,可以在很大程度上減少含水層的非均質(zhì)性、主孔孔徑及鉆孔結(jié)構(gòu)、抽水時主孔孔壁的附加阻力以及近主孔處可能產(chǎn)生的紊流和三維流等對曲線方程的影響,使之更符合開采時的實際情況。
得到Q=f(s)曲線后,應鑒別曲線類型。Q=f(s)曲線一般可分為直線型、拋物線型、指數(shù)曲線型、對數(shù)曲線型。鑒別曲線類型后,再求曲線方程中的有關參數(shù),得出曲線方程式,便可推算礦坑涌水量。
解析法是根據(jù)地下水動力學的原理,用數(shù)學分析的方法,針對具體的水文地質(zhì)條件進行理想化,同時各種計算參數(shù)的選擇也有很大的人為因素。其計算結(jié)果是否準確與公式及參數(shù)的選擇是否合理有很大的關系。
數(shù)值法能靈活地適應各種非均質(zhì)含水層和各種邊界條件,并能與開拓方案結(jié)合起來進行運算,從而比較真實地描述勘查區(qū)水文地質(zhì)模型的各種特征,較好地達到預測精度,但要求工程控制程度較高。
(六)、邊坡穩(wěn)定性評價:當用圓弧法時,可采用簡化畢肖普法、摩根斯坦.普萊斯法進行穩(wěn)定性計算;當破壞型式為復合破壞時,宜采用摩根斯坦.普萊斯法、不平衡推力傳遞系數(shù)法進行穩(wěn)定性計算(對碎裂、松散層)。
(八)、但規(guī)范沒有明確什么時候要按規(guī)范進行邊坡工程設計與治理。特別是礦山普查、詳查、勘探階段的水工環(huán)工作是否要對應相應階段的要求(可研、設計、開采階段)不夠清晰(明確),另外,設計階段劃分的方案設計、初步設計、施工圖設計對應的工作程度也不夠明確。
1、區(qū)域穩(wěn)定性評價。根據(jù)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖,認定地震動峰值加速度、地震動反應譜特征周期,在地震烈度分區(qū)的基礎上,根據(jù)斷裂的活動性及工程地質(zhì)條件,說明區(qū)域穩(wěn)定性對礦山工程的影響。
3、勘探區(qū)的環(huán)境地質(zhì)評價。指出可能影響礦區(qū)安全的滑坡、崩塌、山洪、泥石流等物理地質(zhì)現(xiàn)象的危害,以及河流洪水危害及放射性和其他有害物質(zhì)的分布及其對人身安全的影響;預測礦山開采可能引發(fā)的環(huán)境問題及影響,提出防治建議;巖溶充水礦床預測可能出現(xiàn)的泥沙潰塌及疏干排水產(chǎn)生巖溶塌陷的程度、分布范圍及地表水滲漏、倒灌等環(huán)境地質(zhì)問題,提出防治建議。
(六)、擴大延深深勘探區(qū),當開采區(qū)已產(chǎn)生環(huán)境地質(zhì)問題時,應對現(xiàn)狀進行評價,預測其發(fā)展趨勢,提出防治意見。
2、堅持綜合治理、保護水資源和注意地質(zhì)環(huán)境影響的原則;地下水防治方案宜采取疏干、堵截或留設防水礦柱等控制措施;地表水防治方案應采取改移、防滲、堵截等措施;防治水水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探應結(jié)合礦山防治水綜合治理方案進行綜合性勘探。
(2)、采用地下疏干的礦區(qū),應分區(qū)、分層描述含水層本身的富水性及頂、底巖層的穩(wěn)定性條件,描述含水層導水性、孔隙度隨深度變化趨勢;相關圖件中注明強巖溶帶、強徑流帶的空間位置、分布范圍。