李 玫，張 偉

(安徽省煤田地質(zhì)局水文勘探隊(duì)，安徽宿州234000)

鄒莊煤礦位于安徽省淮北市濉溪縣南坪鎮(zhèn)境內(nèi)，隸屬于安徽神源煤化工有限公司，礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)240萬 t，其工業(yè)廣場位于煤礦中部區(qū)域，布置有主、副、風(fēng)井。區(qū)域水系發(fā)育，周邊有澮河、澥河、宿蒙大溝、八里溝、黃溝等水系，區(qū)域多年平均降水量在750～900 mm之間。為了解鄒莊煤礦工業(yè)廣場區(qū)包氣帶土壤的基本情況和滲透特性，經(jīng)過縝密的計(jì)劃和組織，我們對其進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)，取得了相關(guān)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)及參數(shù)，為下一步地下水影響評價(jià)中包氣帶的防污性能評價(jià)提供了依據(jù)。

1 試驗(yàn)原理及方法

土壤的滲透系數(shù)與土壤孔隙數(shù)量、土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、鹽分含量、含水量和溫度等有關(guān)，滲透系數(shù)的量綱為cm/s或m/d。土壤滲透系數(shù)的試驗(yàn)方法分為室內(nèi)測定法和野外測定法，在野外測定法中，主要有單環(huán)法、雙環(huán)法、人工模擬降水法、土柱法、滲透筒法等，結(jié)合現(xiàn)場情況和試驗(yàn)?zāi)康?，我們本次試?yàn)采用單環(huán)法。

表1 工業(yè)場地周邊包氣帶調(diào)查表

1.1 試驗(yàn)原理

單環(huán)法原理:在一定的水文地質(zhì)邊界以內(nèi)，向地表松散巖層進(jìn)行注水，使?jié)B入的水量達(dá)到穩(wěn)定，即單位時(shí)間的滲入水量近似相等。在坑底嵌入一個(gè)一定高度和截面積的鐵環(huán)。試驗(yàn)開始時(shí)，控制環(huán)內(nèi)水柱，試驗(yàn)進(jìn)行到相同的時(shí)間段內(nèi)滲水量(Q)不變?yōu)橹梗藭r(shí)所得的滲透速度(v)即為該松散層、巖層的滲透系數(shù)。

v=Q/F

式中:v為滲透速度，cm/s;Q為流量，滲透過一定截面積的水量，ml;F為滲透區(qū)橫截面積，cm2。

1.2 試驗(yàn)方法及步驟

為了解鄒莊礦工業(yè)廣場范圍內(nèi)的包氣帶土壤的基本情況，進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)查工作并選取了一定數(shù)目的點(diǎn)位進(jìn)行了坑探，結(jié)果見表1和圖1。

圖1 坑探點(diǎn)位布置圖

根據(jù)調(diào)查和坑探資料制定如下試驗(yàn)步驟:

(1)在工業(yè)廣場內(nèi)耕植土(0.5 m)以下開挖試坑，試坑1×1 m，深度0.50 m，巖性為砂質(zhì)粘土(亞粘土)。

(2)在坑底嵌入一個(gè)高為30 cm，直徑為37.75 cm的鐵環(huán)(內(nèi)徑35.75 cm)，該鐵環(huán)圈定面積為1 000 cm2，鐵環(huán)壓入坑底部10 cm深，并使環(huán)壁與土層緊密接觸不留空隙，環(huán)內(nèi)鋪2～3 cm的反濾粗砂。。

(3)在地面放置20 kg水桶，桶下部安裝出水管和閥門，計(jì)算出桶的面積，測量桶內(nèi)水的消耗量(即為Q)，環(huán)內(nèi)放標(biāo)尺，并保持環(huán)內(nèi)水柱高10 cm不變。

(4)試驗(yàn)開始時(shí)每半小時(shí)測量計(jì)算桶內(nèi)水的消耗量，即注入量Q，直至注入量(Q)趨向穩(wěn)定不變?yōu)橹梗霉接?jì)算出工廣區(qū)包氣帶土壤的滲透系數(shù)。

表2 滲水試驗(yàn)觀測記錄表

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

經(jīng)過11個(gè)小時(shí)的連續(xù)試驗(yàn)并對記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，包氣帶土壤的滲透系數(shù)逐漸趨于穩(wěn)定，在連續(xù)兩小時(shí)數(shù)值沒有變化后終止試驗(yàn)(表2)，得到鄒莊煤礦工廣區(qū)包氣帶土壤的滲透系數(shù)為5.78×10－5cm/s，并繪制滲透速度歷時(shí)曲線(圖2)。

圖2 滲透速度歷時(shí)曲線圖

3 結(jié)語

本次試驗(yàn)得到鄒莊煤礦工廣區(qū)包氣帶土壤的滲透系數(shù)K=5.78×10－5cm/s，根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(GB 50287－99)中的劃分標(biāo)準(zhǔn)，本區(qū)域滲透性等級為弱透水，存在著污染物質(zhì)隨雨水下滲造成污染的風(fēng)險(xiǎn)。建議相關(guān)單位進(jìn)一步加強(qiáng)相應(yīng)的監(jiān)測工作，制定有針對性的污染防范措施。

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［9］GB 50287－99.水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范［S］.