張萌琦

（甘肅省有色地質(zhì)勘查局蘭州礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730046）

礦山作業(yè)是礦產(chǎn)資源的主要來源，但是礦產(chǎn)資源開發(fā)伴隨著一定的污染，這是礦山作業(yè)的環(huán)境成本。隨著社會主義生態(tài)文明理念的提出，我國加強了礦山作業(yè)的環(huán)境資源評價和污染防治工作，要求在全面建成小康社會的決勝階段完成新一輪的規(guī)劃和部署，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、發(fā)展模式的優(yōu)化同時建立起相對完善的污染防治體系，實現(xiàn)社會主義生態(tài)文明發(fā)展目標。水文地質(zhì)勘查是環(huán)境污染治理前期工作，通過水文地質(zhì)勘查能夠明確當?shù)氐乃牡刭|(zhì)情況，在利用歷史信息進行對比可以確認礦山作業(yè)對水文地質(zhì)的影響，從而確認礦山作業(yè)對周圍環(huán)境的影響程度，為礦山作業(yè)污染防治工作提供指導。

1 水文地質(zhì)勘查技術(shù)應用現(xiàn)狀

水文地質(zhì)勘查技術(shù)是水文地質(zhì)勘查、水資源勘查以及水資源管理等學科的統(tǒng)稱，屬于勘查技術(shù)的一個分支，以水文、地質(zhì)、地貌為主要勘查對象。在水文地質(zhì)勘查中能夠明確當?shù)厮牡刭|(zhì)特征、地形地貌特征、地質(zhì)特點等，從而為地區(qū)水文地質(zhì)管理、水文地質(zhì)災害防控、水文地質(zhì)相關(guān)污染防控提供數(shù)據(jù)支持。

水文地質(zhì)勘查在礦山作業(yè)中有著較強的應用必要，這與礦山作業(yè)工作內(nèi)容和工作特點有關(guān)。礦山開采包含橫向開采和縱向開采，隨著礦山作業(yè)年限的增加，縱向開采深度逐漸增加，其對地質(zhì)地貌的影響程度逐漸上升、對作業(yè)污染場地附近地下水影響程度也逐漸上升。然而地質(zhì)地貌改變、地區(qū)水文特征改變是一個緩慢的、量變引起質(zhì)變的過程，難以用肉眼觀測到水文地質(zhì)的改變，因此需要我們用專業(yè)的技術(shù)、專業(yè)的設(shè)備對礦山作業(yè)污染場地附近水文地質(zhì)進行勘查，以明確礦山作業(yè)污染場地水文地質(zhì)的變化趨勢，以做好污染預警、地質(zhì)災害預警，確保礦山作業(yè)的安全性和生態(tài)性。

相較于西方國家，目前我國水工環(huán)風險評估水平差距明顯，在設(shè)備豐富度和種類完善度等方面存在明顯短板，難以達到國際領(lǐng)先水平，水工環(huán)地質(zhì)災害風險評估已經(jīng)成為制約我國水工環(huán)工程長足發(fā)展的重要因素之一。在水工環(huán)地質(zhì)災害危險評估過程中，勘探專業(yè)技術(shù)人員的評測結(jié)果將直接影響項目工程的整體進展，不僅需要對工程所引發(fā)的生態(tài)災害進行綜合評估，還要對工程的安全隱患做實時數(shù)據(jù)檢測，總結(jié)出危險性評估報告以應對工程災害。在工程的實際開展和建設(shè)過程中，勘探人員必須按照勘探方案的實施節(jié)點進行勘探，否則可能會擴大工程項目的生態(tài)環(huán)境影響，加大工程地質(zhì)災害的風險。水工環(huán)地質(zhì)勘探工作內(nèi)容相對復雜，不僅涉及到水文和工程地質(zhì)等理論知識，還要求勘探人員對于生態(tài)環(huán)境等因素有著整體的把握和規(guī)劃，從經(jīng)濟效益和環(huán)境效益多方面入手，確保水工環(huán)地質(zhì)勘探過程的順利進展。

在我國礦山污染場地水文地質(zhì)勘查技術(shù)應用時間較短，整體技術(shù)水平處于較低層次，一方面是由于在過去的很長一段時間內(nèi)，國內(nèi)生產(chǎn)的注意力主要集中于產(chǎn)能提升，對于產(chǎn)業(yè)發(fā)展可能帶來的負面影響重視程度不足，因此未能認識到礦山作業(yè)潛在的水文地質(zhì)污染與危害，另一方面則是水文地質(zhì)勘查技術(shù)以GPS、遙感、GRS等技術(shù)為基礎(chǔ)，這些技術(shù)在我國生產(chǎn)領(lǐng)域應用時間較晚，水文地質(zhì)勘查相關(guān)理論體系和技術(shù)體系尚不健全。此外，我國水文地質(zhì)勘查學科建設(shè)起步較晚，缺少專業(yè)性的人才也是水文地質(zhì)勘查難以普遍推行的重要原因。

因此，從整體上看，我國礦山污染場地水文地質(zhì)勘查工作情勢并不理想，在技術(shù)上、人才上、理念上均存在局限。

2 礦山污染場地水文地質(zhì)勘查技術(shù)分析

礦山污染場地水文地質(zhì)勘查主要包含兩方面，即水文勘查和地質(zhì)勘察。在進行勘查時需要根據(jù)礦山主要礦產(chǎn)資源類型以及礦山作業(yè)實際情況進行勘查。

2.1 水文勘查

礦山污染場地水文勘查主要是就礦山污染場地附近地上河流和地下水的勘查。礦山作業(yè)過程中會產(chǎn)生廢氣、廢渣、廢水三種工業(yè)廢物，這些工業(yè)廢物都具有潛在的水污染可能。

礦山作業(yè)中產(chǎn)生的廢氣會隨著空氣流動散逸，彌漫在礦山附近，其中部分廢氣在大氣中可與空氣中的水分子、固體顆粒物等物質(zhì)產(chǎn)生反應（主要是含有硫、氮等元素的廢氣）。這些廢氣與大氣中的水分子和顆粒物結(jié)合后就漂浮在礦山污染場上空，當遇到冷氣流時就可能隨著雨水落下，形成酸雨、堿雨等天氣現(xiàn)象，而酸雨、堿雨落在地面后會與地表水混合或滲入地下水，從而形成水污染。因此在礦山污染場地水文勘查中需要對大氣中水氣含量和特點進行評估，評價酸雨、堿雨的風險，預測此類水污染情況。

礦山作業(yè)中產(chǎn)生的廢水可通過兩種機制對周圍水文產(chǎn)生影響，一種就是在未達到國家污水排放標準時排放后直接污染周圍水源，另一種就是在礦山作業(yè)時透過土壤間縫隙逐漸下滲至地下水層，對地下水造成污染。因此在對礦山污染場地水文勘查時要注意觀察和統(tǒng)計廢水的排放情況，根據(jù)預測排出量和實際排出量的差值來評估滲入地下水或流入地表水的廢水量，評估生產(chǎn)的環(huán)境成本作出合適的污染治理措施。

廢渣是礦山作業(yè)過程中不可避免的工業(yè)廢物，廢渣存在潛在的水污染風險，其可通過直接或間接接觸水源來污染水資源，在進行水文勘查時可通過評價廢渣堆放場所到水源的距離以及地表水、地下水流向來評估廢渣對水資源的污染風險。

同時礦山污染場所水文勘查可直接對當?shù)厮?、水流、降水等進行檢驗和評價，以礦山作業(yè)年限為自變量，對水文特征變化趨勢進行分析以明確礦山作業(yè)對水文的影響并制定相應的污染防控方案。圖1為某礦區(qū)污染圖。

圖1 某礦區(qū)污染圖

2.2 地質(zhì)勘查

地質(zhì)勘察主要包含三方面，分別為礦山污染場地附近地質(zhì)構(gòu)造勘查、礦山污染場地地形地貌勘查以及礦山污染場地附近地質(zhì)地貌變化趨勢評估。

地質(zhì)構(gòu)造勘查需要以GPS、遙感技術(shù)、GRS等技術(shù)為基礎(chǔ)，通過大范圍勘查地形地貌來確定礦山污染場地所處地質(zhì)構(gòu)造，然后遵循力學方法對礦山作業(yè)中在地質(zhì)層面產(chǎn)生的張力進行評估，評價張力傳播方向并預測其可能對地質(zhì)構(gòu)造發(fā)展造成的影響以及潛在的地質(zhì)災害風險，尤其是要做好構(gòu)造型地質(zhì)災害的預警工作。

礦山作業(yè)過程中不可避免地會對地貌產(chǎn)生影響，比如露天礦脈隨著開采年限的增加很容易形成小盆地、小山地等地形地貌，在地質(zhì)條件較脆弱的地區(qū)（如云貴川地區(qū)），地貌改變會引起地表水文變化、地表應力變化等，極容易誘發(fā)脆弱地貌的災害，如溶洞塌陷、山體滑坡、塌方等災害。地貌勘查主要是結(jié)合區(qū)域氣候、天氣、氣壓帶、風帶等地理信息進行評價，通過對比礦山作業(yè)過程中地貌變化來明確礦山作業(yè)對地貌的影響，然后在結(jié)合地理信息對各類災害風險進行評估并建立相應的災害預警機制。

地質(zhì)地貌變化不僅僅與礦山作業(yè)有關(guān)，即使無礦山作業(yè)地質(zhì)地貌也會緩慢地改變，礦山作業(yè)只是加速了這一變化過程。地質(zhì)地貌勘查是基于地質(zhì)特征和地貌特點的綜合性評估，是對礦山污染場地附近下墊面進行的整體評價，這個評價應當包含地質(zhì)信息、地貌信息、植被覆蓋信息、氣候天氣信息等，是從宏觀層面作出的地理評價。

3 礦山污染場地水文地質(zhì)勘查技術(shù)的應用

3.1 污染勘查和防控

在礦山污染場地的水文地質(zhì)勘查中，我們需要先對礦山進行勘查，根據(jù)主要礦產(chǎn)對可能存在的污染物、污染形勢和污染源進行評價，收集相關(guān)信息后全面評價礦山污染場地的污染風險。

然后，我們需要對可能存在污染的部位進行采方取樣，包含水資源樣本和土壤資源樣本，通過實驗室化驗找到污染最嚴重、較嚴重、無污染點位在礦山污染場地附近的分布情況并評價其是否符合水文地質(zhì)勘查一般規(guī)律，若發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)則提示存在未察覺要素對污染結(jié)果產(chǎn)生影響，要對該要素進行篩查。

對勘查結(jié)果進行最終匯總和分析，在污染最嚴重的地區(qū)建立監(jiān)測井進行深度勘查，以確保結(jié)果的準確性。最后以水文地質(zhì)勘查結(jié)果和礦山作業(yè)實況制定相應的污染防控方案，從技術(shù)層面解決礦山作業(yè)污染問題。圖2為某金屬礦山土壤現(xiàn)場取樣情況。

圖2 土壤現(xiàn)場取樣圖

3.2 災害勘查和防控

礦山作業(yè)很容易對地質(zhì)構(gòu)造和地貌產(chǎn)生不可逆影響，我國許多構(gòu)造性地質(zhì)災害均與礦山作業(yè)有關(guān)，比如隨著礦井寬度、深度、廣度的增加，地下支撐強度降低，當應力超過限度時就會發(fā)生陷落、塌方、地震等地質(zhì)災害。因此相較于污染防控，地質(zhì)災害預警更加重要。

3.3 水文地質(zhì)檢測技術(shù)要點

水文地質(zhì)是自然生態(tài)中水資源的變化規(guī)律總結(jié)，水文地質(zhì)在工程項目開發(fā)與建設(shè)、礦資源開發(fā)等方面意義深遠。水文地質(zhì)勘察是水工環(huán)地質(zhì)災害檢測的重要環(huán)節(jié)，借助此環(huán)節(jié)可以科學有效地檢測水工項目對周圍土壤、山體和地下水的污染程度和影響范圍，從而及時地采取預先舉措，降低工程項目所引發(fā)的生態(tài)破壞和環(huán)境影響。在進行水文地質(zhì)勘測過程中，要根據(jù)水文地質(zhì)勘探程度的不同，采取適應的水文地質(zhì)監(jiān)測點，以此來確保水文地質(zhì)勘察工作的順利開展和有序進行。如果是針對已被污染的環(huán)境場地，針對統(tǒng)一范圍內(nèi)的水文地質(zhì)勘探，應該確?？辈禳c位數(shù)量在三個及以上，并采用分布式的監(jiān)測點排列方式，確保能夠更加真實和客觀的反映水文污染情況。除此之外，針對監(jiān)測井還需要規(guī)劃出合理點位，避免無效規(guī)劃而造成的監(jiān)測井資源浪費的現(xiàn)象產(chǎn)生，確保對水文地質(zhì)上中下游地理位置設(shè)置相應數(shù)量的監(jiān)測井。在布置監(jiān)測井時，要根據(jù)水文地質(zhì)的實際地理環(huán)境和勘察目標來進行對應調(diào)整，一般來說監(jiān)測井深度設(shè)置于含水層較為合適。

3.4 水文地質(zhì)采樣分析

在進行水工環(huán)地質(zhì)勘測的實際過程中，經(jīng)常會涉及到土壤和周邊水文樣品的收集和采樣。水文地質(zhì)采樣分析需要嚴格按照國家的統(tǒng)一規(guī)劃和行業(yè)要求，并嚴格遵守勘測相關(guān)法律法規(guī)來執(zhí)行，針對不同地質(zhì)類型和水污染源選擇不同的采樣儀器。在進行土壤采樣分析方面，一般常見的有沖擊式、螺旋式以及手工鉆機等設(shè)備，針對特殊的地形也會采用爆破和坑采技術(shù)。此外，對于地下水文樣品采集，也有著嚴格的國家規(guī)范和配套儀器規(guī)定。

總而言之，對礦山作業(yè)前后地質(zhì)、地貌變化情況進行系統(tǒng)梳理，明確隨著礦山作業(yè)年限增加當?shù)氐刭|(zhì)地貌的變化趨勢，評估可能存在的構(gòu)造性地質(zhì)災害風險并建立相應的預警機制。

然后，對礦山污染場地附近地貌進行全面檢查，尤其是要對地表水土保持情況、山體結(jié)構(gòu)、植被覆蓋情況等進行評價，預測山體相關(guān)災害發(fā)生風險，及時查漏補缺并做好災害預警。

最后，通過評估地區(qū)整體地質(zhì)地貌，提前作出相應調(diào)整，以預防突發(fā)情況引起的地質(zhì)災害。如在上游修建水庫、人工加固山體、提前挖掘泄洪渠等，以期在災害發(fā)生后能夠降低損失。