余永春
(江西省地質(zhì)局九一二大隊,江西 鷹潭 335000)
我國地域遼闊,人口眾多,人均資源占有量較低。因此,地質(zhì)找礦和勘查工作在我國將是一項長期的戰(zhàn)略任務(wù),也是促進社會可持續(xù)發(fā)展的資源保障措施[1]。在礦產(chǎn)勘查過程中,為了查明礦區(qū)的開采技術(shù)條件,必然要同步開展礦區(qū)水文地質(zhì)和工程地質(zhì)勘查工作。
礦區(qū)水文地質(zhì)條件根據(jù)其所處區(qū)域位置不同千差萬別,特別是金屬礦山,一般處于構(gòu)造發(fā)育復(fù)雜部位。地下水的賦存和連通受斷裂構(gòu)造和巖石裂隙的發(fā)育程度控制明顯,而勘查過程中往往由于缺乏對整個礦區(qū)水文地質(zhì)條件的全面認(rèn)識,在資料收集方面容易出現(xiàn)疏漏,導(dǎo)致最后在分析礦床開采技術(shù)條件時難于拿出必要的依據(jù),甚至要進行補充勘探。
本文結(jié)合礦產(chǎn)勘查的不同階段,分析說明裂隙充水為主的礦床在各個階段水文地質(zhì)勘查工作中容易出現(xiàn)的常見問題,探討解決的方法。
礦山勘查一般分為普查、詳查和勘探三個階段,在每個階段開展相應(yīng)的水文地質(zhì)工作。
普查階段,由于對礦體的基本認(rèn)識尚未明朗,實物工作量布置主要是圍繞查明礦體分布來設(shè)計,水文地質(zhì)工作只能借助現(xiàn)有的地質(zhì)設(shè)計工作量開展,這一個階段的主要任務(wù)是大致查明礦區(qū)的水工環(huán)地質(zhì)條件,規(guī)范要求的水文地質(zhì)工作主要包括小比例尺水文地質(zhì)測繪、鉆孔簡易水文地質(zhì)觀測、分層靜止水位觀測和取樣測試。
詳查階段,這一個階段的主要任務(wù)是基本查明礦區(qū)的水工環(huán)地質(zhì)條件,為礦床初步技術(shù)經(jīng)濟評價、礦山總體建設(shè)規(guī)劃和礦區(qū)勘探設(shè)計提供依據(jù)[2]。規(guī)范要求的水文地質(zhì)工作主要包括小比例尺水文地質(zhì)測繪、鉆孔簡易水文地質(zhì)觀測、抽水試驗和取樣測試。該階段一般情況下不會單獨設(shè)計水文地質(zhì)鉆孔,大多利用地質(zhì)鉆孔開展水文地質(zhì)資料收集工作。
勘探階段,這一個階段的主要任務(wù)是詳細(xì)查明礦區(qū)的水工環(huán)地質(zhì)條件,為礦床技術(shù)經(jīng)濟評價及礦山建設(shè)可行性研究和設(shè)計提供依據(jù)。規(guī)范要求的水文地質(zhì)工作主要包括大比例尺水文地質(zhì)測繪、鉆孔簡易水文地質(zhì)觀測、抽水試驗和取樣測試。該階段一般情況下會單獨設(shè)計1-2個水文地質(zhì)鉆孔進行抽水試驗,其他利用地質(zhì)鉆孔開展水文地質(zhì)資料收集工作。
在以裂隙充水為主的礦山,大家的普遍認(rèn)識是地下水不太發(fā)育,因而前期水文地質(zhì)不會受到太多的重視,所以在工作量投入和技術(shù)力量投入方面都一切從簡。
基于礦山水文地質(zhì)勘查工作的現(xiàn)狀,在普查階段水文地質(zhì)工作比較粗淺,工作量也很小,往往難于對礦區(qū)水文地質(zhì)條件進行系統(tǒng)分析,導(dǎo)致在后續(xù)階段的水文地質(zhì)工作設(shè)計和勘查時難于針對性地開展工作[3]?,F(xiàn)在以裂隙充水為主的礦床為例簡要分析水文地質(zhì)勘查中存在的幾個常見問題。
由于普查階段的水文地質(zhì)實物工作量較少,而且分布零星,資料收集也都是常規(guī)性基礎(chǔ)資料,而且普查工作設(shè)計階段有時沒有水文地質(zhì)人員參加,甚至有些實施方案中基本不涉及該方面的內(nèi)容,直接導(dǎo)致后續(xù)被動開展工作,只是根據(jù)規(guī)范中的指導(dǎo)意見開展簡單、不系統(tǒng)的資料收集工作,普查報告中的水文地質(zhì)章節(jié)往往是資料的簡單羅列,或者是強行拼湊,無法形成系統(tǒng)的分析總結(jié),也就不能對下一階段工作形成指導(dǎo)意見。
裂隙水的發(fā)育完全依托構(gòu)造裂隙而存在,地下水的賦存和運移均以裂隙為介質(zhì),構(gòu)造裂隙水往往沿斷裂形成帶狀裂隙含水帶,不同的斷裂水帶之間有的相互連通,有的各自封閉自成一體,如果工作不到位,或者沒有認(rèn)真分析總結(jié),往往會將幾個含水帶籠統(tǒng)歸并到一起,對礦區(qū)水文地質(zhì)條件形成模糊認(rèn)識[4]。導(dǎo)致后續(xù)的分析和預(yù)測缺乏依據(jù),甚至完全錯誤。
礦坑涌水量預(yù)測方法有多種,但大多是基于抽水試驗成果,而預(yù)測的前提是根據(jù)不同的含水層類型、邊界條件等諸多影響因素選擇合適的方法和公式來進行,基巖構(gòu)造裂隙含水層由于構(gòu)造復(fù)雜,含水帶之間的連通性和邊界條件比較復(fù)雜,不同預(yù)測方法的結(jié)果相去甚遠。在含水層邊界條件不明的情況下,根據(jù)抽水試驗成果簡單推算來籠統(tǒng)預(yù)測礦坑涌水量。
針對上述幾個常見的問題,本人根據(jù)個人所掌握的理論知識,結(jié)合實際工作經(jīng)驗,提出幾個相應(yīng)對策進行探討。
普查階段由于實物工作量投入少,很難開展系統(tǒng)的水文地質(zhì)工作。雖然《礦區(qū)水文地質(zhì)工程勘探規(guī)范》對本階段的要求是大致了解礦區(qū)水文地質(zhì)條件,但本階段工作對下一階段的工作開展具有非常實際的指導(dǎo)意義,如果沒有形成礦區(qū)水文地質(zhì)條件的整體概念,下一階段的工作設(shè)計很難具有針對性,因此,我們要摒棄對該階段水文地質(zhì)工作不夠重視的習(xí)慣,充分利用有限的工作量,達到最佳的效果。
3.1.1 認(rèn)真做好普查工作設(shè)計
在普查工作設(shè)計階段,認(rèn)真研究分析礦區(qū)周邊的區(qū)域地質(zhì)和區(qū)域水文地質(zhì)資料,了解礦區(qū)所處的區(qū)域水文地質(zhì)單元,根據(jù)區(qū)域資料預(yù)測礦區(qū)可能存在的含水構(gòu)造分布和埋藏條件,以便在工作設(shè)計時具有針對性。
3.1.2 加強過程中的分析
普查階段的一個主要工作就是鉆孔簡易水文地質(zhì)編錄,內(nèi)容包括巖性劃分、裂隙發(fā)育特征描述、簡易水文觀測等等,目前的普遍做法是找一個普通技術(shù)人員來完成,目的就是收集原始資料。如果在工作過程中能隨時對所收集的資料進行分析總結(jié),就能發(fā)現(xiàn)工作過程中存在的問題和重點,有目標(biāo)性地去獲取資料,這樣層層推進,可以有效避免在后面的工作中出現(xiàn)被動局面。
3.1.3 寫好普查階段工作小結(jié)
普查小結(jié)既是本階段的工作總結(jié),也是下一階段工作的基礎(chǔ)。本階段的成果資料是詳查階段工作實施方案的依據(jù),各項工作的布置、資料收集等方面都要根據(jù)本階段成果先預(yù)測,然后驗證,同時在工作精度方面得到加深。
在普查工作小結(jié)階段,必須綜合分析所取得的全部資料,將其融為一個整體,大膽假設(shè)并分析論證,最后形成結(jié)論,同時也要提出下一步的工作方向和建議,說明本階段工作不足之處,希望在下一階段得到加強等等內(nèi)容。
由于斷裂構(gòu)造帶和構(gòu)造裂隙是裂隙充水礦床的富水空間,因此,構(gòu)造研究是此類礦區(qū)水文地質(zhì)工作的重中之重。通過構(gòu)造分析研究,可以預(yù)測區(qū)內(nèi)的構(gòu)造裂隙的發(fā)育分布和埋藏情況,從而了解地下水的分布和埋藏條件,對查明礦區(qū)水文地質(zhì)條件有重要意義。
首先,要分析研究礦區(qū)所處區(qū)域構(gòu)造位置,了解礦區(qū)構(gòu)造應(yīng)力特點和主要構(gòu)造方向,從而綜合判斷斷裂構(gòu)造的力學(xué)性質(zhì)和導(dǎo)水特性,分析預(yù)測礦區(qū)可能存在的含水構(gòu)造。
其次,了解區(qū)內(nèi)構(gòu)造分期特征,查明各期構(gòu)造的相互切割關(guān)系,據(jù)此進一步分析推測斷裂含水帶的邊界條件,并在工作中有目標(biāo)地去開展驗證工作,包括工程量布置和工作過程中的分析論證。
通過構(gòu)造研究,能夠有目標(biāo)地去查明區(qū)內(nèi)的含水構(gòu)造及其邊界條件,為全面查明礦區(qū)水文地質(zhì)條件打下堅實的基礎(chǔ)。
礦山涌水量方法較多,有類比法、根據(jù)抽水試驗成果預(yù)測等等,各種方法均是建立在特定依據(jù)的基礎(chǔ)上開展,比如類比法,必須有一個條件類似礦山的詳細(xì)資料,然后進行類比預(yù)測,但礦山的相似度很難把握,所以精度也難于控制。精度比較好、同時也是相對科學(xué)的方法是通過抽水實驗成果進行預(yù)測,預(yù)測公式很多,每個公式都是建立在相應(yīng)的水文地質(zhì)模型的基礎(chǔ)上,一旦用錯了公式,結(jié)果相去甚遠,因此,首先要了解常用的預(yù)測方法有哪些,然后結(jié)合礦區(qū)的實際情況選擇適合本礦區(qū)的預(yù)測方法,最后預(yù)測方法選定后,在日常工作中就要圍繞涌水量預(yù)測收集所需要的相關(guān)資料,特別是含水層的水力性質(zhì)、賦存和埋藏條件,在裂隙水為主的礦區(qū),查明不同含水層的邊界,以及相鄰含水層之間的水力聯(lián)系、補徑排關(guān)系等,對建立預(yù)測模型、選擇預(yù)測公式至關(guān)重要。只有查明了礦區(qū)水文地質(zhì)條件,才能得出正確的預(yù)測結(jié)果。
水文地質(zhì)勘查是礦山勘查中一個重要的環(huán)節(jié),關(guān)系到礦山開采設(shè)計和開采安全。在水文地質(zhì)勘查中,根據(jù)不同礦區(qū)的水文地質(zhì)條件,選擇相應(yīng)的水文地質(zhì)勘查方法,可以有針對性地開展前期和野外工作,通過層層分析預(yù)測和不斷驗證得出結(jié)論,依據(jù)更加充分,結(jié)論正確性也得到加強。
本文簡單分析了水文地質(zhì)工作中常見的問題,其實很多問題都是由于在勘查初級階段重視程度不夠或者節(jié)約經(jīng)費等原因造成的。在進行對策探討時,著重在盡量少增加經(jīng)費的前提下,加強前期研究和理論分析,并在工作過程中不斷分析總結(jié),有目標(biāo)地開展工作和收集資料,特別是關(guān)鍵資料,達到事半功倍的效果。
由于個人理論水平有限,工作經(jīng)歷也不太豐富,文中內(nèi)容難免膚淺,僅供大家參考。礦區(qū)水文地質(zhì)工作是一項重要而復(fù)雜的工作,有許多的內(nèi)容需要不斷探索。探索無止境,在今后的工作中將繼續(xù)前行。