尹建波，魏月

（山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局八〇一水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)，濟(jì)南250014）

1 引言

礦山工程項(xiàng)目實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中的開(kāi)挖深度較小， 同時(shí)目前關(guān)于水文情況的研究較少。 水文問(wèn)題會(huì)作用于礦山工程，對(duì)礦山工程的建設(shè)和運(yùn)行產(chǎn)生消極影響， 然而相關(guān)報(bào)道沒(méi)有引起礦山工程師們的重視。 目前，隨著礦山工程逐漸發(fā)展起來(lái)，開(kāi)挖深度逐漸增加，隨之而來(lái)的水文問(wèn)題也愈發(fā)嚴(yán)重[1]。因此，礦山工程建設(shè)過(guò)程中需對(duì)水文地質(zhì)勘察引起關(guān)注， 確保在工程施工和后續(xù)使用過(guò)程中的安全性。 基于以上分析，研究介紹礦山工程建設(shè)中水文地質(zhì)勘察的現(xiàn)狀，同時(shí)針對(duì)具體的問(wèn)題，通過(guò)有效分析方法提出了礦山工程建設(shè)過(guò)程中的針對(duì)性策略，以此確保礦山工程的有序發(fā)展。

2 礦山工程建設(shè)中水文地質(zhì)勘察的危害因素及鉆探技術(shù)

2.1 礦山工程建設(shè)中水文地質(zhì)勘察的危害因素

礦山工程中水文地質(zhì)勘察具有以下作用：其一，保護(hù)礦山工程周邊的環(huán)境，關(guān)注生態(tài)環(huán)境的動(dòng)態(tài)平衡；其二，提高礦山地質(zhì)勘察的準(zhǔn)確度。 礦山工程建設(shè)中水文地質(zhì)勘察的危害因素包括地下水水壓、地下水的升降、潛水位的變化、地下水的水質(zhì)。 礦山工程在正式施工前需積極開(kāi)展地質(zhì)勘察工作，全面認(rèn)識(shí)施工地區(qū)的實(shí)際地質(zhì)情況， 綜合分析影響水文地質(zhì)的相關(guān)因素。 地下水水壓在正常情況下均具有一定的穩(wěn)定性，但在實(shí)際礦山開(kāi)采過(guò)程中，地下水的水壓會(huì)被施工因素干擾，進(jìn)而導(dǎo)致地下水水壓失去平衡， 導(dǎo)致礦山工程的施工進(jìn)度受到影響，降低施工效率，更為嚴(yán)重的是，地下水的水壓會(huì)破壞地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。圖1 是地下水的組成情況。地下水可視為包括承壓區(qū)這一區(qū)域。 假如地下水的水壓出現(xiàn)失衡現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致基坑結(jié)構(gòu)受到破壞，進(jìn)而無(wú)法保證礦山工程滿足要求[2]。 礦山工程建設(shè)中，地質(zhì)勘查需了解地下水的水壓情況，通過(guò)合理的處理方式和方法解決地下水水壓失衡現(xiàn)象， 進(jìn)而有效促進(jìn)礦山工程的順利開(kāi)展，影響礦山工程質(zhì)量。

圖1 礦山工程地下水的組成情況

礦山工程地下水位的上升或下降將會(huì)影響礦山工程的穩(wěn)定性，進(jìn)而無(wú)法保證礦山工程的安全性。 當(dāng)?shù)叵滤乃簧仙龝r(shí)，則土壤結(jié)構(gòu)中會(huì)滲透入大量的水，導(dǎo)致水含量逐漸升高，造成土壤軟化等問(wèn)題。 當(dāng)出現(xiàn)土壤軟化等問(wèn)題后，土壤的承載力將大幅度下降，導(dǎo)致礦山工程的地基結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變動(dòng)，進(jìn)而直接影響地基結(jié)構(gòu)的安全性， 這會(huì)對(duì)礦山工程的質(zhì)量產(chǎn)生明顯作用。 嚴(yán)重情況下，礦山工程將面臨坍塌風(fēng)險(xiǎn)，以及人員受傷或者死亡等情況，進(jìn)而給國(guó)家和個(gè)人造成不可估量的損失。

潛水位的變化大多數(shù)是由地下水水壓的穩(wěn)定性失衡導(dǎo)致的，地下水壓會(huì)直接影響基坑的承載能力。 地下水的壓力將對(duì)基坑的承載能力產(chǎn)生影響，這會(huì)導(dǎo)致基坑的穩(wěn)定性失衡，也會(huì)危及地質(zhì)結(jié)構(gòu)的安全性。 假如地下水的水壓超過(guò)一定的限值，則礦山工程還將出現(xiàn)地面下沉的問(wèn)題。 礦山工程的項(xiàng)目確定方案還依賴于潛水等水位線圖，目前，水資源存在著大量的污染現(xiàn)象，正常情況下地下水的水質(zhì)質(zhì)量較高，在這種情況下，礦山工程的質(zhì)量不會(huì)受到影響。 在人為因素的情況下，地下水污染情況日益嚴(yán)峻，地下水中富含大量的有害物質(zhì)。 其中，影響最為惡劣的因素為酸雨， 這不僅會(huì)污染人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境，同時(shí)還會(huì)對(duì)礦山工程的建設(shè)質(zhì)量產(chǎn)生影響。

2.2 礦山工程水文地質(zhì)勘察的鉆探技術(shù)及評(píng)價(jià)

在制訂地質(zhì)鉆探技術(shù)的具體方案時(shí)， 責(zé)任負(fù)責(zé)人需綜合各方面的因素考慮，如地質(zhì)勘察技術(shù)應(yīng)用的可行性、成本、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，人工操作的難易程度、人身安全等，以此確?？辈旆桨冈O(shè)計(jì)的合理性和有效性。 鉆探技術(shù)包括反復(fù)循環(huán)鉆探技術(shù)、孔錘鉆探技術(shù)、繩索取芯技術(shù)。 反復(fù)循環(huán)鉆探技術(shù)包括水利反循環(huán)鉆探和空氣反循環(huán)鉆探兩種，本研究具體介紹前者。 該技術(shù)使用的介質(zhì)通過(guò)鉆桿完成傳遞過(guò)程， 在鉆頭的協(xié)同配合過(guò)程中獲得巖芯，再將其傳送到孔口。 孔錘鉆探技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是有效提升實(shí)際鉆進(jìn)效率，且大幅降低鉆孔成本。 鉆探開(kāi)采技術(shù)淺井和施工深槽的確定標(biāo)準(zhǔn)為單位面積下整體地質(zhì)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，礦床的確定依據(jù)需保障經(jīng)濟(jì)性和開(kāi)采技術(shù)的可行性。 鉆探作業(yè)前技術(shù)人員需精密測(cè)量位置，使其在合理誤差范圍內(nèi)。 陸域高程測(cè)量誤差范圍為-0.1～0.1 m， 陸域水平精度測(cè)量誤差為-0.1～0.1 m；水域高程測(cè)量誤差區(qū)間為-0.1～0.1 m，水平精度誤差取值區(qū)間為-0.5～0.5 m。 鉆井深度控制在5～8 m，實(shí)際鉆孔深度需在設(shè)計(jì)孔深10 cm 以內(nèi)。 在正式開(kāi)始施工前，礦山工程建設(shè)負(fù)責(zé)人需安排相關(guān)人員對(duì)地下水的滲透性進(jìn)行全方位的檢測(cè)，大致能獲取地下水的具體狀況。 在實(shí)際水文地質(zhì)勘察過(guò)程中，責(zé)任負(fù)責(zé)人需提升監(jiān)督檢查力度，同時(shí)解決水文地質(zhì)勘察過(guò)程中所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。 礦山工程地質(zhì)勘察人員的相關(guān)工作需參考施工工藝及流程， 監(jiān)理人員需運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)化的流程開(kāi)展工作，進(jìn)而確保各項(xiàng)工作的順利開(kāi)展[3]。 礦山工程水文地質(zhì)勘察鉆探技術(shù)的評(píng)價(jià)體系如圖2 所示。

圖2 礦山工程水文地質(zhì)勘察鉆探技術(shù)的評(píng)價(jià)體系

在礦山工程建設(shè)中應(yīng)用水文地質(zhì)勘察鉆探技術(shù)后， 研究需構(gòu)建水文地質(zhì)評(píng)價(jià)體系對(duì)實(shí)際應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行評(píng)估。 評(píng)價(jià)體系主要包括5 個(gè)層面。

其一，整體分析地下水對(duì)巖土和地質(zhì)等要素的影響，同時(shí)了解不良影響可能造成的危害，并據(jù)此提出干預(yù)性的處理措施。

其二， 依據(jù)礦山工程的實(shí)際地質(zhì)狀況完善水文地質(zhì)勘查工作，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、報(bào)刊等方式收集并整理相關(guān)數(shù)據(jù)，以此分析勘察結(jié)果。

其三，分析不同季節(jié)環(huán)境下地下水的變化規(guī)律，進(jìn)而判斷今后地下水的狀況。

其四，結(jié)合地下水的水文現(xiàn)狀，全面評(píng)估地下水的危害。假如水文情況會(huì)對(duì)鋼筋結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響，則需視情況對(duì)工程進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，進(jìn)而確保礦山工程建設(shè)的安全性。

其五，確定相關(guān)人員的職責(zé)，健全評(píng)價(jià)體系機(jī)制。礦山工程水文地質(zhì)勘查工作人員需強(qiáng)化自身的管理意識(shí)，深化對(duì)水文地質(zhì)重要性的認(rèn)識(shí)。 對(duì)于在工作中表現(xiàn)較差的員工，需建立懲罰機(jī)制對(duì)其進(jìn)行處罰；反之，則通過(guò)獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制對(duì)其加以獎(jiǎng)勵(lì)。 同時(shí)，水文地質(zhì)勘查工作中需采取追責(zé)機(jī)制，將每項(xiàng)工作的具體內(nèi)容分配給不同人員。 假如相關(guān)責(zé)任人沒(méi)有做好相關(guān)的工作，則在后期工作中需提升他們的學(xué)習(xí)能力、工作能力、業(yè)務(wù)水平。

3 礦山工程水文地質(zhì)勘察的實(shí)際應(yīng)用效果

研究將結(jié)合小上峪石灰石礦綠色礦山資源的現(xiàn)狀及水文地質(zhì)勘察結(jié)果，對(duì)礦山工程水文地質(zhì)勘察措施的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行分析。 評(píng)價(jià)內(nèi)容主要包括水文重要參數(shù)、生態(tài)環(huán)境指標(biāo)、鉆探定位精準(zhǔn)性。

小上峪石灰石礦山工程監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置依據(jù)環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，考慮環(huán)境影響的范圍和礦山開(kāi)采的特點(diǎn)，且這些監(jiān)測(cè)點(diǎn)具有可靠性、先進(jìn)性、科學(xué)性等特性，總共布置4 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。 在對(duì)礦山工程的地下水位和潛水位進(jìn)行合理控制后，小上峪石灰石礦山工程中監(jiān)測(cè)點(diǎn)1～4 的一年四季給水度、 滲透系數(shù)、導(dǎo)水系數(shù)、越流系數(shù)、水動(dòng)力彌散系數(shù)、貯水率均在合理范圍內(nèi)，數(shù)值均在0.6～0.8 之間。 監(jiān)測(cè)點(diǎn)3 的給水度和滲透系數(shù)最高，數(shù)值為0.71 和0.78。監(jiān)測(cè)點(diǎn)2 和監(jiān)測(cè)點(diǎn)3 的導(dǎo)水系數(shù)相同，且比其余兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位高，數(shù)值為0.79。 監(jiān)測(cè)點(diǎn)4 的越流系數(shù)、 水動(dòng)力彌散系數(shù)、 貯水率均比其余3 個(gè)點(diǎn)位的數(shù)值更高，數(shù)值分別為0.7、0.76、0.73。 其中，監(jiān)測(cè)點(diǎn)1 的6個(gè)水質(zhì)參數(shù)均比其余3 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)值更小， 這可能是因?yàn)楸O(jiān)測(cè)點(diǎn)1 附近礦山資源豐富， 而其余3 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)附近的礦產(chǎn)資源較為稀缺，這點(diǎn)和實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果相符。因此，該礦山工程的地下水狀況能滿足實(shí)際水文勘察工作的要求。圖3 是3 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)地下水水質(zhì)參數(shù)情況。

圖3 4 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)地下水水質(zhì)參數(shù)情況

在小上峪石灰石礦山工程中實(shí)施環(huán)境污染綜合治理技術(shù)后，對(duì)于生態(tài)環(huán)境指標(biāo)而言，重金屬離子濃度、氮氧化物濃度、二氧化硫濃度、顆粒濃度、一氧化碳、臭氧、光化學(xué)氧化劑、硫酸及硫酸鹽氣溶膠、硝酸及硝酸鹽氣溶膠、活性中間物均符合2022 年國(guó)家礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

對(duì)比傳統(tǒng)鉆探技術(shù)， 先進(jìn)鉆探技術(shù)對(duì)于礦山資源有更為精準(zhǔn)的定位。 隨著礦藏資源深度的增加，兩種鉆探技術(shù)的定位偏差均隨之增加，且隨著地礦資源的豐富程度而逐漸增加。 但先進(jìn)鉆探技術(shù)的定位偏差最大值約為50 m， 而傳統(tǒng)鉆探技術(shù)的定位偏差可達(dá)到100 m。 總體來(lái)說(shuō)，先進(jìn)鉆探技術(shù)的定位精度對(duì)比于傳統(tǒng)鉆探技術(shù)提高了近70%?？紤]到經(jīng)濟(jì)成本，先進(jìn)鉆探技術(shù)所用到設(shè)備價(jià)格雖然比傳統(tǒng)設(shè)備的費(fèi)用更為昂貴，但后期維護(hù)周期更長(zhǎng)，且施工周期更短，因此，總體具有極強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。 對(duì)于不同鉆探技術(shù)下的水理化性質(zhì)而言，兩種不同技術(shù)的水理化性質(zhì)檢測(cè)結(jié)果顯示，水溫、溶解氧、電導(dǎo)率、酸堿度、濁度、氨氮、硝酸鹽和礦物質(zhì)等地下水理性質(zhì)存在較大的區(qū)別。 在對(duì)小上峪石灰石礦綠色礦山工程應(yīng)用實(shí)施先進(jìn)鉆探技術(shù)和綜合治理技術(shù)后，礦山工程的地下水水質(zhì)更優(yōu)，且對(duì)人體有害的化學(xué)物質(zhì)相比傳統(tǒng)治理技術(shù)顯著更少， 為礦山工程的順利開(kāi)展提供了可能。

4 結(jié)論

礦山工程在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中極其關(guān)注水文地質(zhì)勘察工作。 水文地質(zhì)情況的全面分析可避免其對(duì)礦山工程產(chǎn)生不良作用。 依據(jù)現(xiàn)階段水文地質(zhì)的消極作用，本文總結(jié)了地下水水壓、地下水水位、潛水水位等危害，同時(shí)針對(duì)具體的問(wèn)題提出了解決措施，并將其應(yīng)用于實(shí)際案例以分析應(yīng)用效果。 結(jié)果表明，應(yīng)用礦山工程水文地質(zhì)勘察措施后，地下水水文參數(shù)在合理數(shù)值內(nèi)， 且探礦技術(shù)相比較于常規(guī)鉆探技術(shù)具有更加精準(zhǔn)的定位。 研究構(gòu)建的礦山工程水文地質(zhì)勘察的應(yīng)對(duì)措施能阻止地下水水文地質(zhì)條件對(duì)工程產(chǎn)生的不良作用， 促進(jìn)礦山工程安全有效的正常運(yùn)行。