水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)條件是礦山開采的主要基礎(chǔ)技術(shù)條件,不但對礦山建設(shè)、開采和生產(chǎn)起重要控制作用,同樣對礦山生態(tài)修復(fù)的工程設(shè)計起著重要的限制作用。 一、微地貌及水文調(diào)查 (一)微地貌調(diào)查 礦區(qū)所處地貌單元多為二級或三級,要從地貌形態(tài)入手,調(diào)查礦區(qū)所處的原始微地貌類型,以及人工地貌特征。即調(diào)查礦山建構(gòu)筑物、采場等所處地貌形態(tài);調(diào)查礦業(yè)活動改造后的微地貌特征,如露采場、采空塌陷區(qū)、渣土堆場等典型的人工地貌。調(diào)查重點是尾礦庫、渣土堆場、生產(chǎn)生活區(qū)是否處于溝谷中,以及上游匯水區(qū)面積,溝內(nèi)松散沉積物分布等;對丘陵山地凹陷開采積水區(qū),要關(guān)注周邊微地貌特征,山體“寬度”等。微地貌調(diào)查一般以大比例尺地形圖為底圖開展。 (二)水文調(diào)查 礦區(qū)水文調(diào)查主要內(nèi)容有:通過周邊水系與水利設(shè)施調(diào)查,了解礦山生產(chǎn)生活用水水源、礦山外排水通道、可能受礦山影響的水體,如水庫、河流;當(dāng)生態(tài)修復(fù)模式為農(nóng)用地、林地時,則要了解可能的灌溉水源;通過最低侵蝕基準(zhǔn)面的調(diào)查,判定露采礦山的采場能否自然排水;通過訪問及現(xiàn)場調(diào)查,掌握凹陷開采區(qū)、塌陷區(qū)常年積水水位標(biāo)高、容積、以及與周邊水系連接等。 當(dāng)?shù)V區(qū)附近有流經(jīng)的河流時,需調(diào)查其水深、流量等水文參數(shù),以及河床的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、滲透系數(shù)等,判斷與礦區(qū)的水力聯(lián)系,對于季節(jié)性溪流,也需要調(diào)查其水文特征。還要調(diào)查礦區(qū)歷史最高洪水位標(biāo)高,分析礦區(qū)是否存有洪澇隱患等。 二、水文地質(zhì)條件調(diào)查 礦區(qū)水文地質(zhì)條件調(diào)查主要包括礦區(qū)氣象特征調(diào)查,礦山含水層、隔水層及其水文地質(zhì)特征調(diào)查,礦區(qū)構(gòu)造對水文地質(zhì)條件影響調(diào)查,礦區(qū)地下水的補徑排條件調(diào)查,含水巖組間水力聯(lián)系及礦床充水因素分析,以及礦坑涌水量預(yù)測等內(nèi)容。對于在生產(chǎn)礦山,要對照原勘探報告(采礦設(shè)計),補充必要的實地調(diào)查與核實,查明水文地質(zhì)條件的變化,分析其原因。 (一)氣象特征調(diào)查 通過收集氣象部門資料,可以了解礦區(qū)氣候、季風(fēng)、年平均氣溫、年平均降雨和年平均蒸發(fā)量等,還需重點了解極端氣溫、強降水歷史等災(zāi)害性天氣,并對強降雨條件下,礦區(qū)采場、尾礦庫、渣土堆場等敏感地點受災(zāi)風(fēng)險予以評估。 (二)含水巖組劃分及動態(tài)特征 根據(jù)以往勘查成果,需了解礦區(qū)地下水賦存與分布規(guī)律、含水巖組劃分(含水層、隔水層)、富水性和水質(zhì)特征;了解礦區(qū)地下水補給、徑流與排泄條件,以及開采狀態(tài)下的變化。 (三)礦山充水 通過勘探報告或采礦設(shè)計,了解礦山充水類型、充水等級、充水途徑;礦山疏干設(shè)施、疏干排水量、疏干漏斗特征,以及可能帶來的生態(tài)環(huán)境影響。礦山充水分為三種類型。 第一類以孔隙含水層充水為主的礦床,簡稱孔隙充水礦床。其礦床充水條件和礦坑涌水量的大小取決于充水巖層的顆粒成分、孔隙大小、膠結(jié)程度、埋藏條件及與地表水的水力聯(lián)系程度。 第二類以裂隙含水層充水為主的礦床,簡稱裂隙充水礦床,其礦床充水條件和礦坑涌水量的大小取決于充水巖層的裂隙發(fā)育程度,構(gòu)造復(fù)雜程度以及與地表水的水力聯(lián)系程度。 第三類以巖溶含水層充水為主的礦床,簡稱巖溶充水礦床。其礦床充水條件和礦坑涌水量的大小主要決定于充水巖層的巖溶發(fā)育程度及分布和埋藏條件、礦區(qū)的構(gòu)造復(fù)雜程度。 三、工程地質(zhì)條件調(diào)查 該項調(diào)查一方面是基于對以往礦山勘查資料收集與分析,另一方面是實地補充調(diào)查,對于在生產(chǎn)和關(guān)停礦山,后者尤其重要,直接關(guān)系到生態(tài)修復(fù)設(shè)計技術(shù)依據(jù)的可靠性。 (一)工程地質(zhì)巖組劃分 根據(jù)以往礦山勘查成果,即可掌握礦山巖土體劃分具體內(nèi)容,以及各工程地質(zhì)巖組的分布、物理力學(xué)參數(shù),以及與礦層之間的關(guān)系。 (二)巖石的結(jié)構(gòu)特征 具體劃分巖體的結(jié)構(gòu)類型時,主要考慮巖體的物理力學(xué)性質(zhì)(巖石的單軸抗壓強度等)、巖性組合與巖性變化、構(gòu)造變動的程度、應(yīng)力變形狀態(tài)、風(fēng)化作用的強度、幾何邊界條件(結(jié)構(gòu)面組數(shù)、間距和特征)以及地下水特征。礦區(qū)巖土體的結(jié)構(gòu)類型主要有散體結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、層狀和塊狀結(jié)構(gòu)。 根據(jù)《工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)》(GB50218—2014),巖體完整性及巖體質(zhì)量分級根據(jù)巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ確定。巖體完整性指標(biāo)Kv根據(jù)巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD值確定。根據(jù)BQ指標(biāo),將巖體分為5個基本質(zhì)量等級。在礦山生態(tài)修復(fù)工程設(shè)計中,依據(jù)確定的基本質(zhì)量等級,選用巖體物理力學(xué)參數(shù),確定地下工程巖體自穩(wěn)能力和地基巖體承載力。 褶皺和斷裂構(gòu)造對工程地質(zhì)條件最主要影響是巖體完整性遭到破壞,它與水力作用一起,使礦床工程地質(zhì)條件更趨于復(fù)雜。 (三)邊坡穩(wěn)定性調(diào)查 露天礦山開采形成露采邊坡,尤其是未按照設(shè)計開采的歷史礦山高陡邊坡,是礦山生態(tài)修復(fù)的重點和難點,生態(tài)修復(fù)設(shè)計前,都需要開展實地調(diào)查,調(diào)查內(nèi)容有: 1)微地貌形態(tài)及邊坡的幾何特征(坡高、坡角、臺階分布及空間幾何參數(shù));地層產(chǎn)狀,以及與坡向的組合關(guān)系(順向、逆向、斜向、正向)。 2)邊坡巖土的類型、巖土層結(jié)構(gòu)、工程特性。 3)巖體主要結(jié)構(gòu)面的類型、產(chǎn)狀、延展情況、閉合程度、充填狀況、組合關(guān)系,分析是否存在軟弱結(jié)構(gòu)面或者致滑塌結(jié)構(gòu)面。 4)調(diào)查是否存在滑坡、崩塌、泥石流等不良地質(zhì)作用,包括邊坡失穩(wěn)跡象的調(diào)查,如局部滑塌、樹木歪斜、渾水溢出等。 (四)硐室穩(wěn)定性調(diào)查 井工礦山在地下形成的井巷和采空區(qū)導(dǎo)致硐室圍巖破壞,是產(chǎn)生地面塌陷的根本原因。對硐室穩(wěn)定性進(jìn)行調(diào)查,是預(yù)測礦山土地塌陷時序的基礎(chǔ)。硐室穩(wěn)定性與圍巖的巖性、巖體結(jié)構(gòu)和構(gòu)造等自然因素有關(guān),也與采礦方式、采礦厚度、支護(hù)形式、頂板管理方式等人為因素有關(guān),硐室穩(wěn)定性還與充填方式和時間有關(guān)。 調(diào)查工作應(yīng)根據(jù)開采設(shè)計、長期監(jiān)測資料,并結(jié)合井下和地表變形展開。 四、環(huán)境地質(zhì)條件及礦山地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件調(diào)查重點是礦山地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查。一是調(diào)查礦區(qū)在建設(shè)前已經(jīng)存在的地質(zhì)災(zāi)害,如滑坡、崩塌、泥石流等;二是調(diào)查礦業(yè)活動引發(fā)的礦山地質(zhì)災(zāi)害或地質(zhì)災(zāi)害隱患,如露采場邊坡的滑坡與崩塌災(zāi)害,渣土堆場的泥石流隱患、采空上方的地裂縫和地表塌陷等。在實施礦山生態(tài)修復(fù)工程前,需查明礦山地質(zhì)災(zāi)害,并進(jìn)行專項設(shè)計與治理。 (一)崩塌調(diào)查 1.調(diào)查的主要內(nèi)容 1)崩塌區(qū)的地形地貌及崩塌類型、規(guī)模、范圍,崩塌體的大小和崩落方向。 2)崩塌區(qū)巖體的巖性特征、風(fēng)化程度和水的活動情況。 3)崩塌區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造,巖體結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、組合關(guān)系、閉合程度、力學(xué)屬性、延展及貫穿特征。 4)危巖體分布、形態(tài)、規(guī)模,巖土性質(zhì)、結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)面發(fā)育、貫通及組合情況。 5)氣象(重點是大氣降水)、水文、地震情況。 6)崩塌前的跡象及崩塌區(qū)地貌、巖性、構(gòu)造、降雨、地震、溫差變化等自然因素和采礦、爆破、切坡等人類活動對崩塌的影響。 7)崩塌災(zāi)情及當(dāng)?shù)胤乐伪浪慕?jīng)驗。 8)崩塌(危巖)調(diào)查時宜填寫調(diào)查表。對崩塌的重點部位應(yīng)進(jìn)行拍照、錄像或繪制素描圖。 2.工程地質(zhì)測繪 1)測繪范圍包括崩塌體和周邊相關(guān)區(qū)域,平面圖比例尺為1:500~1:2000;剖面圖為1:100~1:1000,如危巖體體積較小,宜采取更大的比例尺。 2)對主要的裂隙或節(jié)理進(jìn)行測繪,測量其產(chǎn)狀、裂隙面特征(長、寬、充填物、延展情況等)。 3.勘探與巖土試驗 崩塌勘探方法以剝土、探槽、探井等山地工程為主,輔以適量的物探和鉆探驗證。物探適用方法主要是彈性波法,以探測裂隙的延伸和連接情況。巖土試驗主要是崩塌體巖土和裂隙面的抗剪強度試驗。 (二)滑坡調(diào)查 1.調(diào)查的主要內(nèi)容 1)滑坡地形地貌特征,包括滑坡所處的地貌部位、斜坡形態(tài)、坡度、相對高度、溝谷發(fā)育、植被情況等。 2)滑坡及其周邊的地質(zhì)結(jié)構(gòu),包括巖土體的類型、工程地質(zhì)特性、軟硬巖的組合、軟弱夾層的厚度及分布。 3)滑坡要素及邊界特征,包括滑動體的長度、寬度、厚度、巖土體組成及結(jié)構(gòu)、松動破碎及含泥含水情況等;滑坡壁、滑坡平臺、滑坡舌、滑坡裂縫、滑坡鼓丘等微地貌形態(tài);前緣臨空面及剪出情況,初步判定滑坡體的滑帶(面)部位及主滑方向,圈定滑坡周界。 4)滑坡變形活動特征,訪問調(diào)查滑坡的發(fā)生時間、發(fā)展過程及穩(wěn)定狀態(tài)。 5)滑體內(nèi)外樹木、建筑物、水渠、道路、墳?zāi)沟茸冃挝灰萍熬?、水塘滲漏或干枯等現(xiàn)象。 6)滑帶水和地下水的分布,泉水出露地點及流量,地表水、濕地分布及變遷情況。 7)滑坡誘發(fā)因素,包括降雨、地震、洪水、坡后加載、工程切坡、礦山采掘、爆破震動等自然及人為因素。 8)滑坡危害及災(zāi)情,當(dāng)?shù)鼗抡蔚拇胧┖徒?jīng)驗。 9)滑坡調(diào)查時宜填寫調(diào)查表,對滑坡的重點部位應(yīng)進(jìn)行拍照、錄像或繪制素描。 2.工程地質(zhì)測繪 1)測繪的范圍:后緣壁至前緣剪出口,外延至可能影響的范圍。 2)截排水工程可能布置的位置。 3)地形地貌測繪的內(nèi)容:宏觀地形地貌、微觀地形地貌。 4)巖土體工程地質(zhì)測繪內(nèi)容:周邊地層、滑床巖土體結(jié)構(gòu)、各類結(jié)構(gòu)面特征及產(chǎn)狀、滑體結(jié)構(gòu)特征及組合、滑帶層位及巖性。 5)滑坡地裂縫測繪內(nèi)容:地裂縫分布、長度、寬度、形狀、力學(xué)性質(zhì)及組合;地裂縫與對應(yīng)建筑物開裂的關(guān)系;地裂縫與滑坡下滑力的關(guān)系。 6)滑坡體上植被調(diào)查(植物的形狀、物種)。 7)水文地質(zhì)調(diào)查(地表水入滲、沖刷、積水、下降泉等)。 8)人類工程活動對滑坡的作用(如切坡、附加荷載、采礦、爆破等)。 9)測繪比例尺:平面圖一般為1:200~1:500;剖面圖為1:20~1:100。 3.勘探與巖土試驗 1)剖面數(shù):大、中型滑坡三條剖面,小型一般一主一輔;勘探點、線距離視地質(zhì)條件復(fù)雜程度而定,主勘探線線間距為簡單地區(qū)縱向間距60~100m,橫向60~100m。復(fù)雜地區(qū)縱向間距40~80m,橫向40~80m。主勘探線點間距為簡單地區(qū)縱向間距60~100m,橫向60~100m;復(fù)雜地區(qū)縱向間距40~80m,橫向40~80m。輔助勘探線適當(dāng)放大間距??碧骄€要從滑坡的剪出口,經(jīng)主滑段到滑坡后緣的穩(wěn)定段。 2)勘探點由鉆孔、槽井探、物探構(gòu)成,主勘探線勘探點為鉆孔、槽井探點。 3)勘探深度:進(jìn)入滑床3~5m;設(shè)計有抗滑樁、錨索的深度大于滑坡體厚度1/2,并且不小于5m。 4)采樣:應(yīng)取滑帶與滑坡體巖土試樣,測試項目為物理、水理與力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)(黏聚力和內(nèi)摩擦角)。盡量取原狀樣,當(dāng)無法取得時,可取保持天然含水量的擾動土樣進(jìn)行重塑樣試驗。每個工程地質(zhì)層不少于6組樣。 5)勘探點位置原則:布置在勘探線上;有利于控制滑坡體縱向厚度變化;可能設(shè)計治理工程的部位,如抗滑樁;兼顧采樣和現(xiàn)場試驗、監(jiān)測點的布設(shè)。 (三)泥石流調(diào)查 1.調(diào)查的主要內(nèi)容 1)溝谷區(qū)暴雨強度、一次最大降雨量,冰雪融化和雨洪最大流量,地下水對泥石流形成的影響。 2)溝谷區(qū)地層巖性,地質(zhì)構(gòu)造,崩塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象,松散堆積物的分布、物質(zhì)組成和儲量。 3)溝谷的地形地貌特征,包括溝谷的發(fā)育程度、切割情況和溝床彎曲堵塞、粗糙程度,縱坡坡度;劃分泥石流的形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū),圈繪整個溝谷的匯水面積。 4)形成區(qū)的水源類型、水量、匯水條件、山坡坡度,巖土性質(zhì)及風(fēng)化松散程度;斷裂、滑坡、崩塌、巖堆等不良地質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)育情況及可能形成泥石流固體物質(zhì)的分布范圍、儲量。 5)流通區(qū)的溝床縱坡坡度、跌水、急灣等特征;溝床兩側(cè)山坡坡度、穩(wěn)定程度,溝床的沖淤變化和泥石流的痕跡。 6)堆積區(qū)堆積扇的分布范圍,表面形態(tài),縱坡,植被,溝道變遷和沖淤情況;堆積物的性質(zhì)、層次、厚度,一般粒徑及最大粒徑以及分布規(guī)律;堆積扇的形成歷史、堆積速度和一次最大堆積量。 7)歷次泥石流的發(fā)生時間、頻率、規(guī)模、形成過程、歷時、流體性質(zhì)、暴發(fā)前的降雨情況和暴發(fā)后產(chǎn)生的災(zāi)害情況。 8)當(dāng)?shù)胤乐文嗍鞯拇胧┖徒?jīng)驗。 9)礦山棄渣土堆場的位置、截排水措施、擋土措施、堆場穩(wěn)定性等;礦山工程切坡、砍伐森林等人類活動情況。 10)尾礦庫防滲、防洪措施;尾礦庫的壩基和壩體穩(wěn)定性。 對于礦山泥石流調(diào)查,后兩項是重點。 2.工程地質(zhì)測繪 對全流域及溝口以下可能受泥石流影響的地段,調(diào)繪與泥石流形成和活動有關(guān)的地質(zhì)地貌要素,編制相應(yīng)的地貌圖與地質(zhì)圖,填繪縱斷面與橫斷面圖。小流域平面圖比例尺為1:10000左右,分區(qū)平面圖比例尺為1:500~1:5000;縱剖面圖比例尺1:500~1:2000;橫向斷面圖比例尺1:200~1:500。測繪方法以沿溝谷追索、實測和填繪剖面為主。工程治理區(qū)實測剖面至少按一縱三橫控制。對于可能形成礦山泥石流的不穩(wěn)定堆場和尾礦庫的測繪,要圍繞其周邊,尤其是“下游”區(qū)域展開。 3.勘探與實驗 勘探工程主要布置在泥石流堆積區(qū)和可能采取防治工程的地段??碧焦こ桃糟@探為主,輔以物探和坑(槽)探等輕型山地工程。防治工程場址主勘探線鉆孔的孔距應(yīng)能控制溝槽起伏和基巖面,間距一般30~50m。當(dāng)松散堆積物很厚時,孔深應(yīng)該是設(shè)計治理工程最大高度的0.5~1.5倍;基巖埋深淺,孔深應(yīng)進(jìn)入基巖微風(fēng)化層。物探工作作為鉆探的補充和驗證外,在施工條件差、難以布置或不必布置鉆探工程的泥石流物源區(qū),可布置1~2條物探剖面,對松散層的巖性、厚度、分層、基巖面深度及起伏進(jìn)行推斷。結(jié)合鉆探和物探,在重點地段布置一定深度的坑探或槽探,揭露泥石流在物源區(qū)、流通區(qū)、堆積區(qū)物質(zhì)沉積規(guī)律和粒度級配變化;了解松散層巖性、結(jié)構(gòu)、厚度和基巖巖性、結(jié)構(gòu)、風(fēng)化程度及節(jié)理裂隙發(fā)育狀況?,F(xiàn)場采集具有代表性原狀巖、土樣品,獲取巖土體物理力學(xué)參數(shù)。視需要,進(jìn)行松散層地下水抽水試驗或注水試驗,采取水樣。進(jìn)行水質(zhì)簡分析和侵蝕性二氧化碳分析。 (四)礦山巖溶塌陷調(diào)查 礦山巖溶塌陷調(diào)查與評價的主要內(nèi)容是: 1)收集分析礦區(qū)內(nèi)已有的地質(zhì)、水文地質(zhì)等資料,掌握巖溶發(fā)育程度、分布規(guī)律及巖溶水環(huán)境條件。 2)調(diào)查礦山疏干排水漏斗范圍,以及巖溶塌陷的發(fā)生時間、分布、形態(tài)、規(guī)模、密度等。 3)地下水與地表水的水力聯(lián)系及其動態(tài)變化。 4)碳酸鹽巖上覆第四系土體的類型、厚度及其工程地質(zhì)性質(zhì)。 5)巖溶塌陷的誘發(fā)原因。 6)地表工程設(shè)施等的破壞損失情況,當(dāng)?shù)胤乐嗡莸拇胧┖徒?jīng)驗。 7)分析巖溶塌陷的形成條件、分布發(fā)育特征、誘發(fā)因素、發(fā)生發(fā)展趨勢及危害程度。 8)根據(jù)巖溶塌陷發(fā)育程度及其危害程度,對其現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢進(jìn)行評估,針對性地制定防治措施。 (五)采空塌陷調(diào)查 采空塌陷調(diào)查與評價的主要內(nèi)容是: 1)礦層的種類、分布、層數(shù)、厚度、深度等特征,開采層頂?shù)装宓膸r性、結(jié)構(gòu)等。 2)礦山開采歷史、采深、采厚、開采方式、頂板管理方法、回采率、開發(fā)現(xiàn)狀及規(guī)劃等;了解采礦巷道的布置、形態(tài)、大小、埋藏深度。 3)采空區(qū)的空間展布和范圍,塌落、密實程度、空隙和積水等。 4)地表變形破壞特征,包括地表塌陷坑、伴生裂縫、臺階等的位置、形狀、規(guī)模、深度、延伸方向,地表移動盆地特征及影響范圍;分析其與采空區(qū)、開采邊界、工作面推進(jìn)方向等的關(guān)系。 5)采空區(qū)附近的抽、排水情況及其對采空區(qū)穩(wěn)定的影響。 6)采空塌陷的歷史,原計算或預(yù)計塌陷量、現(xiàn)狀塌陷量、剩余塌陷量等,對工程設(shè)施、農(nóng)田等危害和損失情況,以及當(dāng)?shù)胤乐嗡莸拇胧?/p> 7)分析采空塌陷形成的地質(zhì)條件和采礦條件,地表移動變形特點,可能的塌陷范圍及危害性。 8)進(jìn)行采空地面塌陷穩(wěn)定性評價(采用開采條件分析法、采深采厚比等方法),針對性地制定防治措施。 當(dāng)井采礦山上覆有欠固結(jié)、半固結(jié)土層分部時,疏干排水還會導(dǎo)致地面沉降災(zāi)害,則需開展壓縮層、疏干漏斗等調(diào)查與評價。 |
|