廣東省陽東縣北慣鎮響水山礦泉水開采地質環境影響預測

摘 要：通過對廣東省陽東縣北慣鎮響水山礦泉水礦區地質環境現狀的調查，分析地質環境條件，結合已發地質災害類型、規模、危害程度，預測礦泉水開采可能引起的地質環境條件的改變和可能引發的地質災害，并提出防治對策。

關鍵詞：礦泉水開采 地質環境 地質災害 影響 預測

中圖分類號：X37 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（a）-0104-02

廣東省陽東縣北慣鎮響水山礦泉水礦區位于北慣鎮西北方向的響水山東南部，距北慣鎮約1.2 km，距陽東縣城約10 km。礦區為小山丘，北面約800 m處有廣湛高速公路通過，南部約500 m處有325國道通過，礦區交通方便。2004年通過鉆探查明有可供開采利用的飲用天然低鈉偏硅酸礦泉水，礦泉水水溫、水位、水量穩定，C級允許開采水量為90 m3/d，現已建成小型礦泉水礦山，日抽取地下礦泉水為90 m3/d。

1 地質環境條件

1.1 自然地理

響水山礦泉水礦區屬低丘陵地貌，地形北、東、西部三面高，南部低，海撥最高28.27 m，最低為5.71，最大相對高差為 22.56 m，地形坡度0°～9°。生產場地平整后的地面高程為14.30～15.40 m，相對高差為1.10 m。屬亞熱帶季風氣候，多年平均氣溫22.8 ℃，多年平均降雨量2473 mm。礦區遠離河流和山塘、水庫，地形條件有利于自然排水。氣象災害主要有臺風和暴雨。

1.2 地層

地層分布僅有第四系，下伏為大面積花崗巖。第四系（Q）又分為殘積、沖洪積、沖積和少量人工堆積層。第四系殘積層（Qel）主要分布在水源地山丘地表，由燕山三期黑云母花崗巖風化殘積而成。巖性為砂質粘土和少量礫質粘土，與下伏母巖巖性關系密切，與基巖接觸呈漸變關系，厚度不穩定，2～30 m不等。第四系沖洪積層（Qapl）主要分布于水源地山丘的山前沖洪積平原一帶，第四系沖積層（Qal）礦區內無分布，人工堆積層（Qml）小面積分布在當地村莊、河堤、渠堤一帶。

1.3 巖漿巖

礦區及外圍分布巖漿巖為燕山三期黑云母花崗巖（γ52（3）），以大型巖基產出，呈中粗粒斑狀、似斑狀結構，礦物成分含量：鉀長石40%～50%，斜長石10%～35%，石英20%～28%，黑云母2%～5%，斑晶成分以鉀長石為主。化學成分平均含量：SiO2 72.25%，Al2O3 13.7%，Na2O 2.9%，K2O 4.52%。

1.4 地質構造

本區位于恩平-新豐深斷裂帶南西段西斷裂束之蒼城-海陵斷裂的北西側。斷裂帶總體走向40°，呈舒緩波狀延伸，是加里東運動以來多期次活動的深斷裂帶，至今仍有活動跡象。礦區及外圍分布有近南北向鄭屋寨斷裂（F1）、北東向東鶯林場斷裂（F2）、北西向鑼鼓山斷裂（F3）等三條斷裂，規模均較小，未見新構造活動跡象。其中，東鶯林場斷裂（F2）從礦泉水源地北西面ZK1礦泉水井旁側通過，長度大于3 km，大部分被花崗巖風化殘積土所覆蓋，為礦泉水主要來源段，有利于礦泉水的富集和開采。

2 礦泉水水源地水文地質條件

礦區分布有松散巖類孔隙水和塊狀花崗巖裂隙水兩種類型，松散巖類孔隙水水量貧乏～中等，塊狀花崗巖裂隙水富水性不均，總體水量中等。松散巖類孔隙水動態不穩定，水位、水量和水質受季節性變化，變化幅度大；塊狀花崗巖裂隙水水位、水量、水質和水溫較穩定，季節性變化幅度小。

礦泉水主要賦存于F2斷裂帶之中，主要補給來源于外圍西南部nFRiHCPOcGy+CyVAeoXk6A==的陽東縣東岸嶺山區，同時可接受在礦區一帶第四系殘積層中部分地下水的補給。根據三次不同季節抽水試驗，水位降深為30.85～32.08 m，單井涌水量為91.2～95.9 m3/d，平均為 93.5 m3/d。經采用穩定流方法計算，礦泉水井降深值為30.85 m時，降落漏斗最大影響半徑為160 m。經長時間抽水后，一旦停止抽水，半小時內抽水井水位即恢復到原靜水位的95.3%，說明抽水過程中形成的降落漏斗范圍很小，仍未達到計算降落漏斗的理論影響半徑值，顯示該礦泉水仍存在增加允許開采量的可能性。

3 地質災害危險性預測

3.1 已發地質災害類型及特征

根據野外實地調查，響水山礦泉水礦區原有的小山丘之中，場地平整已削高填低，造成場地土體裸露和局部人工邊坡，但人工開挖邊坡高度小于5 m，礦泉水廠場地大部分為挖方地基，人工填土地基范圍小，填土層厚度僅0.50～3.50 m，自然斜坡和人工邊坡穩定性較好，未見崩塌、滑坡、地面沉降等地質災害。

3.2 地質災害預測

根據響水山礦泉水開采設計方式和礦泉水廠工程建設方案，結合礦泉水源地的地質環境條件，深部礦泉水開采可能引起地下水位下降、礦泉水質污染；地面礦泉水廠建設，可能引發地基不均勻沉降、邊坡失穩等地質環境問題和地質災害。

（1）地下水位下降，由于采用鉆井和地下深部取水的方式，礦泉水開采的過程即為抽取地下水的過程，長期抽取深部地下水，將在礦區及其附近一定范圍內形成地下水降落漏斗。根據礦泉水的來源和含水層（主要指F2斷裂帶）的分布及走向，預測礦泉水井開采后，可能形成的降落漏斗主要沿著F2斷裂帶的走向方向形成一個橢圓形的地下水降落漏斗。經計算，不同降深抽水可能形成的橢圓形降落漏斗最大影響半徑達到160～308 m。

該礦山設計允許開采量為90 m3/d，根據抽水試驗資料實測的動水位深度為37.20 m，經計算最大影響半徑為160 m，其水位降低影響范圍為320 m。在嚴格限制抽水量的條件下，地下水位降低的范圍小。另外，由于礦泉含水層上覆有27.30 m的殘積土覆蓋層，地下水來源主要為深部F2斷裂帶中的地下水，深部礦泉水開采引起地面沉降或地面變形的可能性很小。由于礦泉水開采過程中引起的地下水位降低的影響范圍小，引起地面沉降和地面變形的可能性很小，因此，預測礦泉水開采過程中造成的地下水位下降影響小。

（2）礦泉水質污染，由于礦泉水開采，造成降落漏斗范圍內的地下水位降低，同時也造成降落漏斗范圍內地下水的水力坡度變陡，并加快了地下水的流速，同時在降落漏斗范圍內可能浸入部分第四系地下水源，地面污染物有可能通過第四系含水層向下補給深部礦泉水。但因響水山礦泉水源地及其外圍地表花崗巖風化殘積土層厚度大，殘積土中粘性土含量高，土層透水性差，吸附能力強，對地面污染物和地表污染水具有較好的阻隔效果，因此在保護好補給區地質和自然生態環境的前提條件下，預測礦泉水質污染的影響小。

（3）地基不均勻沉降，由于場地平整，存在挖方和填土兩種不同工程地質性質的地基，人工填土厚度0.50～3.50 m，厚薄之間將可能造成地面不同程度的沉降、或產生地面裂縫，嚴重者可能造成新建建筑物墻體開裂，門窗歪斜等，影響到建筑物的正常使用。但由于人工填土總體來看厚度薄，容易采取措施穿越處理，且地基處理的技術成熟、成本較低。因此，預測地基不均勻沉降對礦山工程建設影響小。

（4）邊坡失穩，響水山礦泉水廠場地平整后，人工邊坡主要分布于場地東北部、東南部和南部，其邊坡參數見表1。

按圓弧滑動法，將邊坡的穩定性計算如下：（注：采用《建筑邊坡工程技術規范》中公式）

根據表2計算結果，正常工況條件下礦泉水廠東北部人工開挖邊坡穩定系數為1.24，邊坡處穩定狀態；在暴雨工況條件下，礦泉水廠東北部、東南部和南人工開挖及填土邊坡穩定系數為0.685～0.939，邊坡處于不穩定狀態，容易產生邊坡失穩破壞。由于響水山礦泉水廠人工邊坡最大高度僅5.13 m，雖然暴雨條件邊坡容易產生失穩破壞，但由于邊坡高度小，容易支護和加固處理，且處理成本不高，處理效果好。因此，預測邊坡失穩對礦山工程建設影響小。

4 結論與建議

4.1 結論

響水山礦泉水礦區地質環境條件簡單，礦泉水開采建設可能產生對地質環境的影響和危害有：地下水位降低、礦泉水質污染、地基不均勻沉降、邊坡失穩四種類型，其可能產生對地質環境的影響和危害程度均小，而且均可以采取對策和措施進行預防和治理。預防和治理技術成熟，費用較低。符合礦山地質環境保護的要求。

4.2 建議

（1）應執行“預防為主，避讓與治理相結合”的方針，盡量減少或減輕因礦泉水開采而引發地質災害及其對礦區周邊環境的危害，并針對不同的災種，采取必要的治理方法和防治對策。

（2）為防止地下水位下降，礦泉水開采過程中應嚴格控制開采井水位和開采水量，不能超降深和超過允許開采量開采。不宜多井同時開采，如多井開采，則必須控制同一水源條帶上的開采井距離。

（3）應在礦區及其周邊地區建立地下水位長期監測網絡系統，定期進行地下水位監測，及時掌握區域地下水位下降幅度，預測地下水位降落漏斗的發展趨勢，以便提前采取預防措施控制區域地下水位超幅度降低。

（4）加強水源地保護，防止破壞森林和植被，進行植樹造林，改善地下水補給條件。

（5）限制有污染的工礦企業進入，在礦泉水源地和水源地保護區避免建設住宅區，禁止生活用水和生產污水排入水源地。

（6）人工填土區內的各項地面建（構）筑物基礎，應穿越填土層，采用下伏硬塑的殘積土層為持力層，宜采用樁基礎或人工復合地基，不宜采用天然地基淺基礎。

（7）為預防邊坡失穩，應對場地平整后的東北部、東南部和南部的人工邊坡進行擋土加固處理，如采用重力式擋墻或擋土樁板墻等。