白銀市金屬礦山恢復治理與場地巖土地質勘查問題研究

任曉明

（甘肅煤田地質局一三三隊，甘肅 白銀 730913）

白銀市是我國重要的有色金屬生產地之一，礦業城市賴以生存與發展的基礎就是礦產資源的開發與利用，圍繞礦產資源的開發利用而發展壯大的能源城市，有色金屬工業與能源業的發展、壯大的過程，也就是白銀市地區經濟發展壯大的過程，本文依據白銀金屬礦山恢復治理礦山公園建設的設想，正確選擇合理的場地巖土地質勘查方法對白銀城區礦山恢復治理具有重要的意義。

1 白銀市礦區主要特征及其地質問題

（1）地質結構不均勻性。研究場地中出露的地層因場地所處的微地貌單元的不同而不同，在挖方地帶多為白堊系基巖直接出露于地表；填方地帶自上而下為：素填土、黃土狀粉土、局部有角礫、中粗砂、殘積砂及白堊系砂巖夾泥巖等構成，在本地區白堊系基巖厚度約165m。在地質地貌單元的場地中，原地勢低洼的丘陵間盆地多有地下水賦存，主要以潛水形式賦存在第四系松散層的孔隙中[1]。

（1）水文地質條件的變化。天然條件下區內入滲條件差，降水入滲率低，地下水貧乏。降水后少量入滲補給形成基巖裂隙水和黃土孔隙～裂隙水，大部分沿溝谷排泄。原始的溝谷變成了人工堆積的素填土層，結構松散，具大孔隙，降水入滲條件明顯提高，井下富水性增加。降水入滲后填土及溝谷底部的黃土狀土及強風化砂巖的物理力學性質發生了明顯的改變，壓縮性增大，粉砂含水層在動水壓力作用下有產生流砂現象的可能。

2 主要的巖土土工程問題與勘查任務

（1）地質的穩定性。從豎向看，各層物理力學性質、厚度等差異域性較大，基巖面的起伏也很大?？辈閰^域白堊系基巖面的起伏，最大埋深為17.40m，最小只有0.50m。因此，不論從平面上看還是從豎向看，深層地質土的均勻性很差，對井下工程施工的產生不利影響[2]。

（2）地層中素填土的自重壓密及濕陷變形問題。在礦區場地勘查中，對由碎砂巖塊為主的素填土進行了野外大體積容重的測試，其結果為：天然容重為18.89KN/M3,干容重17.60KN/M3,含水量7.10%。說明素填土較松散，含水量偏小。由于該層堆積時間短，一般為1年～2年左右，有的開采場地不足1年。天然含水量偏低，堆積過程中未進行分層碾壓，素填土層井壁孔隙大，由大小砂巖塊構成骨架，且含有砂土、粉土等[3]。說明素填土的自重壓密作用弱。在用泥漿護壁鉆進過程中，由于水的流失滲漏，造成周邊地表下沉，說明該地層具有較強的濕陷性。該層自重壓密作用弱，地層性質較差，遇水后將導致地面沉陷。素填土的這種特性不僅對礦山基礎施工產生不利影響，同時也對井下管道等產生不良影響，仍需依據其濕陷特性采取相應的防水措施。

（3）水文地質對礦場基礎工程的影響。白銀市區地下水分布不連續，地下水主要賦存在原地形相對低洼的山間盆地或沖溝兩側的階地上。其主要含水層為原生的粉土、砂土等，地下水的存在，使得含水層強度低，壓縮性高。在礦山基坑或樁孔施工過程中，該層在動水壓力作用下產生流砂等現象。

（4）勘查時應注意的事項。在進行礦山地質勘查時應盡可能通過收集原始地形圖、或調查訪問等方法，了解原始地形地貌特征、填挖時間及填挖范圍。

3 白銀市礦山勘查區的基礎選型分析

（1）本地區的施工經驗。由于本地區土層的均勻性差，且大部分井下施工工程的基礎均采用中風化基巖作為基礎持力層。有的工程同時跨越填、挖方地帶，設計上采用大直徑灌注樁基礎，在挖方帶需在中風化砂巖中開挖4m～5m，在填方處樁長7m～8m，而樁端只座落在中風化基巖0.5m。在低洼處遇有飽和土層時，采用泥漿護壁鉆孔灌注樁。很少有采用地基處理后的淺基礎方案。

（2）勘查區域的選型。在白銀地區，地層中可靠持力層——白堊系基巖埋藏淺，且起伏很大。為此設計人員大多采用大直徑灌注樁基礎，將樁端座落在中風化基巖上，雖然造成樁長相差較大，但避免不均勻沉降造成的質量問題。

白銀地區同一場地堆填厚度因原始地形的起伏而不同，一般在2m～15m。在認真分析勘查區域地質條件，可采用強夯處理方法，對回填層進行處理，然后機械成孔施工。

4 礦山場地地質勘查應注意的問題

白銀市礦山施工場地勘查場地的級別與正常情況相比，要盡可能地提高一個勘查級別，做到：①勘探點間距加密，以準確反映砂巖持力層層面的起伏變化情況；②勘探深度要加大，避免誤判碎塊石為基巖層面；③注意地下水的季節性變化。對于礦山場地勘查與項目施工時間差所引起的水文地質條件的變化及其所導致的土體工程性質的變化，應在巖土工程勘查報告中給予明確的說明或提出預防建議。在另外一個場地，勘查時大致在25.0m～30.0m，之間為“潮濕”狀粉土或粘質粉土，經過兩個雨季和施工期間用水的入滲后，所設計的井樁挖至該層時，全部為飽和土了，致使井樁難以施工，后部分改為泥漿護壁鉆孔或采用金屬管全護筒施工等措施，增加了成本，延誤了工期。因此，在降水或地表水的作用下，可能會使部分礦體的地質性質發生變化，設計基礎時應引起注意”等說明，或建議施工前進行補充地下水的勘探等。在進行礦山巖土工程勘查時應盡量收集原始地形圖或通過調查訪問了解當地地形特征，初步確定鉆進的施工工藝，干枯區域鉆進方法宜采取無水干鉆等，充分利用探井了解實際的地層剖面，探井的數量應根據《濕陷性黃土地區建筑規范》的要求確定。根據前述，采用大口徑灌注樁基礎在設計或施工時，可能遇到的主要問題有：①成孔時回填土層的井壁穩定性和其孔壁的安全問題；②機械泥漿護壁鉆孔灌注樁施工時的漏漿問題及漿液滲透引發土體濕陷與對場地周邊穩定性的影響問題；③新近回填的素填土的負摩阻力的問題等等。大部分采用大直徑灌注樁基礎，一般以中等風化基巖為基礎持力層。由于原始地形使場地基巖面的起伏很大，同一場地若全部采用大直徑灌注樁基礎，處于丘陵頂部的基巖出露地段，按不同地段采取不同基礎形式（基巖出露段采用淺基礎，丘間基巖低洼地段采用樁基礎）等工程措施，可預防地層不均勻沉降。

5 結語

白銀市區屬于丘陵地貌，土層的均勻性差。可靠持力層的埋藏深度起伏很大，局部原地形低洼處的場地有地下水賦存；在填方區表層覆蓋有厚度變化較大的素填土層，其堆積年代短，組成成分復雜且不均勻，具有大孔隙和濕陷性；在該礦區進行地質勘查時，除按規范要求查明有關的工程性質外，還應搜集有關原始地形情況，確定填、挖方區的范圍；人工填土的工程性質，如厚度、埋藏條件、物理力學性質、濕陷性等；既要考慮勘查技術上的可行性，又要考慮經濟上合理、施工上的可行；地質土層的結構復雜、分布不均勻、素填土性質不均且具濕陷性、水文地質條件的變化影響地基土的工程地質特征等問題，對于白銀市礦山地質問題可通過提高勘查場地等級、加強勘查過程中的水文地質工作、選擇合理的基礎形式和基礎施工方法等措施予以解決。