礦山開采企業用地污染狀況調查中的鉆探施工工藝

張 航，何 文

（云南省有色地質局三0 八隊，云南 個舊 661000）

為全面貫徹落實黨的十九大、習近平總書記生態文明思想和考察云南重要講話精神，按照“五位一體”總體布局和“四個全面”戰略布局，牢固樹立創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念，全面落實《土壤污染防治行動計劃》、《中華人民共和國土壤污染防治法》、《云南省土壤污染防治工作方案》、《云南省關閉搬遷疑似污染地塊初步調查工作方案》、《污染地塊土壤環境管理辦法(試行)》。為做好礦山開采區用地土壤污染風險管控和修復名錄動態管理。

本文結合礦山開采企業用地土壤污染狀況調查工作，打破常規地質鉆探工藝“瓶頸”，改良和創新部分勘探設備，針對鉆探工藝在項目中的應用進行分析與探討。

1 地層及水文地質概況

1.1 礦山開采區地質概況

個舊地區主要出露地層及巖性由新至老有：第四系全新統（Qh）坡殘積、坡積成因的粘土、粘土夾礫石（礫砂）；三疊系中統法郎組（T2f）含泥質灰巖、灰巖；三疊系中統個舊組（T2g）中厚至厚層狀灰巖、泥質灰巖。地塊內及其周邊未見巖漿巖出露，變質作用不明顯。

1.2 地質概況

地基土主要由第四系素填土（Qml）；第四系破殘積、坡積（Qel+dl）成因的粘土、粘土含礫石（礫砂）土層；三疊系（T2g）的風化灰巖組成。按地層結構及代號順序從上至下簡述如下：第①層素填土（Qml）：褐紅～紅褐色，局部夾黃褐、紫紅、褐灰色，由附近山坡殘積土推填而成。夾大量碎石、礫石、巖塊、巖屑，偶夾有塊石，結構松散。第②1層-（Qel+dl、dl）粘土：紅褐～黃褐、深褐色，夾較多的風化礫石、巖塊屑及少量碎石，局部結構較松散，切面較光滑細膩，局部層位變化較大。第②2 層-（Qel+dl、dl）粘土含礫石（礫砂）：紅褐～黃褐、深紅褐色，粒徑5-15mm，成分以灰巖為主。局部結構較松散，呈不穩定的薄夾層分布。第③1 層-（T2g）碎石（強風化灰巖）：白灰、淺黃灰色，中厚層狀，強風化為主，局部為中等風化，碎塊狀，局部夾粘土，呈不穩定的薄夾層分布。第③2 層-（T2g）中等風化灰巖：白灰、青灰色，中厚層狀，中等風化為主，局部為強風化，節理裂隙較發育，局部較破碎、溶溝溶槽發育。

1.3 地下水

根據賦存地下水的介質形式及水動力特征，將地塊內地下水劃分為松散巖類孔隙水及碳酸鹽巖類裂隙巖溶水[1]。

（1）松散巖類孔隙水。孔隙水主要賦存于雜填土及殘坡積層中，含水層主要為雜色黏性土、含碎石粉質粘土，主要接受大氣降水補給，地下水動態變化大，均勻性較差，連通性較差。孔隙水均以就近向溝谷或相對低洼處為排泄基準面，以滲流或泉流形式排泄，其動態變化較大，季節性明顯，地下水位埋深變化大，雨季時水位升高，枯季時水位降低，總體富水性弱。

（2）碳酸鹽巖類裂隙巖溶水。含水層為三疊系中統個舊組（T2g）灰巖。巖溶水主要賦存于灰巖節理裂隙、溶隙、溶蝕晶洞中，透水性強而富水性中等-強。地下水主要接受大氣降水補給，沿巖溶溶隙、溶洞徑流、運移，最低排泄區為雞街盆地。補給區到盆地高程變化較大，地下水流動水力梯度較大，地下水運移途徑較短。

2 鉆探施工技術

（1）設備配置。北探XY-1B 鉆機+6.5mXY-1 帶滾筒塔架+配ZS1105 柴油機+自制改良履帶。礦山開采企業用地土壤污染狀況調查工作具有點多面廣、搬遷頻繁、技術要求高的特點，選用自制改良履帶可以實現整機一體化搬遷，最大程度減少勞動強度，節約成本，創造經濟價值。

（2）鉆孔結構。采用二級鉆孔結構，在開孔0m～2m 處第四系素填土采用Φ130 孔徑，在0m～2m 至設計深度采用Φ110 孔徑，遇到風化破碎的取心困難的個別鉆孔則選用Φ91 孔徑作為備用孔徑施工，全孔施工采用跟管鉆進。

（3）鉆進方法。與傳統巖土勘查工程鉆探技術相比，礦山開采企業用地土壤污染狀況調查鉆探施工存在特殊的技術要求，要求鉆取土樣維持物理原狀性，污染地塊鉆探與傳統巖土工程原狀樣鉆取相同[2]。

針對礦山開采區的地層情況與工作要求，筆者認為采用綜合鉆探法（見表1）進行鉆探施工，成本低、效果好。①在第四系素填土（Qml）鉆進時，人員穿帶一次性橡膠手套用洛陽鏟一次性取出原狀土樣。②在第四系粘土、粘土含礫石（礫砂）土層鉆進時，采用錘擊鉆探法。鉆具組合：Φ110定制加厚型削靴+半合管鉆具+減震器+63.5kg 標貫錘+Φ42＊6.5 墩頭寶鋼鉆桿。③在三疊系（T2g）的風化灰巖鉆進時，采用回轉鉆探法進行施工，鉆具提動頻率15 次/min，以免發生燒鉆事故。鉆具組合：Φ110 復合片鉆頭+半合管鉆具+Φ42＊6.5 墩頭寶鋼鉆桿。

回去的路上，楚墨傷心不已。現在，那個縣城里跑得最快的小伙子，只能夠長年累月地坐在輪椅上，靠玩魔方贏得一點所謂的尊嚴。

表1 綜合鉆探法施工表

3 采樣井設計與施工技術

3.1 采樣井設計

在礦山開采項目施工過程中根據地下水采樣目的，遇到出水鉆孔需要進行地下水采樣井進行合理的設計與施工（見圖1），具體包括井管、濾水管、填料等。

圖1 地下水采樣井結構示意圖

（1）井管選擇：檢測項目為無機物或地下水的腐蝕性較強時，選擇Φ60 聚氯乙烯（PVC）材質管件。

（2）濾水管類型：選用縫寬0.2mm～0.5mm 的割縫篩管或孔隙能夠阻擋90%的濾層材料的濾水管。濾水管孔徑不超過5mm，鉆距在10mm～20mm，濾水管外用細鐵絲包裹和固定2～3 層的40 目尼龍網。

（3）填礫：礦山地下水采樣井填料從下至上依次為濾料層、止水層、回填層。①濾料層應從沉淀管（或管堵）底部一定距離到濾水管頂部以上50cm。濾料層材料宜選擇球度與圓度好、無污染、粒度1mm～2mm 的石英砂。②止水層主要用于防止濾料層以上的外來水通過濾料層進入井內。止水層的填充高度應達到濾料層以上50cm。為了保證止水效果，選用直徑20mm～40mm 球狀膨潤土分兩段進行填充，第一段從濾料層往上填充不小于30cm 的干膨潤土，然后采用加水膨潤土或膨潤土漿繼續填充至距離地面50cm 處。

3.2 采樣井建設與流程

鉆孔、成井洗井、下管、密封止水、封井、井臺構筑（長期監測井需要）、濾料填充等一系列操作構成了采樣井施工基本流程。

（1）鉆孔：要求鉆孔直徑不小于50mm。當鉆孔直徑符合設計標準后對鉆孔進行掏洗，可將鉆孔中的碎屑及泥漿快速清理干凈，而后放置三小時左右，將靜止狀態下的水位記錄下來。

（2）下管：對深孔進行校正工作應該在下管前完成，依照正確順序對井管進行編號、丈量、試扣、排列，查看濾水管安裝處和下管的位置是否符合標準。需要控制井管下放速度，如果遇到阻力可以對井管進行輕微轉動，遇特殊情況也可提升井管，將障礙物清理干凈后再進行下管。下管放置完畢后，方可進行固定。

（3）濾料填充：使用導砂管將濾料緩慢填充至管壁與孔壁中的環形空隙內，應沿著井管四周均勻填充，避免從單一方位填入，一邊填充一邊晃動井管，防止濾料填充時形成架橋或卡鎖現象。

（4）密封止水：從濾料層往上填充，直至距離地面50cm。若采用膨潤土球作為止水材料，每填充10cm 需向鉆孔中均勻注入少量的清潔水，填充過程中應進行測量，確保止水材料填充至設計高度，靜置待膨潤土充分膨脹、水化和凝結后回填混凝土漿層。

（5）井臺構筑：為了發揮出井臺構筑的作用，要對其進行實時監測。隱藏式、明顯式井臺是井臺構筑的常見兩種方式。明顯式井臺需要預留40cm 左右長度的井管，選用的封堵管帽材料要與井管相同，用管套保護好地上部分的井管，井管和管套要進行有效固定需注入混凝土，井臺預設高度要高于30cm。隱藏式井臺構筑要考慮實際適用性，最好做到預地面齊平。無論哪種類型的井臺構筑都需要設立標示牌，標注好相關負責人、采樣井編號、負責人的電話信息等。

（6）成井洗井：地下水采樣井建成24h 后進行采用貝勒管“一井一管”方式洗井。洗井時一般控制流速不超過3.8L/min，成井洗井達標直觀判斷水質基本上達到水清砂凈，同時監測pH 值、電導率、濁度、水溫等參數值達到穩定。

（7）封井：封井通常使用提拉式填充，井內預先放入與井內徑相匹配的硬質管，硬質細管與井壁之間的空隙可用膨潤土球進行填充，完成填充工作后放置一天一夜，對膨潤土填充高度進行測量，測量結果可以推斷出封井高度是否符合預定要求，同時需要一周后再次進行封井檢測，有塌陷的情況出現要及時進行填充，以達到標準。

4 結語

通過對礦山開采企業用地土壤污染狀況調查中鉆探工藝的實踐與研究分析，雖然取得了一定的工作成果與經濟價值，但在以后的土壤污染狀況調查中鉆探工藝研究中，還需要進一步優化現有的鉆探設備，改良鉆具組合，改進鉆探工藝，才能更好的滿足現代礦山環境地質調查需求。