湖南株洲馬家橋水泥用石灰巖礦水文地質勘查及評價

陶佑禮

(中國建筑材料工業地質勘查中心湖南總隊，湖南 株洲 412000)

中材株洲水泥有限責任公司馬家橋水泥用石灰巖礦因地處碳酸鹽巖區，采礦過程中長期抽排地下水，已引發周邊區域產生民井季節性干枯、水塘漏失、巖溶塌陷地質災害、人居環境破壞等地質環境問題，現狀礦業活動對周邊地質環境影響嚴重。為落實國家關于礦山地質環境保護的有關政策，指導企業科學開采，改善礦區周邊人居環境，促進企地和諧，本文結合勘查區原礦產資源詳查資料，對礦區水文地質進行勘查評價。

1 工程概況

本區屬亞熱帶季風氣候，夏熱冬冷，雨量充沛。勘查區位于湘江水系，地表水體主要分布于株洲幅區域東部，自北東往南西流徑的小溪和勘查區附近零星水塘。小溪水面寬2～3 m，發源于勘查區北東側的霞山灣、南粉屋場及其北東部外圍的大石嶺一帶，在勘查區上游流域面積約3 km2，主要接受大氣降水及泉水補給。據訪問，其流量380～20 000 m3/d，水位標高53～62 m。主要供沿途居民使用。該小溪在勘查區南部外圍江北～梅溪壩流向轉為近東往西向，在梅溪壩流向轉為自北東往南西向，并在白石港注入湘江。標高+53.8 m至+54.05 m，為勘查區當地最低侵蝕基準面。勘查區的含水層有第四系沖積層含水巖層、殘坡積層含水巖層，泥盆系中統棋梓橋組第一段～第二段含水巖組，泥盆系中統跳馬澗組含水巖層，板溪群拉欖組含水巖組。

2 水文地質勘查及質量評述

本次水文地質鉆探要求所有鉆孔在鉆進中均要判斷和記錄孔內異常情況：即判斷松散層厚度、裂隙發育深度、大小和充填物；記錄涌水、漏水、塌孔、涌沙、鉆具突降等深度位置；并測定回次水位、終孔水位等。

野外工作共完成4個水文地質孔鉆探和編錄工作，最小單孔深度164.2 m，最大單孔深度194.5 m，累計進尺722.3 m。鉆孔均為直孔，開孔采用Φ200 mm合金鉆頭，終孔采用直徑Φ110 mm金剛石鉆頭。野外技術員鉆孔編錄及時，終孔后及時拍照、取樣，整理資料。抽水設備采用小型深井電潛水泵，采用穩定流試驗方法抽水、按非穩定流抽水試驗要求觀測恢復水位，兼顧非穩定流計算參數的取得[1]。

2.1 水樣采取及水質分析

本次取樣是在抽水試驗過程中進行的，選取4個抽水孔中代表性不同深度的水樣，以控制地下水化學類型為原則，累計取水樣4孔8組。其中，全分析4組，簡分析4組。累計4孔8組水樣數據見表1。

表1 地下水質量分析結果對照表一覽表

通過綜合分析，按單項指標評價結果最差的類型確定，勘查區部分水樣地下水質量“硝酸鹽”指標在30 mg/L，為IV類地下水標準；“總硬度”指標在350～450 mg/L之間，為Ⅲ類地下水標準。一個指標為IV類，一個指標為III類，其它指標均低于III類。

地下水質量綜合評價：勘查區地下水質量綜合類別定為IV類，IV類指標為硝酸鹽，地下水化學組分含量較高，以農業和工業用水質量要求以及一定水平的人體健康風險為依據，適用于農業和部分工業用水，適當處理后可作生活飲用水。

2.2 水文地質觀測

本次水文地質觀測主要是測量簡易水文地質孔內地下靜止水位和水位的變化，水位觀測采用常州市金壇傳感器廠生產的50 m鋼尺水位測量儀，精度0.001 m；水溫觀測采用衡水創紀儀器儀表有限公司生產的LCD-210型20 m金屬數顯溫度計，精度誤差±1℃，測溫范圍-50～+300℃[2]。觀測時間從2020年8月6日至2020年12月29日。勘查期間共開展水文地質觀測工作31次，詳細數據見下表2。

表2 觀測數據統計一覽表

可知，勘查區地下水水位總體上波動較小，水位變化受季節性降雨因素的影響，因2020年下半年雨水偏多，觀測孔水位從8月至冬季12月呈逐步上升趨勢；觀測孔水溫基本保持在20℃±0.5℃，受季節變化影響不明顯。勘查期間觀測孔水位無干枯、驟然下降等大幅變動情況，暫未發現觀測孔與馬家橋灰巖礦坑有直接水利聯系。

3 結語

本次勘查工作中抽水試驗是簡易水文地質單孔抽水試驗，存在試驗數據計算水文地質參數級別低、準確性差的問題。勘查所得數據只能用于技術報告粗略估算，不適用于礦山技術報告中精度要求高的測算。因此，礦山在開采抽排地下水過程中，還應密切關注馬家橋礦區東側水渠和農田、水塘巖溶塌陷地質災害區變化情況，及時對巖溶塌陷坑、水蝕空洞進行回填夯實，并設立安全警示牌，防止人員跌落和連片水塘、水田干枯。地下水質量應定期監測。潛水監測頻率應不少于每年兩次(豐水期和枯水期各1次)，承壓水監測頻率可以根據質量變化情況確定，宜每年 1 次。