礦山工程勘察過程中與水文地質問題探析

邢旭亮

（廣東核力工程勘察院，廣東 廣州 510800）

隨著我國社會經濟水平的快速發展與提升，城鄉一體化進程在這一過程中得到了不斷的加快與提升，當下礦山工程正面臨著全新的發展機遇以及嚴峻的挑戰，在未來發展的過程中需要在激烈的市場競爭當中找到脫穎而出的方式。在礦山工程施工當中，礦山工程施工勘察工作非常重要，這一施工環節的開展不僅僅可以為礦山工程提供基礎數據與相關信息，同時這一工作還可以為礦山工程施工提供參考數據與相關價值，尤其是針對于一些比較特殊的地基和土質來說，這一工作能夠起到非常關鍵的指導作用與價值。

1 礦山工程勘察設計和施工中水文地質問題的重要性

在所有的工程勘察工作當中，最被人們所忽略的關鍵問題就是水文地質勘察工作，之所以如此重要，主要是因為水文地質與工程地質之間有著非常緊密的聯系，這兩者之間一方面有相互影響，同時也有相互作用。然而，地下水屬于巖土體的一部分內容，因此很多時候會對礦體結構的特性產生一定的影響和限制。與此同時，在這一過程中水文地質也會對建筑的穩定性產生影響。在我國某礦區內的水文地質條件較為復雜的位置，很多時候沒有對水文地質進行深入的研究，這很多時候在礦山工程設計階段忽略了水文地質問題，經常會由于地下水而影響工程。在這樣的狀態下，很多時候難以提升礦山工程質量，站在這一角度上來說未來提升水文地質勘察工作質量非常重要[1]。

2 地下水引起的礦山工程危害以及當下工程勘察設計存在的問題

2.1 地下水升降變化引起的礦山工程產生危害

地下水位變化很多時候是由于天然因素以及人為因素兩種方面原因引起，但是無論是什么原因，在地下水位變化達到一定的程度之后，都將會對礦山工程造成危害和影響，具體來說地下水位的變化引起的危害又分為三種方式[2]。

首先是水位上升引起的礦山工程危害，潛在水位上升的原因多種多樣，主要包括受地質因素比如說含水層結構、總體礦體結構產狀。水文氣象因素比如說降雨量、氣溫等等人為因素的影響，很多時候之所以出現這種情況，往往是多種因素的綜合結果。由于潛水面上升對于礦山工程可能會造成土壤沼澤化、鹽漬化，而斜坡、河岸等等礦山體很多時候會產生滑動、崩塌等等不良地質現象。一些具有特殊性的礦山體結構被破壞、強度也隨之降低與軟化，進而出現流沙與管涌現象[3]。

其次則是地下水位下降引起的礦山工程危害，很多時候地下水位的降低是由于人為因素所引起，比如說大量抽取地下水、采礦活動、修建水庫等等。地下水的大幅度下降，經常會引發地裂、地面沉降等等地質災害，同時還將會對礦山體以及邊坡穩定性造成極大的影響和危害。

最后則是地下水頻繁升降對于礦山工程造成的危害和影響，地下水的升降變化將會引起膨脹性礦產結構，產生不均勻的膨脹收縮變形，一旦地下水升降較為頻繁，不僅僅會使礦體結構的膨脹收縮加速，導致礦體膨脹收縮不斷加大，進而導致施工工程受到破壞和影響。地下水升降將會帶動地下水的積極交替，進而帶走土層當中的鐵、鋁等等成分，最終導致土質變松、含水孔隙比隨之增大，給礦山工程的基礎選擇與處理帶來非常大的麻煩和影響[4]。

2.2 地下水動壓力作用引起巖土工程危害

很多時候地下水在天然狀態下動水壓力作用比較微弱，一般都不會造成什么危害和影響。但是在人為工程活動的影響下，地下水動壓力的變化改變了地下水天然動力平衡條件。在移動的動水壓力作用下，很多時候會引起嚴重的礦山工程危害，比如說流沙、管涌、基坑突涌等等。

2.3 綜合能力和技術素養存在問題

這樣的問題主要表現在技術人員缺少調查的專業度，他們對于野外調查以及室內的調查都缺少一定的技術性。工作人員針對地基與地基相關的原始數據展開整理，但是對于數據的利用能力十分缺乏，怎樣去辨別數據的真偽是員工面臨更為嚴峻的問題。而且，一些員工對于數據的驗證和總結能力不足，對于礦山工程施工結構的設計以及相關的知識并不不明確。這樣的情況之下，一般都會造成調查目標不明確，而且數據并不能夠滿足低級設計的基本延續要求[5]。研究的相關技術人員以及專業的知識問題變得更大。另外，施工內部的工作人員缺少一定的溝通以及技術之間的交流，使得他們對于各個施工目標的技術服務以及未來技術的發展并不是十分了解。所以最終會導致施工人員遇到一些重要的項目或者是復雜的項目就會變得不知所措，不知道該使用如何的技術與方法或者采用什么樣施工手段來有效解決當前施工中所遇到的一些技術問題[6]。

3 礦山工程勘察與設計中需要著重注意的水文地質問題

3.1 明確而礦山工程勘察中水文地質的勘察要求

在礦山工程勘察工作開展的過程中，需要根據工程的實際要求來進行分析，通過搜集資料以及水文地質勘察工作，明確工程所屬地區的水文地質條件。首先需要明確自然地理條件，這其中包括氣象水文特征以及地形地貌等等內容。氣象水文特征是指工程所屬地區究竟是亞熱帶還是熱帶地區，以及在這一過程中季風氣候的實際狀態，同時在這一過程中還需要分析當地的濕潤程度、熱量等等。二地形地貌是指工程區域周圍的水系、平原、高原特征、地形是否開闊等等。其次，地質環境條件當中包括工程所在地區地質構造特征、基底構造、地層結構礦性等等方面的內容[7]。再次，地下水位情況當中包括五年以來的最高地下水位、水位變化趨勢，同時在這一過程中也需要明確地下水補給排泄條件、地表水、地下水補排關系以及對地下水位的影響等等。可以說地下水位的變化對于礦山工程將會產生巨大的影響，是工程勘察工作當中非常重要的內容。最后則是各含水層以及隔水層的埋藏條件、地下水類型、流向、水位、變化幅度，其中主要包括含水層分布、厚度、埋深。通過現場試驗，可以測定地層滲透系數等等水文地質參數等等。場地地質條件下，對地下水賦存和滲流狀態的影響，從而判斷出地下水水質對建筑材料產生的腐蝕性等等。

3.2 正確區分潛水與上層滯水

上層滯水與潛水之間有著明顯的區別，首先滯水與潛水所在的地層之間存在不同，滯水主要位于包氣帶當中，而潛水則是位于飽水帶當中。其次，則是滯水與潛水兩者的形成條件有所不同，上層滯水形成于包氣帶當中的局部隔水層，而潛水形成于飽和帶的穩定隔水層之上[8]。上層滯水于潛水的共同點很多時候都擁有自由水面的重力水。根據上層滯水于潛水的主要差別，可以鑒別為場地的地層性質究竟是飽水帶還是包氣帶，只有存在包氣帶的情況下，可以鑒別為上層滯水。如果整個地帶都是飽水帶，那么局部隔水層以下也屬于飽水狀態，因此也就不可能是上層滯水，這就是上層滯水與潛水值就按的區別。針對于巖土工程施工來說，即便是上層滯水，對于施工安全也將會產生至關重要的影響，不能掉以輕心。很多基坑工程事故之所以出現，就是由于鄰近下水帶破裂造成，可以發現地下水屬于基坑失穩的關鍵因素[9]。

3.3 關于分層量測各含水層水位的問題

在礦山工程勘察施工的過程中，場地當中的地下水類型一般來說主要分為上層滯水、第四系孔隙潛水、基巖裂隙水，而在勘察外業施工的過程中，一般量測的終孔穩定水位都是混合水位，因此需要根據實際情況分層止水量測各個含水層的水位。這很多時候需要縫隙多層水位是否對工程建設產生影響，舉個案例說明，比如說在地下三米位置可以看到孔隙潛水，地下十米位置可以看到基巖裂隙承壓水，如果這一工程采用了淺基礎，基礎深度為1.5m，由于承壓水對于這一工程沒有產生影響，因此也就不需要使用分層止水量測各個含水層水位。在礦山工程開采中，所開挖深度達到了8m，因為需要評價基坑底部的抗突涌穩定性，在勘察的過程中就必須要使用止水措施進行控制，尤其是需要分層測量淺水以及承壓水的水位。如果在這一過程中沒有使用合適的止水措施，測量的是混合水位，那么很多時候可能會對抗突涌穩定性產生錯誤的判斷。未分層量測各含水層水位的問題是礦山工程勘察報告審圖當中比較常見的一些問題，因此礦山工程勘察施工工作必須要重視這一環節[10]。

4 礦山工程勘察工作與水文地質需要注意的工作方向

4.1 詳細觀察地下水情況

在進行水文地質勘察工作的過程中，地下水屬于需要首先進行調查的項目，這也是水文地質工作當中非常重要的一環。因此，在進行勘察的過程中，需要明確地下水勘察工作的任務以及工作目標。除此之外，還需要基于地下水埋藏情況、上升變化幅度、類型、流向等等內容進行詳細化的調查與分析。隨后還需要注意根據調查結果來對各種因素進行深入的評價，從而分析安全隱患的可能性以及未來可能會造成的嚴重影響，根據實際情況來確認可能存在的安全隱患和可能造成的影響，針對于這些內容來安排相應的解決措施。

4.2 完善評價機制與規范體系

水文地質勘察的評價機制與規范體系屬于保證工作質量與工作效率的關鍵所在，因此在未來需要根據實際情況來制定出科學合理的規范體系和評價機制。相關工作人員在進行勘察的過程中，需要嚴格遵守規定來進行勘察，這能夠保證勘察工作的質量以及數據的穩定性。

4.3 加強工作人員的重視程度

在進行工程地質勘測的過程中，常常會忽視水文地質的問題，大多數的情況都是由于研究過程中過于應付檢查而造成的表面工作。這一問題的出現在很大的程度上都會導致水文地質問題產生，進而導致安全生產事故常常出現。因此，在開展工程地質勘察的過程中，相關技術人員需要轉變以往的實現，給予水文地質問題更多的重視。勘察的過程中，需要加大對于水文地質勘察的重視程度，并且在預測與評價的過程中重點介紹一下水文地質問題，從而減少出現的施工工程安全事故。

4.4 準確測定水文地質參數

對于水文地質來說，勘察僅僅只能夠得到一個數據，而這一數據也僅僅只能夠代表整個水文地質勘察結果與評價的一個基礎。因此，在未來之后保證水文地質勘察的數據精確，才能夠詳細的分析水文地質實際情況，才能夠更好的對可能發生的問題進行防范。因此，可以使用幾何的方式來測定水位，主要的測定出孔水位以及水流的流向，進行測定的過程中，測定時機非常重要。例如在對靜止水位進行測定的過程中，就需要在水位保持平穩之后再進行測定。

4.5 提高工作人員的整體素質

水文地質勘察工作如果工作人員的自身素質不過關，將會對勘察工作造成的嚴重的影響。主要的問題集中在難以保障勘察數據的準確性方面，這將會對工程最終的整體質量都會造成嚴重的影響[11]。因此，勘察水文地質的工作人員在未來發展的過程中需要注意能夠不斷的學習各項新技能，從而保證自己的水平處于不斷提升的過程中。除此之外施工單位也需要定期開展培訓活動，從而提升工作人員的專業技能水平以及自身綜合素質。

4.6 關注地下水腐蝕問題

很多時候地下水類型多種多樣，而水位的變化將會受到水文條件的影響與限制，同時在這一過程中也將會隨著降水量的不同而出現季節性的變化。與地表水相同，地下水也具有一定的腐蝕性，主要的原因就是地下水當中的礦物質含量較高。如果地下水受到污染和影響，造成某種化學成分過高，那么地下水就會出現腐蝕性。在進行礦山工程勘察與建筑工程設計當中，需要針對于地下水進行考察，下表為地下水腐蝕性以及礦物質比例表。

表1 地下水腐蝕性及礦物質對比

在地下水腐蝕性評價當中，除了根據并且給出地下水當中各主要離子與分子含量之外，還有兩個指標，分別是總礦化度與酸堿度[12]。總礦化度表示地下水總含鹽量的多少，酸堿度則是表示具體的水質類型，地下水酸堿類型包括強酸性水、弱酸性水、中性水（純水）、弱堿水、強堿水。

避免地下水造成的腐蝕，需要采用廣泛的措施來進行處理。由于地下水污染屬于周圍環境污染造成，地下水污染可以進行防治，將生產過程中的工業廢料降低到最低，就能夠改善污水凈化排放工藝。

除此之外，礦山施工過程中的耐久性很多時候取決于材料的品質、用量以及材料的對比，腐蝕介質的腐蝕類型以及混凝土的環境暴露條件，對于混凝土具有很強的接近腐蝕地段，需要使用抗硫酸鹽水泥或者礦渣水泥比較好。

5 結語

水文地質對于礦山工程地質勘察來說非常重要，不僅僅是礦山工程的基本條件，同時也是開展這一工作的關鍵內涵。未來必須要嚴格并且詳細的針對于地下水分布情況和分布特點進行勘察，只有這樣才能夠保證工程施工安全性以及建筑簡稱之后的質量與穩定性。在當下發展的過程中，未來需要不斷的完善巖土工程地質勘測進行設計與分析，保證當下工程施工安全性的質量以及穩定性。在當下時代發展的過程中，需要不斷的完善礦山工程地質勘測的設計與施工工作，重視水文地質情況。而施工單位的技術人員則是需要對水文地質進行科學完善的分析，明確勘察目標與勘察任務，了解水文地質對項目施工產生的影響。