礦山生態修復過程中，水工環調查工作怎么做?

礦山地質環境網

2021年7月30日 13:39

水文地質、工程地質和環境地質條件是礦山開采的主要基礎技術條件，不但對礦山建設、開采和生產起重要控制作用，同樣對礦山生態修復的工程設計起著重要的限制作用。

一、微地貌及水文調查

（一）微地貌調查

礦區所處地貌單元多為二級或三級，要從地貌形態入手，調查礦區所處的原始微地貌類型，以及人工地貌特征。即調查礦山建構筑物、采場等所處地貌形態；調查礦業活動改造后的微地貌特征，如露采場、采空塌陷區、渣土堆場等典型的人工地貌。調查重點是尾礦庫、渣土堆場、生產生活區是否處于溝谷中，以及上游匯水區面積，溝內松散沉積物分布等；對丘陵山地凹陷開采積水區，要關注周邊微地貌特征，山體“寬度”等。微地貌調查一般以大比例尺地形圖為底圖開展。

（二）水文調查

礦區水文調查主要內容有:通過周邊水系與水利設施調查，了解礦山生產生活用水水源、礦山外排水通道、可能受礦山影響的水體，如水庫、河流；當生態修復模式為農用地、林地時，則要了解可能的灌溉水源；通過最低侵蝕基準面的調查，判定露采礦山的采場能否自然排水；通過訪問及現場調查，掌握凹陷開采區、塌陷區常年積水水位標高、容積、以及與周邊水系連接等。

當礦區附近有流經的河流時，需調查其水深、流量等水文參數，以及河床的地質結構、滲透系數等，判斷與礦區的水力聯系，對于季節性溪流，也需要調查其水文特征。還要調查礦區歷史最高洪水位標高，分析礦區是否存有洪澇隱患等。

二、水文地質條件調查

礦區水文地質條件調查主要包括礦區氣象特征調查，礦山含水層、隔水層及其水文地質特征調查，礦區構造對水文地質條件影響調查，礦區地下水的補徑排條件調查，含水巖組間水力聯系及礦床充水因素分析，以及礦坑涌水量預測等內容。對于在生產礦山，要對照原勘探報告（采礦設計），補充必要的實地調查與核實，查明水文地質條件的變化，分析其原因。

（一）氣象特征調查

通過收集氣象部門資料，可以了解礦區氣候、季風、年平均氣溫、年平均降雨和年平均蒸發量等，還需重點了解極端氣溫、強降水歷史等災害性天氣，并對強降雨條件下，礦區采場、尾礦庫、渣土堆場等敏感地點受災風險予以評估。

（二）含水巖組劃分及動態特征

根據以往勘查成果，需了解礦區地下水賦存與分布規律、含水巖組劃分（含水層、隔水層）、富水性和水質特征；了解礦區地下水補給、徑流與排泄條件，以及開采狀態下的變化。

（三）礦山充水

通過勘探報告或采礦設計，了解礦山充水類型、充水等級、充水途徑；礦山疏干設施、疏干排水量、疏干漏斗特征，以及可能帶來的生態環境影響。礦山充水分為三種類型。

第一類以孔隙含水層充水為主的礦床，簡稱孔隙充水礦床。其礦床充水條件和礦坑涌水量的大小取決于充水巖層的顆粒成分、孔隙大小、膠結程度、埋藏條件及與地表水的水力聯系程度。

第二類以裂隙含水層充水為主的礦床，簡稱裂隙充水礦床，其礦床充水條件和礦坑涌水量的大小取決于充水巖層的裂隙發育程度，構造復雜程度以及與地表水的水力聯系程度。

第三類以巖溶含水層充水為主的礦床，簡稱巖溶充水礦床。其礦床充水條件和礦坑涌水量的大小主要決定于充水巖層的巖溶發育程度及分布和埋藏條件、礦區的構造復雜程度。

三、工程地質條件調查

該項調查一方面是基于對以往礦山勘查資料收集與分析，另一方面是實地補充調查，對于在生產和關停礦山，后者尤其重要，直接關系到生態修復設計技術依據的可靠性。

（一）工程地質巖組劃分

根據以往礦山勘查成果，即可掌握礦山巖土體劃分具體內容，以及各工程地質巖組的分布、物理力學參數，以及與礦層之間的關系。

（二）巖石的結構特征

具體劃分巖體的結構類型時，主要考慮巖體的物理力學性質（巖石的單軸抗壓強度等）、巖性組合與巖性變化、構造變動的程度、應力變形狀態、風化作用的強度、幾何邊界條件（結構面組數、間距和特征）以及地下水特征。礦區巖土體的結構類型主要有散體結構、碎裂結構、層狀和塊狀結構。

根據《工程巖體分級標準》（GB50218—2014），巖體完整性及巖體質量分級根據巖體基本質量指標BQ確定。巖體完整性指標Kv根據巖石質量指標RQD值確定。根據BQ指標，將巖體分為5個基本質量等級。在礦山生態修復工程設計中，依據確定的基本質量等級，選用巖體物理力學參數，確定地下工程巖體自穩能力和地基巖體承載力。

褶皺和斷裂構造對工程地質條件最主要影響是巖體完整性遭到破壞，它與水力作用一起，使礦床工程地質條件更趨于復雜。

（三）邊坡穩定性調查

露天礦山開采形成露采邊坡，尤其是未按照設計開采的歷史礦山高陡邊坡，是礦山生態修復的重點和難點，生態修復設計前，都需要開展實地調查，調查內容有:

1）微地貌形態及邊坡的幾何特征（坡高、坡角、臺階分布及空間幾何參數）；地層產狀，以及與坡向的組合關系（順向、逆向、斜向、正向）。

2）邊坡巖土的類型、巖土層結構、工程特性。

3）巖體主要結構面的類型、產狀、延展情況、閉合程度、充填狀況、組合關系，分析是否存在軟弱結構面或者致滑塌結構面。

4）調查是否存在滑坡、崩塌、泥石流等不良地質作用，包括邊坡失穩跡象的調查，如局部滑塌、樹木歪斜、渾水溢出等。

（四）硐室穩定性調查

井工礦山在地下形成的井巷和采空區導致硐室圍巖破壞，是產生地面塌陷的根本原因。對硐室穩定性進行調查，是預測礦山土地塌陷時序的基礎。硐室穩定性與圍巖的巖性、巖體結構和構造等自然因素有關，也與采礦方式、采礦厚度、支護形式、頂板管理方式等人為因素有關，硐室穩定性還與充填方式和時間有關。

調查工作應根據開采設計、長期監測資料，并結合井下和地表變形展開。

四、環境地質條件及礦山地質災害調查

礦區環境地質條件調查重點是礦山地質災害的調查。一是調查礦區在建設前已經存在的地質災害，如滑坡、崩塌、泥石流等；二是調查礦業活動引發的礦山地質災害或地質災害隱患，如露采場邊坡的滑坡與崩塌災害，渣土堆場的泥石流隱患、采空上方的地裂縫和地表塌陷等。在實施礦山生態修復工程前，需查明礦山地質災害，并進行專項設計與治理。

（一）崩塌調查

1.調查的主要內容

1）崩塌區的地形地貌及崩塌類型、規模、范圍，崩塌體的大小和崩落方向。

2）崩塌區巖體的巖性特征、風化程度和水的活動情況。

3）崩塌區的地質構造，巖體結構類型、結構面的產狀、組合關系、閉合程度、力學屬性、延展及貫穿特征。

4）危巖體分布、形態、規模，巖土性質、結構類型、結構面發育、貫通及組合情況。

5）氣象（重點是大氣降水）、水文、地震情況。

6）崩塌前的跡象及崩塌區地貌、巖性、構造、降雨、地震、溫差變化等自然因素和采礦、爆破、切坡等人類活動對崩塌的影響。

7）崩塌災情及當地防治崩塌的經驗。

8）崩塌（危巖）調查時宜填寫調查表。對崩塌的重點部位應進行拍照、錄像或繪制素描圖。

2.工程地質測繪

1）測繪范圍包括崩塌體和周邊相關區域，平面圖比例尺為1：500~1：2000；剖面圖為1：100~1：1000，如危巖體體積較小，宜采取更大的比例尺。

2）對主要的裂隙或節理進行測繪，測量其產狀、裂隙面特征（長、寬、充填物、延展情況等）。

3.勘探與巖土試驗

崩塌勘探方法以剝土、探槽、探井等山地工程為主，輔以適量的物探和鉆探驗證。物探適用方法主要是彈性波法，以探測裂隙的延伸和連接情況。巖土試驗主要是崩塌體巖土和裂隙面的抗剪強度試驗。

（二）滑坡調查

1.調查的主要內容

1）滑坡地形地貌特征，包括滑坡所處的地貌部位、斜坡形態、坡度、相對高度、溝谷發育、植被情況等。

2）滑坡及其周邊的地質結構，包括巖土體的類型、工程地質特性、軟硬巖的組合、軟弱夾層的厚度及分布。

3）滑坡要素及邊界特征，包括滑動體的長度、寬度、厚度、巖土體組成及結構、松動破碎及含泥含水情況等；滑坡壁、滑坡平臺、滑坡舌、滑坡裂縫、滑坡鼓丘等微地貌形態；前緣臨空面及剪出情況，初步判定滑坡體的滑帶（面）部位及主滑方向，圈定滑坡周界。

4）滑坡變形活動特征，訪問調查滑坡的發生時間、發展過程及穩定狀態。

5）滑體內外樹木、建筑物、水渠、道路、墳墓等變形位移及井泉、水塘滲漏或干枯等現象。

6）滑帶水和地下水的分布，泉水出露地點及流量，地表水、濕地分布及變遷情況。

7）滑坡誘發因素，包括降雨、地震、洪水、坡后加載、工程切坡、礦山采掘、爆破震動等自然及人為因素。

8）滑坡危害及災情，當地滑坡整治的措施和經驗。

9）滑坡調查時宜填寫調查表，對滑坡的重點部位應進行拍照、錄像或繪制素描。

2.工程地質測繪

1）測繪的范圍:后緣壁至前緣剪出口，外延至可能影響的范圍。

2）截排水工程可能布置的位置。

3）地形地貌測繪的內容:宏觀地形地貌、微觀地形地貌。

4）巖土體工程地質測繪內容:周邊地層、滑床巖土體結構、各類結構面特征及產狀、滑體結構特征及組合、滑帶層位及巖性。

5）滑坡地裂縫測繪內容:地裂縫分布、長度、寬度、形狀、力學性質及組合；地裂縫與對應建筑物開裂的關系；地裂縫與滑坡下滑力的關系。

6）滑坡體上植被調查（植物的形狀、物種）。

7）水文地質調查（地表水入滲、沖刷、積水、下降泉等）。

8）人類工程活動對滑坡的作用（如切坡、附加荷載、采礦、爆破等）。

9）測繪比例尺:平面圖一般為1：200~1：500；剖面圖為1：20~1：100。

3.勘探與巖土試驗

1）剖面數:大、中型滑坡三條剖面，小型一般一主一輔；勘探點、線距離視地質條件復雜程度而定，主勘探線線間距為簡單地區縱向間距60~100ｍ，橫向60~100ｍ。復雜地區縱向間距40~80ｍ，橫向40~80ｍ。主勘探線點間距為簡單地區縱向間距60~100ｍ，橫向60~100ｍ；復雜地區縱向間距40~80ｍ，橫向40~80ｍ。輔助勘探線適當放大間距。勘探線要從滑坡的剪出口，經主滑段到滑坡后緣的穩定段。

2）勘探點由鉆孔、槽井探、物探構成，主勘探線勘探點為鉆孔、槽井探點。

3）勘探深度:進入滑床3~5ｍ；設計有抗滑樁、錨索的深度大于滑坡體厚度1/2，并且不小于5ｍ。

4）采樣:應取滑帶與滑坡體巖土試樣，測試項目為物理、水理與力學性質指標（黏聚力和內摩擦角）。盡量取原狀樣，當無法取得時，可取保持天然含水量的擾動土樣進行重塑樣試驗。每個工程地質層不少于6組樣。

5）勘探點位置原則:布置在勘探線上；有利于控制滑坡體縱向厚度變化；可能設計治理工程的部位，如抗滑樁；兼顧采樣和現場試驗、監測點的布設。

（三）泥石流調查

1.調查的主要內容

1）溝谷區暴雨強度、一次最大降雨量，冰雪融化和雨洪最大流量，地下水對泥石流形成的影響。

2）溝谷區地層巖性，地質構造，崩塌、滑坡等不良地質現象，松散堆積物的分布、物質組成和儲量。

3）溝谷的地形地貌特征，包括溝谷的發育程度、切割情況和溝床彎曲堵塞、粗糙程度，縱坡坡度；劃分泥石流的形成區、流通區和堆積區，圈繪整個溝谷的匯水面積。

4）形成區的水源類型、水量、匯水條件、山坡坡度，巖土性質及風化松散程度；斷裂、滑坡、崩塌、巖堆等不良地質現象的發育情況及可能形成泥石流固體物質的分布范圍、儲量。

5）流通區的溝床縱坡坡度、跌水、急灣等特征；溝床兩側山坡坡度、穩定程度，溝床的沖淤變化和泥石流的痕跡。

6）堆積區堆積扇的分布范圍，表面形態，縱坡，植被，溝道變遷和沖淤情況；堆積物的性質、層次、厚度，一般粒徑及最大粒徑以及分布規律；堆積扇的形成歷史、堆積速度和一次最大堆積量。

7）歷次泥石流的發生時間、頻率、規模、形成過程、歷時、流體性質、暴發前的降雨情況和暴發后產生的災害情況。

8）當地防治泥石流的措施和經驗。

9）礦山棄渣土堆場的位置、截排水措施、擋土措施、堆場穩定性等；礦山工程切坡、砍伐森林等人類活動情況。

10）尾礦庫防滲、防洪措施；尾礦庫的壩基和壩體穩定性。

對于礦山泥石流調查，后兩項是重點。

2.工程地質測繪

對全流域及溝口以下可能受泥石流影響的地段，調繪與泥石流形成和活動有關的地質地貌要素，編制相應的地貌圖與地質圖，填繪縱斷面與橫斷面圖。小流域平面圖比例尺為1：10000左右，分區平面圖比例尺為1：500~1：5000；縱剖面圖比例尺1：500~1：2000；橫向斷面圖比例尺1：200~1：500。測繪方法以沿溝谷追索、實測和填繪剖面為主。工程治理區實測剖面至少按一縱三橫控制。對于可能形成礦山泥石流的不穩定堆場和尾礦庫的測繪，要圍繞其周邊，尤其是“下游”區域展開。

3.勘探與實驗

勘探工程主要布置在泥石流堆積區和可能采取防治工程的地段。勘探工程以鉆探為主，輔以物探和坑（槽）探等輕型山地工程。防治工程場址主勘探線鉆孔的孔距應能控制溝槽起伏和基巖面，間距一般30~50ｍ。當松散堆積物很厚時，孔深應該是設計治理工程最大高度的0.5~1.5倍；基巖埋深淺，孔深應進入基巖微風化層。物探工作作為鉆探的補充和驗證外，在施工條件差、難以布置或不必布置鉆探工程的泥石流物源區，可布置1~2條物探剖面，對松散層的巖性、厚度、分層、基巖面深度及起伏進行推斷。結合鉆探和物探，在重點地段布置一定深度的坑探或槽探，揭露泥石流在物源區、流通區、堆積區物質沉積規律和粒度級配變化；了解松散層巖性、結構、厚度和基巖巖性、結構、風化程度及節理裂隙發育狀況。現場采集具有代表性原狀巖、土樣品，獲取巖土體物理力學參數。視需要，進行松散層地下水抽水試驗或注水試驗，采取水樣。進行水質簡分析和侵蝕性二氧化碳分析。

（四）礦山巖溶塌陷調查

礦山巖溶塌陷調查與評價的主要內容是:

1）收集分析礦區內已有的地質、水文地質等資料，掌握巖溶發育程度、分布規律及巖溶水環境條件。

2）調查礦山疏干排水漏斗范圍，以及巖溶塌陷的發生時間、分布、形態、規模、密度等。

3）地下水與地表水的水力聯系及其動態變化。

4）碳酸鹽巖上覆第四系土體的類型、厚度及其工程地質性質。

5）巖溶塌陷的誘發原因。

6）地表工程設施等的破壞損失情況，當地防治塌陷的措施和經驗。

7）分析巖溶塌陷的形成條件、分布發育特征、誘發因素、發生發展趨勢及危害程度。

8）根據巖溶塌陷發育程度及其危害程度，對其現狀與發展趨勢進行評估，針對性地制定防治措施。

（五）采空塌陷調查

采空塌陷調查與評價的主要內容是: