矿山施工中地质环境、岩土工程条件勘察的要点

张恺曳，万诚彬

（江西省地质局赣西地质调查大队，江西 南昌 330000）

受改革开放影响我国已经领先成为世界上发展速度最快的国家之一，在大规模基建建设中对矿产资源的开发和需求日益增加。在经济发展条件下，具备充足的资源条件，使大量矿产事业不断崛起，从而使地质环境受到破坏。从宏观的角度上讲矿产资源的过度开发，会造成对应地区的生态环境破坏和强烈污染，加大当地的地质灾害发生概率。综合世界各国对矿产资源开发的历史基本上，均采取先开采后治理的错误路线，在同一时间内对探明的矿山进行集中式的高密度开采，过度地追求眼前利益不仅导致地质灾害频频发生，也对工人的安全造成极大威胁。对比国内开采方式其实和国外发达国家不尽相同，受工作条件和开采技术的限制，早期的矿山开采活动造成了大范围内的环境破坏。因此如何在保护矿山环境的同时对矿山资源进行合理安全有效的开发、防止人为开发引起地质灾害和破坏将成为矿山开发的首要任务。矿产资源勘查是一个探索性的开发过程，对勘查矿体所需的地质信息不能急于一次完成，需要有一个逐渐深化的认识。本文从矿山施工中地质环境和岩土工程条件的勘察要点出发，对影响其开采质量和进度的相关因素作详细分析，为我国矿山事业发展提供新的思路。

1 自然地理环境变化

常规情况下矿山所在的地理环境受区域内自然气候所影响，每个矿山赖以生存的自然条件不同导致其生成的矿产资源类型也不尽相同。其中区域内的自然环境包括同一时间内降水量和年日照时长等等，在不同的自然地理条件下可以产生不同类型的矿山形态，如盆地构造或者褶皱断裂带等等。在自然环境的影响作用下人类活动度对矿山开采的影响尤为重要，人类不合理的生活方式会影响该区域的自然水文地理环境，使得山体的植被和土壤等自然因素遭到破坏，增加矿山的施工难度。大自然在循环作用下产生了无数的影响因素，每种因素相互制约相互影响使其不能在过大程度上造成山体的破坏，在长久的降雨影响下在矿山内部会形成涌动的暗河和地下水通路。在长期地下水的冲击作用下矿山内部会发生地质变化从而形成较大或较小的空洞，促使在对矿山勘察工作中形成较有利的观测位置。基本上我国存在矿山资源的地区均属于半湿润地区，每年的蒸发量要大于年均降水量，产生的昼夜相对温湿度差不会再大范围内波动[1]。由自然降水形成的地下水可以在不同山体自身的压力下产生裂缝，从而对地下水的流动产生控制力，一般情况下地下水的运作方向和山体的侵蚀度相关。在自然地理环境中可以根据各个时代的气候变化情况对矿山矿床的形成加以研究，直接定位出比较好开采和施工的区域。

2 地下水位变化规律

矿山内部存在的地下河会根据季节变化产生不同的水位变化，在矿山开采过程中会对待施工的地带进行地下钻孔工作[2]。由于钻孔力度和外界压力的影响使得地下水在不同标高下会产生一定的分水领域，每个分水岭对应的开采程序在同一标准内会和地下河存在一定距离。但由于地下河存在自身的流动特性，在对其设置暗桩时不同的钻孔深度会造成不用水位的相变化，使其形成影响地下水水位变化的因素，造成矿山地下水对深部矿区的潜在威胁，具体情况如表1所示。

表1 地下水位变化因素

根据上表数据可知钻孔深度越大产生的水位深度越小，对应的含水层厚度基本为水位深的两倍。含水层厚度和渗透系数会造成单位涌水量的幅值变化，渗透系数指的是相同力度下同一层位的渗水能力，一般系数越大单位涌水量就越多。根据不同的影响因素寻找地下水的变化规律可以为矿山的施工提供安全的规范标准。

3 地表水与地下水补给关系

在地表存留的水分会经过土地缝隙慢慢存集到地下深处，能够形成矿山表体的地表水和地下水相互补给效果[6]。两者之间的关系较为复杂，季节性的降水对前表的地层水流不造成补给关系，因此形成的地下水流动速度会发生改变，两者的相互补给会形成一个不稳定系数。不稳定系数的取值为最小流量和最大流量的比值，当不稳定系数低于0.025时，表示两者之间存在相对大的动态变化，具体参数如下表2所示。

表2 地表水与地下水赋存规律

根据表中数据其中每个类型产生的流量大小可以计算出地下水和地表水之间的不稳定系数。在地下水和地表水之间存在过度的含水层，两者产生的相互作用力可以直接对补给状态形成扭转，在不考虑存在地下水对地表水的无偿补给作用下直接控制地下水的最大流速，能够保证矿山施工工作中两者隔水层不稳定的现象。

4 岩土自身结构

矿山自身的岩体结构是在长久的历史条件作用下而形成，每个时期形成的矿山岩土结构不尽相同。大多数情况下岩土的结构在矿山赋存中，表现为外部松散内部牢固的特征，主要是在越接近矿山内部其产生的岩体资源年代越久远，所承受的火山岩浆的热作用越多。在已经被开发的矿山中主要岩土形态有断裂结构和褶皱结构两种，断裂结构受地壳迁移的作用影响在内部张力大于外部张力时产生的裂缝样貌[3-5]。褶皱构造是在板块之间相互碰撞产生，可能是大陆和大陆板块也可能是海洋和大陆板块相互挤压下的作用下形成。由山体内部产生的裂缝和褶皱结构一般会在矿山岩体外部存在标志性走向，具体情况以某山区矿山具体形态为例，具体样貌如图1所示。

图1 局部结构划分

根据图片中山体外部岩土的分布位置可以判断在其内部存在多个裂缝区域，从地表露出的潜在缝隙可以了解多条裂缝走向呈扭曲断裂形态，破碎带范围不尽相同。断裂构造一般呈现由南向北或由东向西的走向，矿产资源一般赋存在裂缝的深处，可以根据地层探测仪器查看裂缝深度以此判断山体大致走向。岩土的发育情况能够对矿山的开采工作提供有力帮助，对后续的施工定位以及支护架的安装均产生有利影响。

5 结语

本文通过对矿山施工中几个重要因素的研究发现，在地质环境和岩土工程条件勘察中具有非常重要的作用。从提出的自然地理环境变化，地下水位变化规律，地表水与地下水补给关系，岩土自身结构四个方面依次对矿山施工要点进行论述，精准的找出了影响矿山开发和利用的重要因素。但本文在研究过程中由于本人知识水平和时间有限，在对实际矿山勘察过程中没有采取实地考察方式，对提出的要素和要点仅在前人的研究成果中分析得出，对现阶段的矿山施工具有一定局限性。后续研究过程中会进行时间分配，主动寻找能够勘察的矿山进行实地考察，为我国矿山事业的蓬勃发展提供自己的思想依据。