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矿山生态修复过程中 水工环调查工作怎么做?

北极星水处理网  来源:矿山生态修复理论与实践  作者:方星 等  2020/3/30 10:17:36  我要投稿  

北极星水处理网讯:水文地质、工程地质和环境地质条件是矿山开采的主要基础技术条件,不但对矿山建设、开采和生产起重要控制作用,同样对矿山生态修复的工程设计起着重要的限制作用。

一、微地貌及水文调查

(一)微地貌调查

矿区所处地貌单元多为二级或三级,要从地貌形态入手,调查矿区所处的原始微地貌类型,以及人工地貌特征。即调查矿山建构筑物、采场等所处地貌形态;调查矿业活动改造后的微地貌特征,如露采场、采空塌陷区、渣土堆场等典型的人工地貌。调查重点是尾矿库、渣土堆场、生产生活区是否处于沟谷中,以及上游汇水区面积,沟内松散沉积物分布等;对丘陵山地凹陷开采积水区,要关注周边微地貌特征,山体“宽度”等。微地貌调查一般以大比例尺地形图为底图开展。

(二)水文调查

矿区水文调查主要内容有:通过周边水系与水利设施调查,了解矿山生产生活用水水源、矿山外排水通道、可能受矿山影响的水体,如水库、河流;当生态修复模式为农用地、林地时,则要了解可能的灌溉水源;通过最低侵蚀基准面的调查,判定露采矿山的采场能否自然排水;通过访问及现场调查,掌握凹陷开采区、塌陷区常年积水水位标高、容积、以及与周边水系连接等。

当矿区附近有流经的河流时,需调查其水深、流量等水文参数,以及河床的地质结构、渗透系数等,判断与矿区的水力联系,对于季节性溪流,也需要调查其水文特征。还要调查矿区历史最高洪水位标高,分析矿区是否存有洪涝隐患等。

二、水文地质条件调查

矿区水文地质条件调查主要包括矿区气象特征调查,矿山含水层、隔水层及其水文地质特征调查,矿区构造对水文地质条件影响调查,矿区地下水的补径排条件调查,含水岩组间水力联系及矿床充水因素分析,以及矿坑涌水量预测等内容。对于在生产矿山,要对照原勘探报告(采矿设计),补充必要的实地调查与核实,查明水文地质条件的变化,分析其原因。

(一)气象特征调查

通过收集气象部门资料,可以了解矿区气候、季风、年平均气温、年平均降雨和年平均蒸发量等,还需重点了解极端气温、强降水历史等灾害性天气,并对强降雨条件下,矿区采场、尾矿库、渣土堆场等敏感地点受灾风险予以评估。

(二)含水岩组划分及动态特征

根据以往勘查成果,需了解矿区地下水赋存与分布规律、含水岩组划分(含水层、隔水层)、富水性和水质特征;了解矿区地下水补给、径流与排泄条件,以及开采状态下的变化。

(三)矿山充水

通过勘探报告或采矿设计,了解矿山充水类型、充水等级、充水途径;矿山疏干设施、疏干排水量、疏干漏斗特征,以及可能带来的生态环境影响。矿山充水分为三种类型。

第一类以孔隙含水层充水为主的矿床,简称孔隙充水矿床。其矿床充水条件和矿坑涌水量的大小取决于充水岩层的颗粒成分、孔隙大小、胶结程度、埋藏条件及与地表水的水力联系程度。

云南快乐十分第二类以裂隙含水层充水为主的矿床,简称裂隙充水矿床,其矿床充水条件和矿坑涌水量的大小取决于充水岩层的裂隙发育程度,构造复杂程度以及与地表水的水力联系程度。

第三类以岩溶含水层充水为主的矿床,简称岩溶充水矿床。其矿床充水条件和矿坑涌水量的大小主要决定于充水岩层的岩溶发育程度及分布和埋藏条件、矿区的构造复杂程度。

三、工程地质条件调查

该项调查一方面是基于对以往矿山勘查资料收集与分析,另一方面是实地补充调查,对于在生产和关停矿山,后者尤其重要,直接关系到生态修复设计技术依据的可靠性。

(一)工程地质岩组划分

根据以往矿山勘查成果,即可掌握矿山岩土体划分具体内容,以及各工程地质岩组的分布、物理力学参数,以及与矿层之间的关系。

(二)岩石的结构特征

具体划分岩体的结构类型时,主要考虑岩体的物理力学性质(岩石的单轴抗压强度等)、岩性组合与岩性变化、构造变动的程度、应力变形状态、风化作用的强度、几何边界条件(结构面组数、间距和特征)以及地下水特征。矿区岩土体的结构类型主要有散体结构、碎裂结构、层状和块状结构。

根据《工程岩体分级标准》(GB50218—2014),岩体完整性及岩体质量分级根据岩体基本质量指标BQ确定。岩体完整性指标Kv根据岩石质量指标RQD值确定。根据BQ指标,将岩体分为5个基本质量等级。在矿山生态修复工程设计中,依据确定的基本质量等级,选用岩体物理力学参数,确定地下工程岩体自稳能力和地基岩体承载力。

褶皱和断裂构造对工程地质条件最主要影响是岩体完整性遭到破坏,它与水力作用一起,使矿床工程地质条件更趋于复杂。

(三)边坡稳定性调查

露天矿山开采形成露采边坡,尤其是未按照设计开采的历史矿山高陡边坡,是矿山生态修复的重点和难点,生态修复设计前,都需要开展实地调查,调查内容有:

1)微地貌形态及边坡的几何特征(坡高、坡角、台阶分布及空间几何参数);地层产状,以及与坡向的组合关系(顺向、逆向、斜向、正向)。

2)边坡岩土的类型、岩土层结构、工程特性。

3)岩体主要结构面的类型、产状、延展情况、闭合程度、充填状况、组合关系,分析是否存在软弱结构面或者致滑塌结构面。

4)调查是否存在滑坡、崩塌、泥石流等不良地质作用,包括边坡失稳迹象的调查,如局部滑塌、树木歪斜、浑水溢出等。

(四)硐室稳定性调查

井工矿山在地下形成的井巷和采空区导致硐室围岩破坏,是产生地面塌陷的根本原因。对硐室稳定性进行调查,是预测矿山土地塌陷时序的基础。硐室稳定性与围岩的岩性、岩体结构和构造等自然因素有关,也与采矿方式、采矿厚度、支护形式、顶板管理方式等人为因素有关,硐室稳定性还与充填方式和时间有关。

调查工作应根据开采设计、长期监测资料,并结合井下和地表变形展开。

四、环境地质条件及矿山地质灾害调查

矿区环境地质条件调查重点是矿山地质灾害的调查。一是调查矿区在建设前已经存在的地质灾害,如滑坡、崩塌、泥石流等;二是调查矿业活动引发的矿山地质灾害或地质灾害隐患,如露采场边坡的滑坡与崩塌灾害,渣土堆场的泥石流隐患、采空上方的地裂缝和地表塌陷等。在实施矿山生态修复工程前,需查明矿山地质灾害,并进行专项设计与治理。

(一)崩塌调查

1.调查的主要内容

1)崩塌区的地形地貌及崩塌类型、规模、范围,崩塌体的大小和崩落方向。

2)崩塌区岩体的岩性特征、风化程度和水的活动情况。

3)崩塌区的地质构造,岩体结构类型、结构面的产状、组合关系、闭合程度、力学属性、延展及贯穿特征。

4)危岩体分布、形态、规模,岩土性质、结构类型、结构面发育、贯通及组合情况。

5)气象(重点是大气降水)、水文、地震情况。

6)崩塌前的迹象及崩塌区地貌、岩性、构造、降雨、地震、温差变化等自然因素和采矿、爆破、切坡等人类活动对崩塌的影响。

7)崩塌灾情及当地防治崩塌的经验。

8)崩塌(危岩)调查时宜填写调查表。对崩塌的重点部位应进行拍照、录像或绘制素描图。

2.工程地质测绘

1)测绘范围包括崩塌体和周边相关区域,平面图比例尺为1:500~1:2000;剖面图为1:100~1:1000,如危岩体体积较小,宜采取更大的比例尺。

2)对主要的裂隙或节理进行测绘,测量其产状、裂隙面特征(长、宽、充填物、延展情况等)。

3.勘探与岩土试验

崩塌勘探方法以剥土、探槽、探井等山地工程为主,辅以适量的物探和钻探验证。物探适用方法主要是弹性波法,以探测裂隙的延伸和连接情况。岩土试验主要是崩塌体岩土和裂隙面的抗剪强度试验。

(二)滑坡调查

1.调查的主要内容

1)滑坡地形地貌特征,包括滑坡所处的地貌部位、斜坡形态、坡度、相对高度、沟谷发育、植被情况等。

2)滑坡及其周边的地质结构,包括岩土体的类型、工程地质特性、软硬岩的组合、软弱夹层的厚度及分布。

3)滑坡要素及边界特征,包括滑动体的长度、宽度、厚度、岩土体组成及结构、松动破碎及含泥含水情况等;滑坡壁、滑坡平台、滑坡舌、滑坡裂缝、滑坡鼓丘等微地貌形态;前缘临空面及剪出情况,初步判定滑坡体的滑带(面)部位及主滑方向,圈定滑坡周界。

4)滑坡变形活动特征,访问调查滑坡的发生时间、发展过程及稳定状态。

5)滑体内外树木、建筑物、水渠、道路、坟墓等变形位移及井泉、水塘渗漏或干枯等现象。

6)滑带水和地下水的分布,泉水出露地点及流量,地表水、湿地分布及变迁情况。

7)滑坡诱发因素,包括降雨、地震、洪水、坡后加载、工程切坡、矿山采掘、爆破震动等自然及人为因素。

8)滑坡危害及灾情,当地滑坡整治的措施和经验。

9)滑坡调查时宜填写调查表,对滑坡的重点部位应进行拍照、录像或绘制素描。

2.工程地质测绘

1)测绘的范围:后缘壁至前缘剪出口,外延至可能影响的范围。

云南快乐十分2)截排水工程可能布置的位置。

3)地形地貌测绘的内容:宏观地形地貌、微观地形地貌。

4)岩土体工程地质测绘内容:周边地层、滑床岩土体结构、各类结构面特征及产状、滑体结构特征及组合、滑带层位及岩性。

5)滑坡地裂缝测绘内容:地裂缝分布、长度、宽度、形状、力学性质及组合;地裂缝与对应建筑物开裂的关系;地裂缝与滑坡下滑力的关系。

6)滑坡体上植被调查(植物的形状、物种)。

7)水文地质调查(地表水入渗、冲刷、积水、下降泉等)。

8)人类工程活动对滑坡的作用(如切坡、附加荷载、采矿、爆破等)。

9)测绘比例尺:平面图一般为1:200~1:500;剖面图为1:20~1:100。

3.勘探与岩土试验

1)剖面数:大、中型滑坡三条剖面,小型一般一主一辅;勘探点、线距离视地质条件复杂程度而定,主勘探线线间距为简单地区纵向间距60~100m,横向60~100m。复杂地区纵向间距40~80m,横向40~80m。主勘探线点间距为简单地区纵向间距60~100m,横向60~100m;复杂地区纵向间距40~80m,横向40~80m。辅助勘探线适当放大间距。勘探线要从滑坡的剪出口,经主滑段到滑坡后缘的稳定段。

2)勘探点由钻孔、槽井探、物探构成,主勘探线勘探点为钻孔、槽井探点。

3)勘探深度:进入滑床3~5m;设计有抗滑桩、锚索的深度大于滑坡体厚度1/2,并且不小于5m。

4)采样:应取滑带与滑坡体岩土试样,测试项目为物理、水理与力学性质指标(黏聚力和内摩擦角)。尽量取原状样,当无法取得时,可取保持天然含水量的扰动土样进行重塑样试验。每个工程地质层不少于6组样。

5)勘探点位置原则:布置在勘探线上;有利于控制滑坡体纵向厚度变化;可能设计治理工程的部位,如抗滑桩;兼顾采样和现场试验、监测点的布设。

(三)泥石流调查

1.调查的主要内容

1)沟谷区暴雨强度、一次最大降雨量,冰雪融化和雨洪最大流量,地下水对泥石流形成的影响。

2)沟谷区地层岩性,地质构造,崩塌、滑坡等不良地质现象,松散堆积物的分布、物质组成和储量。

3)沟谷的地形地貌特征,包括沟谷的发育程度、切割情况和沟床弯曲堵塞、粗糙程度,纵坡坡度;划分泥石流的形成区、流通区和堆积区,圈绘整个沟谷的汇水面积。

4)形成区的水源类型、水量、汇水条件、山坡坡度,岩土性质及风化松散程度;断裂、滑坡、崩塌、岩堆等不良地质现象的发育情况及可能形成泥石流固体物质的分布范围、储量。

5)流通区的沟床纵坡坡度、跌水、急湾等特征;沟床两侧山坡坡度、稳定程度,沟床的冲淤变化和泥石流的痕迹。

6)堆积区堆积扇的分布范围,表面形态,纵坡,植被,沟道变迁和冲淤情况;堆积物的性质、层次、厚度,一般粒径及最大粒径以及分布规律;堆积扇的形成历史、堆积速度和一次最大堆积量。

7)历次泥石流的发生时间、频率、规模、形成过程、历时、流体性质、暴发前的降雨情况和暴发后产生的灾害情况。

8)当地防治泥石流的措施和经验。

9)矿山弃渣土堆场的位置、截排水措施、挡土措施、堆场稳定性等;矿山工程切坡、砍伐森林等人类活动情况。

云南快乐十分10)尾矿库防渗、防洪措施;尾矿库的坝基和坝体稳定性。

对于矿山泥石流调查,后两项是重点。

2.工程地质测绘

对全流域及沟口以下可能受泥石流影响的地段,调绘与泥石流形成和活动有关的地质地貌要素,编制相应的地貌图与地质图,填绘纵断面与横断面图。小流域平面图比例尺为1:10000左右,分区平面图比例尺为1:500~1:5000;纵剖面图比例尺1:500~1:2000;横向断面图比例尺1:200~1:500。测绘方法以沿沟谷追索、实测和填绘剖面为主。工程治理区实测剖面至少按一纵三横控制。对于可能形成矿山泥石流的不稳定堆场和尾矿库的测绘,要围绕其周边,尤其是“下游”区域展开。

3.勘探与实验

云南快乐十分勘探工程主要布置在泥石流堆积区和可能采取防治工程的地段。勘探工程以钻探为主,辅以物探和坑(槽)探等轻型山地工程。防治工程场址主勘探线钻孔的孔距应能控制沟槽起伏和基岩面,间距一般30~50m。当松散堆积物很厚时,孔深应该是设计治理工程最大高度的0。5~1。5倍;基岩埋深浅,孔深应进入基岩微风化层。物探工作作为钻探的补充和验证外,在施工条件差、难以布置或不必布置钻探工程的泥石流物源区,可布置1~2条物探剖面,对松散层的岩性、厚度、分层、基岩面深度及起伏进行推断。结合钻探和物探,在重点地段布置一定深度的坑探或槽探,揭露泥石流在物源区、流通区、堆积区物质沉积规律和粒度级配变化;了解松散层岩性、结构、厚度和基岩岩性、结构、风化程度及节理裂隙发育状况。现场采集具有代表性原状岩、土样品,获取岩土体物理力学参数。视需要,进行松散层地下水抽水试验或注水试验,采取水样。进行水质简分析和侵蚀性二氧化碳分析。

(四)矿山岩溶塌陷调查

矿山岩溶塌陷调查与评价的主要内容是:

1)收集分析矿区内已有的地质、水文地质等资料,掌握岩溶发育程度、分布规律及岩溶水环境条件。

2)调查矿山疏干排水漏斗范围,以及岩溶塌陷的发生时间、分布、形态、规模、密度等。

3)地下水与地表水的水力联系及其动态变化。

4)碳酸盐岩上覆第四系土体的类型、厚度及其工程地质性质。

5)岩溶塌陷的诱发原因。

6)地表工程设施等的破坏损失情况,当地防治塌陷的措施和经验。

7)分析岩溶塌陷的形成条件、分布发育特征、诱发因素、发生发展趋势及危害程度。

8)根据岩溶塌陷发育程度及其危害程度,对其现状与发展趋势进行评估,针对性地制定防治措施。

(五)采空塌陷调查

采空塌陷调查与评价的主要内容是:

1)矿层的种类、分布、层数、厚度、深度等特征,开采层顶底板的岩性、结构等。

2)矿山开采历史、采深、采厚、开采方式、顶板管理方法、回采率、开发现状及规划等;了解采矿巷道的布置、形态、大小、埋藏深度。

3)采空区的空间展布和范围,塌落、密实程度、空隙和积水等。

4)地表变形破坏特征,包括地表塌陷坑、伴生裂缝、台阶等的位置、形状、规模、深度、延伸方向,地表移动盆地特征及影响范围;分析其与采空区、开采边界、工作面推进方向等的关系。

5)采空区附近的抽、排水情况及其对采空区稳定的影响。

6)采空塌陷的历史,原计算或预计塌陷量、现状塌陷量、剩余塌陷量等,对工程设施、农田等危害和损失情况,以及当地防治塌陷的措施。

7)分析采空塌陷形成的地质条件和采矿条件,地表移动变形特点,可能的塌陷范围及危害性。

8)进行采空地面塌陷稳定性评价(采用开采条件分析法、采深采厚比等方法),针对性地制定防治措施。

当井采矿山上覆有欠固结、半固结土层分部时,疏干排水还会导致地面沉降灾害,则需开展压缩层、疏干漏斗等调查与评价。

原标题:【技术分享】矿山生态修复过程中,水工环调查工作怎么做? 生态修复网 今天

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