白银市金属矿山恢复治理与场地岩土地质勘查问题研究

任晓明

（甘肃煤田地质局一三三队，甘肃 白银 730913）

白银市是我国重要的有色金属生产地之一，矿业城市赖以生存与发展的基础就是矿产资源的开发与利用，围绕矿产资源的开发利用而发展壮大的能源城市，有色金属工业与能源业的发展、壮大的过程，也就是白银市地区经济发展壮大的过程，本文依据白银金属矿山恢复治理矿山公园建设的设想，正确选择合理的场地岩土地质勘查方法对白银城区矿山恢复治理具有重要的意义。

1 白银市矿区主要特征及其地质问题

（1）地质结构不均匀性。研究场地中出露的地层因场地所处的微地貌单元的不同而不同，在挖方地带多为白垩系基岩直接出露于地表；填方地带自上而下为：素填土、黄土状粉土、局部有角砾、中粗砂、残积砂及白垩系砂岩夹泥岩等构成，在本地区白垩系基岩厚度约165m。在地质地貌单元的场地中，原地势低洼的丘陵间盆地多有地下水赋存，主要以潜水形式赋存在第四系松散层的孔隙中[1]。

（1）水文地质条件的变化。天然条件下区内入渗条件差，降水入渗率低，地下水贫乏。降水后少量入渗补给形成基岩裂隙水和黄土孔隙～裂隙水，大部分沿沟谷排泄。原始的沟谷变成了人工堆积的素填土层，结构松散，具大孔隙，降水入渗条件明显提高，井下富水性增加。降水入渗后填土及沟谷底部的黄土状土及强风化砂岩的物理力学性质发生了明显的改变，压缩性增大，粉砂含水层在动水压力作用下有产生流砂现象的可能。

2 主要的岩土土工程问题与勘查任务

（1）地质的稳定性。从竖向看，各层物理力学性质、厚度等差异域性较大，基岩面的起伏也很大。勘查区域白垩系基岩面的起伏，最大埋深为17.40m，最小只有0.50m。因此，不论从平面上看还是从竖向看，深层地质土的均匀性很差，对井下工程施工的产生不利影响[2]。

（2）地层中素填土的自重压密及湿陷变形问题。在矿区场地勘查中，对由碎砂岩块为主的素填土进行了野外大体积容重的测试，其结果为：天然容重为18.89KN/M3,干容重17.60KN/M3,含水量7.10%。说明素填土较松散，含水量偏小。由于该层堆积时间短，一般为1年～2年左右，有的开采场地不足1年。天然含水量偏低，堆积过程中未进行分层碾压，素填土层井壁孔隙大，由大小砂岩块构成骨架，且含有砂土、粉土等[3]。说明素填土的自重压密作用弱。在用泥浆护壁钻进过程中，由于水的流失渗漏，造成周边地表下沉，说明该地层具有较强的湿陷性。该层自重压密作用弱，地层性质较差，遇水后将导致地面沉陷。素填土的这种特性不仅对矿山基础施工产生不利影响，同时也对井下管道等产生不良影响，仍需依据其湿陷特性采取相应的防水措施。

（3）水文地质对矿场基础工程的影响。白银市区地下水分布不连续，地下水主要赋存在原地形相对低洼的山间盆地或冲沟两侧的阶地上。其主要含水层为原生的粉土、砂土等，地下水的存在，使得含水层强度低，压缩性高。在矿山基坑或桩孔施工过程中，该层在动水压力作用下产生流砂等现象。

（4）勘查时应注意的事项。在进行矿山地质勘查时应尽可能通过收集原始地形图、或调查访问等方法，了解原始地形地貌特征、填挖时间及填挖范围。

3 白银市矿山勘查区的基础选型分析

（1）本地区的施工经验。由于本地区土层的均匀性差，且大部分井下施工工程的基础均采用中风化基岩作为基础持力层。有的工程同时跨越填、挖方地带，设计上采用大直径灌注桩基础，在挖方带需在中风化砂岩中开挖4m～5m，在填方处桩长7m～8m，而桩端只座落在中风化基岩0.5m。在低洼处遇有饱和土层时，采用泥浆护壁钻孔灌注桩。很少有采用地基处理后的浅基础方案。

（2）勘查区域的选型。在白银地区，地层中可靠持力层——白垩系基岩埋藏浅，且起伏很大。为此设计人员大多采用大直径灌注桩基础，将桩端座落在中风化基岩上，虽然造成桩长相差较大，但避免不均匀沉降造成的质量问题。

白银地区同一场地堆填厚度因原始地形的起伏而不同，一般在2m～15m。在认真分析勘查区域地质条件，可采用强夯处理方法，对回填层进行处理，然后机械成孔施工。

4 矿山场地地质勘查应注意的问题

白银市矿山施工场地勘查场地的级别与正常情况相比，要尽可能地提高一个勘查级别，做到：①勘探点间距加密，以准确反映砂岩持力层层面的起伏变化情况；②勘探深度要加大，避免误判碎块石为基岩层面；③注意地下水的季节性变化。对于矿山场地勘查与项目施工时间差所引起的水文地质条件的变化及其所导致的土体工程性质的变化，应在岩土工程勘查报告中给予明确的说明或提出预防建议。在另外一个场地，勘查时大致在25.0m～30.0m，之间为“潮湿”状粉土或粘质粉土，经过两个雨季和施工期间用水的入渗后，所设计的井桩挖至该层时，全部为饱和土了，致使井桩难以施工，后部分改为泥浆护壁钻孔或采用金属管全护筒施工等措施，增加了成本，延误了工期。因此，在降水或地表水的作用下，可能会使部分矿体的地质性质发生变化，设计基础时应引起注意”等说明，或建议施工前进行补充地下水的勘探等。在进行矿山岩土工程勘查时应尽量收集原始地形图或通过调查访问了解当地地形特征，初步确定钻进的施工工艺，干枯区域钻进方法宜采取无水干钻等，充分利用探井了解实际的地层剖面，探井的数量应根据《湿陷性黄土地区建筑规范》的要求确定。根据前述，采用大口径灌注桩基础在设计或施工时，可能遇到的主要问题有：①成孔时回填土层的井壁稳定性和其孔壁的安全问题；②机械泥浆护壁钻孔灌注桩施工时的漏浆问题及浆液渗透引发土体湿陷与对场地周边稳定性的影响问题；③新近回填的素填土的负摩阻力的问题等等。大部分采用大直径灌注桩基础，一般以中等风化基岩为基础持力层。由于原始地形使场地基岩面的起伏很大，同一场地若全部采用大直径灌注桩基础，处于丘陵顶部的基岩出露地段，按不同地段采取不同基础形式（基岩出露段采用浅基础，丘间基岩低洼地段采用桩基础）等工程措施，可预防地层不均匀沉降。

5 结语

白银市区属于丘陵地貌，土层的均匀性差。可靠持力层的埋藏深度起伏很大，局部原地形低洼处的场地有地下水赋存；在填方区表层覆盖有厚度变化较大的素填土层，其堆积年代短，组成成分复杂且不均匀，具有大孔隙和湿陷性；在该矿区进行地质勘查时，除按规范要求查明有关的工程性质外，还应搜集有关原始地形情况，确定填、挖方区的范围；人工填土的工程性质，如厚度、埋藏条件、物理力学性质、湿陷性等；既要考虑勘查技术上的可行性，又要考虑经济上合理、施工上的可行；地质土层的结构复杂、分布不均匀、素填土性质不均且具湿陷性、水文地质条件的变化影响地基土的工程地质特征等问题，对于白银市矿山地质问题可通过提高勘查场地等级、加强勘查过程中的水文地质工作、选择合理的基础形式和基础施工方法等措施予以解决。