深基坑监测中水文地质条件对矿区周边环境的影响

徐林军

（江西省核工业地质局二六八大队，江西 上饶 334000）

深基坑监测一般用于地下工程施工，这是一项对基坑内岩石土壤的性质和状态、基坑支护结构变化以及周边自然环境条件变化进行观察，并将观察的内容分析处理，最后通过监测结果的分析报告，预测下一步施工情况及事态发展的一个监测手段。深基坑监测多用于城市内土木建筑施工，将深基坑监测应用于矿区开采，能够很好地把握施工对周边环境的影响，进而通过这种数据化的施工方式，减少施工安全隐患。矿区的水文地质条件一般包括地表流水和地下构造带区域的存水，这些因素对矿区周边环境有极大的影响作用，如果不谨慎处理，会直接导致矿区灾害的发生。因此在施工前，需要对地表水体径流情况、水源汇水面积、地下用水体积、地下隔水层水体情况、地下构造区域存水体积等水文地质条件一一调查清楚，避免施工过程中矿区周边环境遭到水体破坏[1]。基于此，本文使用深基坑监测判断水文地质条件对矿区周边环境的影响。首先需要对矿区内的水文地质条件进行概述，从气候、地貌、矿区地下水层等方面对矿区周边的环境和水文地质条件进行简单介绍。然后论述在深基坑监测过程中通过对自然环境的影响和对人文环境的影响两方面论证水文地质条件对矿区周边环境的影响。

1 矿区水文地质条件概述

我国矿产资源十分丰富，矿区数量庞大，且矿区分布较为密集，通常可以在一个矿区的周边找到另一个矿区，且各个矿区之间具备一定的共通性。因此在对其中一个矿区进行开采时，需要额外注意当地的水文地质条件，以免在开采矿区群时受到水文地质条件变化造成的损害。本文就矿区周边的气候、地貌、矿区地下水层的特点对我国矿区周边水文地质条件特征进行概述。我国气候分带较为简单，东部沿海和靠近东部的内陆地区常年受季风影响，根据温度的影响处于热带、亚热带、温带、寒温带季风气候区，中部和西部大陆处于温带大陆性气候区，西藏的大部分地区处于高原气候区。在矿区周边，因高山影响，同样会存在一些河流或峡谷的地貌特征，这些地貌对于当地的气候也会产生一些影响。因处于季风气候区，夏季降水量会非常大，达到全年降水量的70%以上，而这种具备时令的降水特点很难保留地表径流，这些多余的降水会全部汇入地下水体，形成地下河道。因而在矿区开采时需要注意这些水文地质条件，以免对环境造成正面或负面的影响，进而发生矿区施工事故。大气降水是矿区周边地下水体中水资源的主要来源，由于矿区周边一般都是高耸的山峰，因此该区域本身的地下水排泄能力非常出色。一般情况下，矿区地下水系统中的隔水层存水量不大[2]。我国的矿山中，隔水层主要由泥岩、粉砂质泥岩、加粉砂岩等类型的矿层组成，地层构造主要包括岩关组、旧司组和上司组。在岩关组中，含水层往往位于矿区地层的最下方。其地层结构如下图1所示。岩关组的底色以灰色或灰白色居多，其基本岩质构成主要包括灰质白云岩和中厚块状灰岩。如果在含水层中有灰白色碎石条带与白云岩条带的结合的条带层，那么则表示该含水层的含水量非常大，其富水性能极好。

在旧司组中，隔水层大部分位于矿区地层的上层，具体的地层结构如图2所示。

图1 岩关组矿区含水层地层结构

图2 旧司组矿区含水层地层结构

在上图所示的地层结构中，上部岩石的颜色大多是褐色或灰色，岩质大多为薄层装泥岩、加粉砂岩或粉砂质泥岩。而下部岩石的颜色多为浅灰色或灰色，主要由白云岩或灰岩组成。因此旧司组内部拥有少量的揭色隧石条带和白云岩条带的结合产物，其含水层不具备过强的含水量，富水性较为一般。在上司组中，含水层位于矿区地层的中部，是绝大多数矿区所拥有的地层构造类型。其岩石结构大多为灰色或灰白色，少部分上司组的隔水层中含有少量的鲕状灰岩。在矿区开采的过程中，经常会出现巷道滴水或渗水的情况，这些巷道积水正是来自于矿区地下的含水层。这些滴水和渗水现象正是因为矿区开采过程中，贸然施工对当地水文地质条件的破坏，这些都会对当地矿区周边环境造成巨大的损害，甚至造成矿区施工上的风险。

2 水文地质条件对矿区周边环境的影响

（1）水文地质条件对矿区周边自然环境的影响。深基坑监测过程中需要时刻注意施工前后水文地质环境的变化，一些不起眼的水文地质条件变化，很容易导致地面的坍塌、矿区坑道内积水或矿区边坡被破坏。下文中详细描述了这三种深基坑监测中水文地质条件对矿区周边自然环境的影响。①矿区地面坍塌。由于在矿区内面对地下水的处理方式一般都会采取疏导形式，因此若不通过深基坑监测得知水文地质条件的变化就贸然作业，很可能导致地面的坍塌。这是因为有些地区的地下水含水层上部或下部是由可溶性岩石所覆盖，这些可溶性岩石在地下水道作用下会更加松散，甚至可能侵蚀土壤中原有的一部分坚固结构。一段时间之后，失去了原有的地下压力，这些隐秘的土洞就会因为贸然施工导致地面坍塌。因此，如果没有在深基坑监测中得到详细的水文地质条件的资料，就不能贸然施工。只有掌握了其水文地质条件的变化信息，才能够在施工过程中有针对性地挖掘，避免由水文地质条件引起的塌方现象，给施工团队造成不必要的损伤。②矿区坑道积水。矿区的开采本来就会破坏水文地质条件原有的固定特征，其中最重要的一点就是含水层和隔水层的稳定。一旦隔水层无法包裹住含水层，含水层内所包含的大量地下水就会顺着地下水道流入矿坑中，导致矿区坑道积水的现象[3]。然而，在地下水资源丰富的地区，坑道积水是永远也无法避免的，只能通过深基坑监测使坑道积水的量尽量减少，并在岩溶积水的矿区内不断排水，保证坑道内的水量不超过限定值。但是即使是这样，如果在深基坑监测的过程中稍有不注意，坑道内积水的含量就会超过预测值。原有的坑道模型平衡被打破，含水层和隔水层之间的平衡随之坍塌，地表水、地下水等都会随着地下河道流入矿区坑道，对矿区内施工生产安全造成巨大的隐患。因此，在整个矿区施工过程中，一定要时刻注意深基坑监测中的数据，盯紧水文地质条件的变化，随时保证地下水与矿道之间的压力平衡，避免水文地质条件对矿区周边环境的破坏。③矿区边坡毁坏。如果在矿区开采前没有做出任何与水文地质条件相关的检测和探查，就会导致施工过程中对矿区周边水文地质环境的严重恶化，地下水强大的力量会直接造成矿区边坡的毁坏，其相关的物理指标也会受到破坏，严重的会导致滑坡、泥石流、塌坡等现象。这是非常严重的因深基坑监测不足导致的水文地质条件对矿区周边环境的破坏，甚至会直接造成矿区内的人员伤亡，以及经济财产的损失。

（2）水文地质条件对矿区周边人文环境的影响。①但对当地居民的生活造成不便。一般情况下，矿区周边因其独特的经济资源，会有很多居民在周边定居，主要是一些矿区内部的管理人员和在矿区内工作的工人。如果因深基坑监测过程中的数据计算错误导致水文地质条件发生变化，很容易造成周边地下水资源的流向改变，而这些靠近山区的居民点生活用水一般依赖于地下水，这样一来，就会导致周边居民用水困难。而且若是导致矿区边坡毁坏，造成周边地区的山体滑坡、地裂、甚至小型地震，很容易造成矿山周边地区的人员伤亡，给当地居民的生活带来不便。②造成环境污染。通过对过往深基坑监测数据的查询和分析，可以得知大多数因施工过程中的差错导致的水文地质条件变化基本都会造成环境的污染。在矿山开采的过程中，即使再关注深基坑监测，也会有一些不得不进行，但是会导致影响水文地质条件的步骤，这样一来就会有限度地造成周边自然环境尤其是地下水资源的破坏。而在矿山开发过程中，总会有一些废品、配料堆放在矿洞内，当因压力变化导致的地下水和地表水流入矿洞后，就会将这些废料卷入水资源中，造成水资源的污染进而对当地自然环境和人文环境造成极大的破坏。而且在矿山开采过程中，机器运行也会不可避免地产生一些废水，这些废水流入地下水也会造成环境污染，对当地的人文环境造成影响。

3 结语

在矿区施工的过程中，任何环节的误失都会导致矿区水文地质条件发生变化，如果莽撞地直接开采甚至会直接导致矿区周边环境发生变化发生，进而对矿区开采的利润造成损失。因此在开采矿山时，可以适当通过深基坑监测的方式时刻注意水文地质条件的动向，防止造成不必要的损失。本文使用深基坑监测的方式对水文地质条件进行监察，介绍了矿区周边的水文地质条件的基本特点，并对矿山开采过程中可能会引起的水文地质条件变化作出了相应的判断，并探究了水文地质条件会对矿区周边环境造成的影响。