广东省阳东县北惯镇响水山矿泉水开采地质环境影响预测

摘 要：通过对广东省阳东县北惯镇响水山矿泉水矿区地质环境现状的调查，分析地质环境条件，结合已发地质灾害类型、规模、危害程度，预测矿泉水开采可能引起的地质环境条件的改变和可能引发的地质灾害，并提出防治对策。

关键词：矿泉水开采 地质环境 地质灾害 影响 预测

中图分类号：X37 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（a）-0104-02

广东省阳东县北惯镇响水山矿泉水矿区位于北惯镇西北方向的响水山东南部，距北惯镇约1.2 km，距阳东县城约10 km。矿区为小山丘，北面约800 m处有广湛高速公路通过，南部约500 m处有325国道通过，矿区交通方便。2004年通过钻探查明有可供开采利用的饮用天然低钠偏硅酸矿泉水，矿泉水水温、水位、水量稳定，C级允许开采水量为90 m3/d，现已建成小型矿泉水矿山，日抽取地下矿泉水为90 m3/d。

1 地质环境条件

1.1 自然地理

响水山矿泉水矿区属低丘陵地貌，地形北、东、西部三面高，南部低，海拨最高28.27 m，最低为5.71，最大相对高差为 22.56 m，地形坡度0°～9°。生产场地平整后的地面高程为14.30～15.40 m，相对高差为1.10 m。属亚热带季风气候，多年平均气温22.8 ℃，多年平均降雨量2473 mm。矿区远离河流和山塘、水库，地形条件有利于自然排水。气象灾害主要有台风和暴雨。

1.2 地层

地层分布仅有第四系，下伏为大面积花岗岩。第四系（Q）又分为残积、冲洪积、冲积和少量人工堆积层。第四系残积层（Qel）主要分布在水源地山丘地表，由燕山三期黑云母花岗岩风化残积而成。岩性为砂质粘土和少量砾质粘土，与下伏母岩岩性关系密切，与基岩接触呈渐变关系，厚度不稳定，2～30 m不等。第四系冲洪积层（Qapl）主要分布于水源地山丘的山前冲洪积平原一带，第四系冲积层（Qal）矿区内无分布，人工堆积层（Qml）小面积分布在当地村庄、河堤、渠堤一带。

1.3 岩浆岩

矿区及外围分布岩浆岩为燕山三期黑云母花岗岩（γ52（3）），以大型岩基产出，呈中粗粒斑状、似斑状结构，矿物成分含量：钾长石40%～50%，斜长石10%～35%，石英20%～28%，黑云母2%～5%，斑晶成分以钾长石为主。化学成分平均含量：SiO2 72.25%，Al2O3 13.7%，Na2O 2.9%，K2O 4.52%。

1.4 地质构造

本区位于恩平-新丰深断裂带南西段西断裂束之苍城-海陵断裂的北西侧。断裂带总体走向40°，呈舒缓波状延伸，是加里东运动以来多期次活动的深断裂带，至今仍有活动迹象。矿区及外围分布有近南北向郑屋寨断裂（F1）、北东向东莺林场断裂（F2）、北西向锣鼓山断裂（F3）等三条断裂，规模均较小，未见新构造活动迹象。其中，东莺林场断裂（F2）从矿泉水源地北西面ZK1矿泉水井旁侧通过，长度大于3 km，大部分被花岗岩风化残积土所覆盖，为矿泉水主要来源段，有利于矿泉水的富集和开采。

2 矿泉水水源地水文地质条件

矿区分布有松散岩类孔隙水和块状花岗岩裂隙水两种类型，松散岩类孔隙水水量贫乏～中等，块状花岗岩裂隙水富水性不均，总体水量中等。松散岩类孔隙水动态不稳定，水位、水量和水质受季节性变化，变化幅度大；块状花岗岩裂隙水水位、水量、水质和水温较稳定，季节性变化幅度小。

矿泉水主要赋存于F2断裂带之中，主要补给来源于外围西南部的阳东县东岸岭山区，同时可接受在矿区一带第四系残积层中部分地下水的补给。根据三次不同季节抽水试验，水位降深为30.85～32.08 m，单井涌水量为91.2～95.9 m3/d，平均为 93.5 m3/d。经采用稳定流方法计算，矿泉水井降深值为30.85 m时，降落漏斗最大影响半径为160 m。经长时间抽水后，一旦停止抽水，半小时内抽水井水位即恢复到原静水位的95.3%，说明抽水过程中形成的降落漏斗范围很小，仍未达到计算降落漏斗的理论影响半径值，显示该矿泉水仍存在增加允许开采量的可能性。

3 地质灾害危险性预测

3.1 已发地质灾害类型及特征

根据野外实地调查，响水山矿泉水矿区原有的小山丘之中，场地平整已削高填低，造成场地土体裸露和局部人工边坡，但人工开挖边坡高度小于5 m，矿泉水厂场地大部分为挖方地基，人工填土地基范围小，填土层厚度仅0.50～3.50 m，自然斜坡和人工边坡稳定性较好，未见崩塌、滑坡、地面沉降等地质灾害。

3.2 地质灾害预测

根据响水山矿泉水开采设计方式和矿泉水厂工程建设方案，结合矿泉水源地的地质环境条件，深部矿泉水开采可能引起地下水位下降、矿泉水质污染；地面矿泉水厂建设，可能引发地基不均匀沉降、边坡失稳等地质环境问题和地质灾害。

（1）地下水位下降，由于采用钻井和地下深部取水的方式，矿泉水开采的过程即为抽取地下水的过程，长期抽取深部地下水，将在矿区及其附近一定范围内形成地下水降落漏斗。根据矿泉水的来源和含水层（主要指F2断裂带）的分布及走向，预测矿泉水井开采后，可能形成的降落漏斗主要沿着F2断裂带的走向方向形成一个椭圆形的地下水降落漏斗。经计算，不同降深抽水可能形成的椭圆形降落漏斗最大影响半径达到160～308 m。

该矿山设计允许开采量为90 m3/d，根据抽水试验资料实测的动水位深度为37.20 m，经计算最大影响半径为160 m，其水位降低影响范围为320 m。在严格限制抽水量的条件下，地下水位降低的范围小。另外，由于矿泉含水层上覆有27.30 m的残积土覆盖层，地下水來源主要为深部F2断裂带中的地下水，深部矿泉水开采引起地面沉降或地面变形的可能性很小。由于矿泉水开采过程中引起的地下水位降低的影响范围小，引起地面沉降和地面变形的可能性很小，因此，预测矿泉水开采过程中造成的地下水位下降影响小。

（2）矿泉水质污染，由于矿泉水开采，造成降落漏斗范围内的地下水位降低，同时也造成降落漏斗范围内地下水的水力坡度变陡，并加快了地下水的流速，同时在降落漏斗范围内可能浸入部分第四系地下水源，地面污染物有可能通过第四系含水层向下补给深部矿泉水。但因响水山矿泉水源地及其外围地表花岗岩风化残积土层厚度大，残积土中粘性土含量高，土层透水性差，吸附能力强，对地面污染物和地表污染水具有较好的阻隔效果，因此在保护好补给区地质和自然生态环境的前提条件下，预测矿泉水质污染的影响小。

（3）地基不均匀沉降，由于场地平整，存在挖方和填土两种不同工程地质性质的地基，人工填土厚度0.50～3.50 m，厚薄之间将可能造成地面不同程度的沉降、或产生地面裂缝，严重者可能造成新建建筑物墙体开裂，门窗歪斜等，影响到建筑物的正常使用。但由于人工填土总体来看厚度薄，容易采取措施穿越处理，且地基处理的技术成熟、成本较低。因此，预测地基不均匀沉降对矿山工程建设影响小。

（4）边坡失稳，响水山矿泉水厂场地平整后，人工边坡主要分布于场地东北部、东南部和南部，其边坡参数见表1。

按圆弧滑动法，将边坡的稳定性计算如下：（注：采用《建筑边坡工程技术规范》中公式）

根据表2计算结果，正常工况条件下矿泉水厂东北部人工开挖边坡稳定系数为1.24，边坡处稳定状态；在暴雨工况条件下，矿泉水厂东北部、东南部和南人工开挖及填土边坡稳定系数为0.685～0.939，边坡处于不稳定状态，容易产生边坡失稳破坏。由于响水山矿泉水厂人工边坡最大高度仅5.13 m，虽然暴雨条件边坡容易产生失稳破坏，但由于边坡高度小，容易支护和加固处理，且处理成本不高，处理效果好。因此，预测边坡失稳对矿山工程建设影响小。

4 结论与建议

4.1 结论

响水山矿泉水矿区地质环境条件简单，矿泉水开采建设可能产生对地质环境的影响和危害有：地下水位降低、矿泉水质污染、地基不均匀沉降、边坡失稳四种类型，其可能产生对地质环境的影响和危害程度均小，而且均可以采取对策和措施进行预防和治理。预防和治理技术成熟，费用较低。符合矿山地质环境保护的要求。

4.2 建议

（1）应执行“预防为主，避让与治理相结合”的方针，尽量减少或减轻因矿泉水开采而引发地质灾害及其对矿区周边环境的危害，并针对不同的灾种，采取必要的治理方法和防治对策。

（2）为防止地下水位下降，矿泉水开采过程中应严格控制开采井水位和开采水量，不能超降深和超过允许开采量开采。不宜多井同时开采，如多井开采，则必须控制同一水源条带上的开采井距离。

（3）应在矿区及其周边地区建立地下水位长期监测网络系统，定期进行地下水位监测，及时掌握区域地下水位下降幅度，预测地下水位降落漏斗的发展趋势，以便提前采取预防措施控制区域地下水位超幅度降低。

（4）加强水源地保护，防止破坏森林和植被，进行植树造林，改善地下水补给条件。

（5）限制有污染的工矿企业进入，在矿泉水源地和水源地保护区避免建设住宅区，禁止生活用水和生产污水排入水源地。

（6）人工填土区内的各项地面建（构）筑物基础，应穿越填土层，采用下伏硬塑的残积土层为持力层，宜采用桩基础或人工复合地基，不宜采用天然地基浅基础。

（7）為预防边坡失稳，应对场地平整后的东北部、东南部和南部的人工边坡进行挡土加固处理，如采用重力式挡墙或挡土桩板墙等。

推荐访问:阳东县 响水 广东省 矿泉水 开采