礦山水文地質(zhì)勘查的深部地質(zhì)勘探技術(shù)研究

毛海龍

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

近年來(lái)，我國(guó)的礦山產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，國(guó)家對(duì)礦山水文地質(zhì)勘查工作越來(lái)越重視，地質(zhì)勘探技術(shù)也在不斷創(chuàng)新和加速發(fā)展，水文地質(zhì)勘探技術(shù)在一定程度上促進(jìn)礦山產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[1]。首先，對(duì)礦山水文地質(zhì)勘查的深部地質(zhì)勘探技術(shù)不僅能夠讓工作人員了解當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)狀況，還能夠?qū)Φ屯莸貐^(qū)的涌水情況進(jìn)行預(yù)測(cè)并提前采取有效防范措施，避免不必要的意外事故發(fā)生；其次，做好地質(zhì)勘查工作可以避免在礦物開(kāi)采過(guò)程中突發(fā)狀況的發(fā)生，并根據(jù)突發(fā)狀況擬寫(xiě)解決方案、做出合理的防預(yù)措施；當(dāng)然，深部地質(zhì)勘探技術(shù)能為設(shè)計(jì)人員提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)，從而設(shè)計(jì)出一套給排水方案。設(shè)計(jì)人員通過(guò)地質(zhì)勘探結(jié)果能夠設(shè)計(jì)出一套完美而合理的給排水方案，利用低洼處的礦坑水達(dá)到降低成本的目的。礦山水文地質(zhì)勘探工作不僅能夠檢測(cè)礦區(qū)設(shè)施是否完善和安全，還能提高礦區(qū)產(chǎn)量、提升工作效率、保證開(kāi)采質(zhì)量、降低不必要的礦山事故發(fā)生幾率。國(guó)家應(yīng)該大力宣傳水文地質(zhì)勘探技術(shù)，讓礦山企業(yè)意識(shí)到水文地質(zhì)勘查工作的重要性，必須經(jīng)常對(duì)地質(zhì)勘探人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，提高技術(shù)人員的專業(yè)素質(zhì)，不斷改進(jìn)和創(chuàng)新地質(zhì)勘探技術(shù)，推動(dòng)礦山行業(yè)在國(guó)際發(fā)展中的良好地位。

1 深部地質(zhì)勘探技術(shù)設(shè)計(jì)

深部地質(zhì)勘探工作在礦山開(kāi)采過(guò)程中是非常重要的，但是由于社會(huì)的種種因素導(dǎo)致我國(guó)地質(zhì)勘探技術(shù)比較落后[2]，第一，中國(guó)的地質(zhì)勘探技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距較大，發(fā)展速度完全跟不上國(guó)外礦山產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度[3]。在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)初級(jí)階段，針對(duì)礦山水文地質(zhì)勘探工作，國(guó)家都有特定部門(mén)的高技術(shù)水平人員來(lái)負(fù)責(zé)指導(dǎo)，經(jīng)過(guò)改革開(kāi)放時(shí)期，礦山行業(yè)的發(fā)展越來(lái)越快，勘探部門(mén)出現(xiàn)設(shè)計(jì)人員供不應(yīng)求、技術(shù)有待提高的現(xiàn)象，導(dǎo)致在開(kāi)采礦山過(guò)程中為了節(jié)省開(kāi)支省略了礦山水文地質(zhì)勘探工作，使地質(zhì)勘探工作出現(xiàn)了暫停的狀態(tài)。另外，礦山產(chǎn)業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)了違背時(shí)代發(fā)展的情況，這一情況的發(fā)生不僅會(huì)導(dǎo)致礦山開(kāi)采的速度變慢、效率變低、質(zhì)量變差等，還會(huì)導(dǎo)致礦山水文地質(zhì)勘探技術(shù)得不到更好的發(fā)展。第二，礦山企業(yè)家缺乏對(duì)礦山水文地質(zhì)勘探工作的認(rèn)識(shí)。礦山水文地質(zhì)勘探工作是作為礦山開(kāi)采工作的重中之重，有利于礦山產(chǎn)業(yè)的開(kāi)發(fā)和企業(yè)的安全生產(chǎn)，但是水文地質(zhì)勘探工作對(duì)很多礦山企業(yè)家并沒(méi)有受到重視，工作人員沒(méi)有端正自己的工作態(tài)度，企業(yè)也沒(méi)有為勘探工作提供人力、物力和財(cái)力上的支持，甚至減少勘探內(nèi)容從而降低開(kāi)采成本，這些因素都違背了礦山企業(yè)家的預(yù)期值。礦山管理人員輕視礦山勘探工作，在開(kāi)采過(guò)程中只進(jìn)行了簡(jiǎn)單基礎(chǔ)的勘探工作，并沒(méi)有仔細(xì)進(jìn)行深入勘探，導(dǎo)致很多礦山出現(xiàn)安全問(wèn)題。第三，加大礦山開(kāi)采深度導(dǎo)致礦山水文地質(zhì)勘探難度增加，導(dǎo)致礦山水文地質(zhì)越來(lái)越復(fù)雜，在國(guó)有礦山企業(yè)中，復(fù)雜的水文地質(zhì)條件占28%，簡(jiǎn)單的水文地質(zhì)條件占36%（見(jiàn)圖1），但是由于我國(guó)勘探技術(shù)比較落后，在礦山企業(yè)的發(fā)展中不斷的遇到新問(wèn)題，致使礦山水文地質(zhì)勘探工作難上加難[4]。除此之外，一些給排水設(shè)計(jì)人員在工作中經(jīng)常遇到技術(shù)方面的難題，這些問(wèn)題的出現(xiàn)需要資歷深、水平高的技術(shù)人員來(lái)解決。另外，開(kāi)采深度加大導(dǎo)致水害事故不斷發(fā)生，瓦斯事故現(xiàn)已成為礦山產(chǎn)業(yè)的“殺手”之一。有關(guān)部門(mén)的工作人員要根據(jù)不同問(wèn)題采取有效措施來(lái)解決，從而推動(dòng)礦山產(chǎn)業(yè)的繼續(xù)前行，滿足其發(fā)展需求。第四，礦山水環(huán)境問(wèn)題嚴(yán)重。礦山每天的開(kāi)采工作和工作人員的生活用水增加了礦山開(kāi)采的成本，導(dǎo)致礦山附近的水文地質(zhì)環(huán)境遭到污染，地下水位下降、潛水層干枯和地面塌陷等一系列問(wèn)題導(dǎo)致水資源短缺，使得原本水資源就缺少的礦山區(qū)“雪上加霜”，因此，水環(huán)境問(wèn)題制約著礦山產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

圖1 我國(guó)礦產(chǎn)水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度圖

1.1 設(shè)定RQD指數(shù)

通過(guò)RQD指數(shù)來(lái)比較深部地質(zhì)勘探技術(shù)與原始地質(zhì)勘探技術(shù)的區(qū)別，RQD指數(shù)是一種衡量巖體質(zhì)量的指標(biāo)，也是巖體分類和評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，RQD指數(shù)是以單位鉆孔長(zhǎng)度中大于10cm巖的巖芯所占的比例，劃分巖體質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 按RQD劃分巖體質(zhì)量

1.2 計(jì)算RQD指數(shù)

在礦山水文地質(zhì)勘查過(guò)程中，努力做好深度勘探工作才能擴(kuò)大礦山的資源存儲(chǔ)量，為了順利進(jìn)行礦山深度地質(zhì)勘探工作，需要不斷擴(kuò)大礦山的開(kāi)采范圍，同時(shí)采用先進(jìn)的勘探技術(shù)，從而降低成本，提高效率，RQD指數(shù)計(jì)算公式如下:

通過(guò)上述公式可以得到巖石的RQD指數(shù)，再結(jié)合巖體的風(fēng)化程度來(lái)研究深部勘探技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

1.3 確定巖體風(fēng)化程度

巖體的風(fēng)化程度對(duì)勘探技術(shù)也有一定影響，對(duì)于輕微風(fēng)化的巖石來(lái)講，具有鮮明的顏色，敲打聲清脆透亮，很難被擊碎，碎片的邊緣很鋒利，幾乎很難用手直接拔斷，用水浸泡過(guò)后形態(tài)也會(huì)保持不變；對(duì)于中度風(fēng)化的巖石，敲打的聲音不明顯，很容易就會(huì)被擊碎，碎片的邊緣是圓潤(rùn)的，用手就會(huì)拔斷，用水浸泡后變軟，強(qiáng)度降低；重度風(fēng)化的巖石，敲打聲為啞音，輕輕敲打就會(huì)呈小碎塊，小碎塊用手一碰就會(huì)變成粉末，與水接觸就會(huì)變成泥狀團(tuán)物。因此風(fēng)化程度越低，RQD指數(shù)越高，巖體質(zhì)量越好；風(fēng)化程度越高，RQD指數(shù)越低。巖體質(zhì)量越差，降低巖體風(fēng)化程度，能為深部勘探技術(shù)提供大力幫助。

1.4 實(shí)現(xiàn)多因素檢測(cè)

為了驗(yàn)證深部勘探技術(shù)的實(shí)用性和可信度，通過(guò)不同因素對(duì)RQD指數(shù)的影響進(jìn)行檢測(cè)[5]。

首先，巖體結(jié)構(gòu)面對(duì)RQD指數(shù)有一定影響。巖體結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度越大，巖體的強(qiáng)度越大，RQD指數(shù)越高，巖體的結(jié)構(gòu)面往往會(huì)出現(xiàn)變形，在巖體的發(fā)育過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)斷層、裂痕和節(jié)理等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象都在不同程度上影響著巖體的穩(wěn)定性，因此，通過(guò)增大巖體結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度來(lái)提高RQD指數(shù)，實(shí)現(xiàn)深部地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展。其次，地下水特征也影響著深部勘探技術(shù)的發(fā)展。在實(shí)際水文地質(zhì)勘探工作中，很容易忽略地下水特征對(duì)勘探工作的順利進(jìn)行，地下水環(huán)境好，巖體的性質(zhì)就好，RQD指數(shù)越高。在礦山水文地質(zhì)勘查工作中，要隨時(shí)發(fā)現(xiàn)影響勘查工作的種種因素，并及時(shí)解決和處理不利因素對(duì)地質(zhì)勘查工作的負(fù)面影響。

2 深部地質(zhì)勘探技術(shù)實(shí)驗(yàn)

在礦區(qū)內(nèi)選取同一個(gè)水文地質(zhì)進(jìn)行勘查，保證周?chē)h(huán)境穩(wěn)定，包括氣溫恒定、氣候標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)向一致等，實(shí)驗(yàn)前測(cè)量當(dāng)前礦區(qū)的地下水位，在地下水位不影響實(shí)驗(yàn)正常操作的情況下進(jìn)行，在礦區(qū)內(nèi)選取10出實(shí)驗(yàn)基地鉆孔，分別使用原始地質(zhì)勘探技術(shù)和深部地質(zhì)勘探技術(shù)鉆孔，鉆孔的深度要一致，并且都選用大于10cm的巖心累計(jì)長(zhǎng)度，比較兩種技術(shù)的RQD指數(shù)，結(jié)果如表1所示。

表2 原始勘探技術(shù)和深部地質(zhì)勘探技術(shù)RQD指數(shù)表

表2結(jié)果表明，采用不同的勘探技術(shù)檢測(cè)的巖體質(zhì)量有很大差別，采用深部勘探技術(shù)勘查的巖體質(zhì)量明顯要好于原始勘探技術(shù)勘查的巖體質(zhì)量，因此，可以采用深部勘探技術(shù)來(lái)進(jìn)行礦山水文地質(zhì)勘查工作。

3 結(jié)語(yǔ)

地質(zhì)勘探技術(shù)的研究對(duì)促進(jìn)礦山開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。隨著當(dāng)今信息技術(shù)的快速發(fā)展，水文地質(zhì)勘探技術(shù)也在不斷完善，為礦山的安全生產(chǎn)做出巨大貢獻(xiàn)，尤其采用深部地質(zhì)勘探技術(shù)之后，水文地質(zhì)勘查的效率有了明顯提高[6]。雖然我國(guó)的水文地質(zhì)勘探技術(shù)已經(jīng)取得一番成就，但是距離國(guó)際水文地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展還存在一定差距，突破原有的水文地質(zhì)勘探技術(shù)，推廣采用深部地質(zhì)勘探技術(shù)來(lái)促進(jìn)礦山企業(yè)的發(fā)展，希望本文的礦山水文地質(zhì)勘查的深部地質(zhì)勘探技術(shù)研究能讓我國(guó)礦山水文地質(zhì)勘查工作越來(lái)越完美。