礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

賈蕊蕊 楊智 薛夢(mèng)菲

摘要：由于礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目復(fù)雜、任務(wù)艱巨，且開采過(guò)程當(dāng)中會(huì)出現(xiàn)諸多問(wèn)題，并且對(duì)礦山的地質(zhì)環(huán)境保護(hù)也刻不容緩，所以應(yīng)當(dāng)重視各種監(jiān)測(cè)技術(shù)的使用，尤其是新型技術(shù)，如遙感技術(shù)等。對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，可以觀測(cè)、分析、預(yù)判、解決礦山開采留下的安全隱患，是制定礦山地區(qū)地質(zhì)環(huán)境保護(hù)措施的數(shù)據(jù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：礦山地質(zhì)環(huán)境;監(jiān)測(cè)技術(shù);應(yīng)用

1礦山地質(zhì)中主要的一些災(zāi)害

1.1崩塌、滑坡災(zāi)害

在礦山進(jìn)行礦產(chǎn)資源開采的工作環(huán)境有兩種，一種是露天開采，一種是地下開采;這兩種開采環(huán)境中都有較大可能發(fā)生礦山的崩塌和滑坡，事實(shí)上，崩塌和滑坡地質(zhì)災(zāi)害是較為常見的地質(zhì)災(zāi)害。這兩種災(zāi)害同樣會(huì)對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境造成較大的破壞和影響，同時(shí)也會(huì)給企業(yè)還有社會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)上的損失和人身安全上的危害。這兩種開采環(huán)境雖然都會(huì)發(fā)生崩塌和滑坡災(zāi)害，但是也有一定的區(qū)別。比如在災(zāi)害發(fā)生區(qū)域方面，開采環(huán)境為露天開采的礦山區(qū)域發(fā)生崩塌和滑坡通常是在礦邊坡，而地下開采通常會(huì)發(fā)生崩塌。表皮剝離易發(fā)生泥石流，地下水位下降易發(fā)生氣降。

1.2礦山地下水位變化所引發(fā)的災(zāi)害

在礦山地質(zhì)災(zāi)害之中，有著多種類型的地質(zhì)災(zāi)害，其中發(fā)生率最高的還是由于礦山地下水位變化導(dǎo)致的災(zāi)害。除礦山地下水位變化所引發(fā)的災(zāi)害具有較高的發(fā)生率之外，其的危害性相對(duì)而言還非常高。礦井在采倔工作前，往往不會(huì)馬上進(jìn)入采掘平面進(jìn)行采掘工作，在此之前會(huì)對(duì)礦井內(nèi)的涌水量和突水量進(jìn)行一個(gè)測(cè)量。然而即使做了測(cè)量，仍然可能對(duì)采掘工作的進(jìn)行造成影響，因?yàn)樵诘V山地下，其的水位受多種方面影響，如大氣降水、裂隙水等，由此，礦井的涌水量以及突水量擁有突發(fā)性的特點(diǎn)，當(dāng)?shù)V山的地下水位發(fā)生變化時(shí)，會(huì)影響到對(duì)涌水量的測(cè)量和判斷。礦山井內(nèi)發(fā)生潰沙涌泥的災(zāi)害有多種因素影響，而礦山地下水位變化也能引發(fā)這種災(zāi)害。

在采掘工作進(jìn)行中可能會(huì)采掘到蓄水溶洞。溶洞內(nèi)主要是由大量的水、石屑和泥沙積累形成，會(huì)快速地涌入到采掘工程平面。那么較多的泥沙和石屑會(huì)隨著一起進(jìn)入，還會(huì)一同涌進(jìn)一些沉積物，這些沉積物是由礦井存在的透水?dāng)鄬雍偷亓芽p造成的，這些沉積物最終會(huì)對(duì)礦井造成堵塞，除了進(jìn)行開采的相關(guān)設(shè)備和機(jī)器會(huì)被淹沒(méi)，工作人員也會(huì)有生命危險(xiǎn)，如此嚴(yán)重地危害到了采礦工作人員的生命安全，而且對(duì)礦山開采難度也有非常大的影響。如果是較為嚴(yán)重的情況，甚至可能會(huì)對(duì)礦山造成毀滅性的破壞，在很大程度上會(huì)對(duì)礦山的地質(zhì)環(huán)境造成不利影響。

2檢測(cè)內(nèi)容和方法

2.1地表水及井泉監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)對(duì)象包括礦區(qū)范圍內(nèi)的河水、水質(zhì)、泉、井等，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為河水流量，泉流量以及井水位。礦山開采前就要對(duì)以上數(shù)據(jù)盡心測(cè)量，并將其作為基線數(shù)據(jù)，觀察分析開采過(guò)程中各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化規(guī)律及影響因素。

2.2地下水監(jiān)測(cè)

礦山的開采不僅僅止于表面，對(duì)礦區(qū)內(nèi)的地下水、地表水都會(huì)產(chǎn)生一定程度的影響。例如榆神府礦區(qū)對(duì)煤炭的高強(qiáng)度開采導(dǎo)致薩拉烏蘇組地下水位嚴(yán)重下降，最多部分超過(guò)15m，導(dǎo)致窟野河基流量減少、干涸，對(duì)周邊的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，同時(shí)也影響了該地區(qū)的沙漠植被發(fā)育。對(duì)于不同的礦山其地質(zhì)背景不同，需檢測(cè)的地下含水層也屬于不同的地質(zhì)年代。因此，在檢測(cè)前要考察該地區(qū)的水文地質(zhì)條件，確定地下水含水層，再通過(guò)建立含水層檢測(cè)系統(tǒng)和泉流量檢測(cè)系統(tǒng)，定期采取水樣進(jìn)行分析化驗(yàn)，檢測(cè)變化情況。從而能夠及早發(fā)現(xiàn)礦區(qū)里地下水嚴(yán)重受開采影響的區(qū)域，采取對(duì)應(yīng)措施，保護(hù)含水層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水位和水質(zhì)的穩(wěn)定。

2.3地面變形與地裂縫監(jiān)測(cè)

礦山的開采往往會(huì)引發(fā)地面變形，礦產(chǎn)資源的儲(chǔ)層特征、埋藏史、上覆巖石物性以及采礦方法的不同都會(huì)或多或少的引起地面變形。若是礦層埋深淺，上覆巖層巖石物性較軟，則地表變形程度高，反之則程度低。對(duì)于地裂縫的監(jiān)測(cè)通常與國(guó)家測(cè)量網(wǎng)相連，測(cè)量地縫的同時(shí)還要測(cè)量地震和地面沉降。測(cè)量范圍為200m，所以每200m設(shè)立一條監(jiān)測(cè)線，監(jiān)測(cè)線通常為直線，周期30天，通過(guò)每年一次的分析建立沉降標(biāo)準(zhǔn)。

2.4滑坡監(jiān)測(cè)

對(duì)滑坡的監(jiān)測(cè)可以分為兩種，一種是絕對(duì)監(jiān)測(cè)法包括GSP測(cè)量法、大地測(cè)量法、近景攝影測(cè)量法等。它是借助測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，從而可以直觀的觀測(cè)到變形的位移量，速率及方向。而且這種測(cè)量并不限于地表。另一種是相對(duì)位移監(jiān)測(cè)，其通常用來(lái)監(jiān)測(cè)崩滑帶、裂縫、采空區(qū)等地質(zhì)條件特殊的地帶，具體就是監(jiān)測(cè)點(diǎn)位間的變化，即點(diǎn)位間的張開、下降、上升等現(xiàn)象。在設(shè)置監(jiān)測(cè)網(wǎng)時(shí)要結(jié)合礦區(qū)的地質(zhì)背景，由監(jiān)測(cè)點(diǎn)和線組成一個(gè)三維立體的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。監(jiān)測(cè)網(wǎng)常見的有十字型、任意型、多層型、方格型、放射型、對(duì)標(biāo)型等。根據(jù)地質(zhì)情況和礦區(qū)滑坡的規(guī)模、成因等選擇監(jiān)測(cè)網(wǎng)型。

3遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)地質(zhì)環(huán)境

運(yùn)用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)礦山地質(zhì)環(huán)境，主要運(yùn)用計(jì)算機(jī)建立一個(gè)針對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境信息管理的數(shù)據(jù)庫(kù)信息系統(tǒng)。在開采前首先對(duì)礦山和周邊的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行勘查，采集所有相關(guān)數(shù)據(jù)后將這些信息錄入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理管理系統(tǒng)中，進(jìn)行更加細(xì)致的數(shù)據(jù)分析處理，進(jìn)而評(píng)估。同時(shí)借由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以及時(shí)進(jìn)行信息傳遞，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。當(dāng)?shù)V山的地質(zhì)環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的信息也會(huì)相應(yīng)的發(fā)生變化。例如遙感監(jiān)測(cè)最長(zhǎng)見的成像圖有ETM和TM兩種圖像，它們可以真實(shí)地反映礦山的地質(zhì)情況。通過(guò)741和453波段組合強(qiáng)化TM和ETM的成像圖的色彩或?qū)Ρ榷?，便于識(shí)別泥石流發(fā)生的隱患區(qū)。SPOT5搭配上文所提的兩種成像可以更好的展現(xiàn)山體崩塌的邊界線。采用遙感技術(shù)對(duì)于塌陷區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，遙感成像可以清晰的顯示出塌陷區(qū)域的詳細(xì)情況，并且根據(jù)所含礦物無(wú)元素和塌陷深度的不同圖像會(huì)呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。

4結(jié)束語(yǔ)

礦山的環(huán)境問(wèn)題與礦藏的種類、開采方式以及地質(zhì)背景等有著密切的關(guān)系。我國(guó)地域廣闊，地質(zhì)條件復(fù)雜，各個(gè)礦山產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題也各有不同，若要及時(shí)發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題，需要通過(guò)科學(xué)專業(yè)且系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方能實(shí)現(xiàn)。只有對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，才能判斷礦山開發(fā)是否對(duì)地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。由于多種原因的限制，我國(guó)在礦山環(huán)境監(jiān)測(cè)方面起步較晚，監(jiān)測(cè)技術(shù)還不完善，本文對(duì)地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行分析并對(duì)監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究，為后期礦山環(huán)境管理、保護(hù)以及恢復(fù)的工作提供一定的基礎(chǔ)。

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（作者單位：河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)勘查院（河南省金屬礦產(chǎn)深孔鉆探工程技術(shù)研究中心））