萍鄉(xiāng)市水工環(huán)地質(zhì)在礦山地質(zhì)災(zāi)害活動中的應(yīng)用

曹員兵

（江西省地質(zhì)調(diào)查研究院，江西 南昌 330030）

當(dāng)前，水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查是避免和預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的最佳有段，在一個完整的地質(zhì)調(diào)查過程中，不僅包括初步設(shè)計、初步勘察，而且還包括技術(shù)設(shè)計等環(huán)節(jié)。這些環(huán)節(jié)的設(shè)置都以具體地質(zhì)條件和可能或已發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害隨時調(diào)整和優(yōu)化，并逐層進(jìn)行勘探，以明確地質(zhì)災(zāi)害的特點和影響因素。

1 研究水利工程與環(huán)境地質(zhì)工作的意義

伴隨著社會的不斷進(jìn)步發(fā)展，人們的生活水平顯著提高，環(huán)境保護(hù)越來越受到人們的重視和關(guān)注，為環(huán)境地質(zhì)技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。伴隨著社會日新月異的發(fā)展，水工環(huán)地質(zhì)工程需要積極改革創(chuàng)新，不斷豐富工作內(nèi)容，不斷推進(jìn)社會主義建設(shè)。在水工環(huán)地質(zhì)工程中，除了保護(hù)和利用水土資源外，還應(yīng)注意對周圍環(huán)境的影響。在社會發(fā)展中，要重視水利工程、環(huán)境地質(zhì)工程，將相關(guān)知識合理運用到實踐中，從而更好地推動社會發(fā)展。

2 常見地質(zhì)災(zāi)害活動特征

萍鄉(xiāng)采煤始于宋代，近幾十年來，隨著煤炭工業(yè)的歲展，礦山增多，采掘徹模日益擴(kuò)大，礦山環(huán)境地質(zhì)問題日益突出，多處發(fā)生地面塌陷、開裂。沉陷以及大范圍地下水位下降，井泉于枯甚至地表溪流干枯等現(xiàn)象，影響城鄉(xiāng)建設(shè)。另外，城市規(guī)劃區(qū)個別地段抽取地下水也發(fā)生類似情況，更是城市規(guī)劃和建設(shè)中須要重視的問題。工作中，盡最大可能收集有關(guān)采煤和抽排地下水引起地質(zhì)災(zāi)害的資料。茲分過如下。

2.1 地震災(zāi)害

地殼頻繁運用是地震災(zāi)害的主要原因，不僅破壞性強(qiáng)，而且地震預(yù)報難度大。盡管科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步發(fā)展，相關(guān)勘探技術(shù)水平持續(xù)提高，但準(zhǔn)確預(yù)報地震還存在一定困難，對人民群眾生命財產(chǎn)安全影響很大，同時還是引發(fā)社會不和諧的關(guān)鍵因素。

2.2 地面塌陷、滑坡、泥石流等災(zāi)害

當(dāng)發(fā)生泥石流、滑坡和地面崩塌時，相應(yīng)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造將發(fā)生巨大變化。這種災(zāi)害主要是由松散、不緊實地質(zhì)引起的。此外，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程不斷加快，人們對自然資源的需求越來越強(qiáng)烈，引發(fā)了資源過度開采等一系列問題，甚至導(dǎo)致地面沉降、滑坡和泥石流等災(zāi)害，嚴(yán)重阻礙了我國經(jīng)濟(jì)長足發(fā)展。

2.3 地面塌陷

不合理的工程建設(shè)將嚴(yán)重破壞地質(zhì)構(gòu)造，從而誘發(fā)地面沉降問題，其危害性極大。但通過實時監(jiān)測地質(zhì)構(gòu)造，可以更加準(zhǔn)確地評價和預(yù)測，從而結(jié)合實際情況提出有針對性的應(yīng)急預(yù)案。如果礦產(chǎn)資源開采中存在過度開采而不及時修復(fù)，地面沉降問題將繼續(xù)惡化。

2.4 地裂縫

區(qū)域性斷裂是地裂縫的主要形式，雖然其破壞力不及上述地質(zhì)災(zāi)害，但同樣會對社會生產(chǎn)活動進(jìn)行造成一定負(fù)面影響。地下水開采不夠合理，沒有根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)條件制定科學(xué)的開采方案，進(jìn)而嚴(yán)重破壞地質(zhì)構(gòu)造的穩(wěn)定性，是造成地裂縫的主要原因之一。

3 水利工程環(huán)境地質(zhì)勘查技術(shù)研究

3.1 GPS技術(shù)

GPS又稱為全球定位系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于水利工程環(huán)境地質(zhì)勘探。與人工勘測相比，GPS技術(shù)有效提高了勘探效率，大大降低了勘探難度。全球定位系統(tǒng)需要使用三顆衛(wèi)星進(jìn)行全球地質(zhì)勘探。在其應(yīng)用過程中，在被測區(qū)域設(shè)置無線信號傳輸裝置，在基準(zhǔn)站安裝GPS接收機(jī)接收衛(wèi)星發(fā)送的信號，接收機(jī)采集相關(guān)數(shù)據(jù)，通過信號仿真將其轉(zhuǎn)換成新的數(shù)字系統(tǒng)，基準(zhǔn)站可以給出所需的實際坐標(biāo)。

3.2 GPR技術(shù)

地質(zhì)雷達(dá)探測技術(shù)縮寫成GPR技術(shù)，此技術(shù)利用電磁波傳輸數(shù)據(jù)信息。運用地質(zhì)雷達(dá)探測技術(shù)時，需要在地面上架設(shè)一個發(fā)射天線，通過天線向地面發(fā)射電磁波，再利用聲納進(jìn)一步探測地下結(jié)構(gòu)。相對于GPS技術(shù)，GPR技術(shù)自動化程度更高，圖像信息更加清楚，被廣泛用于地下覆蓋層厚度檢測和基巖地表起伏測量等領(lǐng)域。

3.3 RTK技術(shù)

實時動態(tài)差分法即RTK技術(shù)，此技術(shù)不僅測量精度高，而且能夠達(dá)到厘米級，有效縮減了衛(wèi)星數(shù)據(jù)中載波相位誤差和殘余誤差。其工作原理是在基準(zhǔn)站內(nèi)設(shè)置接收設(shè)備，在移動臺內(nèi)放置多個相同的接收設(shè)備，實現(xiàn)衛(wèi)星信號的同步接收。工作人員需要充分利用GPS技術(shù)比較分析這些同步信號，并將校正后的數(shù)據(jù)傳送到流動基站，從而取得精準(zhǔn)的移動基站位置。

4 常見的巖土工程地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)

4.1 滑坡防治技術(shù)

在防治巖土工程滑坡災(zāi)害時，必須始終堅持預(yù)防為主、治理為輔的原則，實際生活中，能夠誘發(fā)滑坡災(zāi)害的因素很多，地方政府需要詳細(xì)分析具體環(huán)境，通過積極有效的措施加以防治。常見的滑坡防治技術(shù)有兩種：①切實增大山體滑坡巖土強(qiáng)度，提高邊坡承載力，降低滑坡承載力，從而降低邊坡的荷載重力，提高固邊坡的承載力。②妥善處理地下水活動問題，避免滑坡災(zāi)害發(fā)生。當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)災(zāi)害部門需要詳細(xì)掌握和了解邊坡附近水文情況，及時排出易發(fā)生滑坡災(zāi)害的山體下地下水。同時，還要積極在滑坡易發(fā)地段修葺邊坡排水溝，及時排出地表水，避免地表水威脅邊坡安全。此外，還可以在邊坡邊界處設(shè)置截水溝，避免地表水流入滑坡危險區(qū)，阻斷地表水。為了有效預(yù)防和降低巖土工程滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生概率，相關(guān)部門有必要在滑坡易發(fā)區(qū)組建綜合化降雨自動監(jiān)測站。此監(jiān)測站不但可以智能采集降雨量相關(guān)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)雨量長期固態(tài)存儲，而且還擁有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽瑫r能夠聯(lián)動其他設(shè)備，可以被用在惡劣的野外環(huán)境或者年降雨量大的巖土工程地質(zhì)區(qū)。監(jiān)測站內(nèi)雨量傳感器能夠支持多種分辨率，具有三種通信方式，能借助GPRS/SMS/CDMA/北斗衛(wèi)星等通訊順利完成數(shù)據(jù)傳輸。指揮中心可以遠(yuǎn)程響應(yīng)命令并喚醒設(shè)備。當(dāng)監(jiān)控設(shè)備處于休眠狀態(tài)時，指揮中心能夠隨時喚醒監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

4.2 崩塌防治技術(shù)

崩塌災(zāi)害的防治相對于滑坡災(zāi)害防治技術(shù)較為簡單。陡峭邊坡一旦發(fā)生崩塌，通常是因裂縫和巖土結(jié)合后，活動程度與現(xiàn)今地質(zhì)構(gòu)造不相匹配造成的，這種狀況是目前為止人為無法控制的。因此，在預(yù)防和治理崩塌災(zāi)害時，人們必須時刻關(guān)注斷裂帶，一方確定該地段屬于危險地段，為了增強(qiáng)土體強(qiáng)度，工作人員通常采用掛網(wǎng)和錨桿噴護(hù)方式來加固土體和巖體，從而有效預(yù)防和治理現(xiàn)崩塌地質(zhì)災(zāi)害。在巖土工程和地質(zhì)災(zāi)害防治過程中，相關(guān)部門可以合理使用地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警軟件平臺，充分利用平臺技術(shù)優(yōu)勢，綜合治理崩塌災(zāi)害。平臺的主要內(nèi)容分析如下：①電子地圖處理模塊能夠為廣大群眾提供電子地圖整理過程的處理功能和加工功能。②及時了解和查詢顯示模塊，準(zhǔn)確分析監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害情況，有針對性地監(jiān)測和采集隱患點，并呈現(xiàn)實時查詢信息。③多參數(shù)綜合分析模塊可為地質(zhì)災(zāi)害提供多種經(jīng)驗依據(jù)。④用戶管理模塊，此模塊主要用于查詢管理和修改用戶ID、密碼、登錄名的名稱等。⑤其中聯(lián)動視圖模塊和單個數(shù)據(jù)查詢模塊都能獨立選擇設(shè)備類型和數(shù)據(jù)查詢時間段，平臺可實時顯示聯(lián)動加密采集數(shù)據(jù)。⑥預(yù)警信息發(fā)布模塊可以以短信和語音通知的形式將預(yù)警信息及時發(fā)送至指定人員的手機(jī)上，或者直接發(fā)送到報警設(shè)備上。當(dāng)相關(guān)人員接收到預(yù)警通知后，會以最快的速度趕到崩塌災(zāi)害現(xiàn)場，并采取相應(yīng)的處理措施，減少災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失。

4.3 泥石流防治技術(shù)

泥石流地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)能夠通過排水溝或攔泥沙壩達(dá)到預(yù)防治理效果，合理設(shè)置排水溝，不但可以有效減緩泥石流流速，而且還能轉(zhuǎn)變泥石流流向。如果位于泥石流多發(fā)區(qū)，建議在該區(qū)修建攔沙壩，因為一旦發(fā)生泥石流災(zāi)害，泥石流經(jīng)過該地區(qū)后，流速也會大大減小，從而將大顆粒砂石沉淀在攔沙壩上，從而降低泥石流帶來的傷害。攔泥沙壩修建完成后，還應(yīng)派遣工作人員及時加寬大壩河床，降低壩坡角度，這樣可以更好地控制泥石流流向壩槽中部，盡量降低災(zāi)害對邊坡侵蝕的影響。由于不同巖土工程區(qū)的地形存在差異，攔泥沙壩的施工材料和實際施工標(biāo)準(zhǔn)也會有一定差別。通常情況下，重力壩和平板壩常被用作攔砂壩。

5 在地質(zhì)災(zāi)害防治工程中合理運用水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)

5.1 加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)場調(diào)查

在地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評估中經(jīng)常用到水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查，經(jīng)過對水利工程環(huán)境的地質(zhì)勘探，能夠更加精準(zhǔn)地預(yù)測地質(zhì)災(zāi)害帶來的風(fēng)險，對地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)警和預(yù)防具有積極作用價值，同時還為地質(zhì)災(zāi)害的治理提供了科學(xué)有利的依據(jù)，因此，勘探部門任務(wù)艱巨，必須要將災(zāi)區(qū)水工環(huán)勘察工作落實到實處，認(rèn)真調(diào)查災(zāi)區(qū)水文地質(zhì)變化，從而及時掌握和了解災(zāi)害發(fā)生后可能帶來的危害。

5.2 高度重視地質(zhì)環(huán)境勘查

一旦不幸發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，不僅會嚴(yán)重破壞建筑物，而且還會威脅到整個災(zāi)區(qū)生態(tài)環(huán)境。舉個簡單例子，地震可能改變地下水的流向，而泥石流和山體滑坡可能帶來堰塞湖等危害。因此，水工環(huán)地質(zhì)工作人工必須認(rèn)真勘查災(zāi)害區(qū)整體環(huán)境，做好細(xì)節(jié)勘察工作，不僅要開展水文地質(zhì)、工程地質(zhì)以及環(huán)境地質(zhì)勘查，而且還要積極探索人類活動對自然環(huán)境帶來的影響，并將其列入到影響地質(zhì)自害治理之內(nèi)，同時結(jié)合有關(guān)勘探成果，提出有效防止災(zāi)害防治的有效辦法。

5.3 切實增強(qiáng)水工環(huán)勘查結(jié)果的應(yīng)用

在確定礦山地質(zhì)災(zāi)害防治方案時，一定要參考水工環(huán)地質(zhì)勘查成果，因此，有關(guān)部門必須及時整理和運用水工環(huán)地質(zhì)勘察結(jié)果，通過完善數(shù)據(jù)分析和轉(zhuǎn)換技術(shù)，將地質(zhì)勘探和水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有利于礦山地質(zhì)災(zāi)害管理的有效數(shù)據(jù)。

5.4 切實增強(qiáng)基層勘探隊伍建設(shè)

眾所周知，相關(guān)工作人員是水工環(huán)勘查工作的主體，因此，勘探隊伍的整體素質(zhì)在一定程度上決定了到工作質(zhì)量。有關(guān)勘探部門必須高度重視勘探隊伍組建。首先，必須高度重視水利工程和環(huán)境保護(hù)的勘探工作，全面制定專業(yè)人才招聘培養(yǎng)計劃，使勘探單位擁有一支技術(shù)過硬的高水平隊伍。三是政府部門要加大對環(huán)保工作的投入，提高水利部日常工作的準(zhǔn)確性，切實增強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備的引進(jìn)，使工作人員及時了解和運用新技術(shù)、新設(shè)備，通過各種途徑有效提高勘探人員的整體綜合素質(zhì)和勘探工作質(zhì)量。

5.5 地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)

在地質(zhì)災(zāi)害防治工程中，地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)能夠取得良好的應(yīng)用效果，從而有效提高地質(zhì)災(zāi)害防治效果。在水工環(huán)地質(zhì)勘察工作中，合力運用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)可以保證勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，從而有效控制地質(zhì)災(zāi)害。在探地雷達(dá)技術(shù)中，電磁波主要用于地下傳播。如果電磁波遇到障礙物，它會返回地面，然后結(jié)合電磁波傳播狀態(tài)，科學(xué)合理分析地下結(jié)構(gòu)。在運用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)時，其可操作性非常強(qiáng)，無需太多工作人員參與，而且獲得的數(shù)據(jù)信息相對非常準(zhǔn)確，這對地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防具有積極作用影響。例如，對于常見的地質(zhì)災(zāi)害，地裂縫有很好的應(yīng)用效果，能有效預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害。

6 結(jié)語

綜上所述，巖土工程施工過程相對復(fù)雜，對施工進(jìn)度提出了嚴(yán)格要求。因此，有必要開展有針對性的地質(zhì)調(diào)查。施工人員應(yīng)全面掌握和了解地質(zhì)調(diào)查程序，確保調(diào)查結(jié)果的客觀性和可靠性，并為樁基方案的選擇提供強(qiáng)大的理論支持。在樁基施工中，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件的差異，科學(xué)界定樁基礎(chǔ)方案，合理協(xié)調(diào)施工方案和程序，確保源頭工程巖土工程質(zhì)量的穩(wěn)定性。