生態(tài)環(huán)境保護(hù)背景下礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)流程改進(jìn)研究

張 劍

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局蘭州礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730046）

生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定發(fā)展是促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的重要組成部分，在一定程度上也能促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的平衡。工業(yè)化發(fā)展速度的加快，帶來經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，對(duì)環(huán)境造成了一定的污染[1]。為了有效地改善生態(tài)環(huán)境污染問題，提出了基于生態(tài)環(huán)境保護(hù)理念的各項(xiàng)技術(shù)，將理念與技術(shù)不斷引入各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中，特別是礦產(chǎn)行業(yè)[2]。礦產(chǎn)行業(yè)是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)之一，礦山開采中的安全性與合理性是礦山項(xiàng)目開展的基礎(chǔ)[3]。水工環(huán)地質(zhì)環(huán)境勘查和研究與人類社會(huì)發(fā)展息息相關(guān)，特別是地質(zhì)資源需求量不斷增長(zhǎng)的今天，為實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，各個(gè)國(guó)家都在引入先進(jìn)技術(shù)，于是個(gè)領(lǐng)域的勘查技術(shù)也達(dá)到了一個(gè)新高度。目前，我國(guó)的礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查工作也在逐步探索符合實(shí)際工作情況的勘探方式，在這樣的工作模式中，礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)能夠解決礦山開采中出現(xiàn)的一些問題，例如礦區(qū)信息不完善、礦山水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害等[4]。目前，我國(guó)礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查由于技術(shù)不夠完善，對(duì)礦山的地質(zhì)造成了一定的損害，坍塌、洪水等水工環(huán)災(zāi)害較多。造成災(zāi)害的主要原因在于礦山地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，在地質(zhì)勘查中地質(zhì)層受到損害發(fā)生水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害的頻率較高。傳統(tǒng)的地質(zhì)勘查技術(shù)對(duì)于礦山復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境無法適應(yīng)，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)變化的信息回傳速度較慢，導(dǎo)致勘查人員應(yīng)對(duì)突發(fā)情況不能及時(shí)地制定出解決方案，造成安全隱患的同時(shí)增加了生態(tài)環(huán)境的污染。基于此，本文提出了基于生態(tài)環(huán)境保護(hù)的礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)改進(jìn)研究。

1 礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)現(xiàn)狀分析

礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查能夠掌握整個(gè)礦區(qū)的地質(zhì)條件，調(diào)查地下水與地質(zhì)的各項(xiàng)信息變化，完成相應(yīng)的水質(zhì)分析與水資源動(dòng)態(tài)變化分布圖。通過水工環(huán)地質(zhì)勘查，對(duì)礦山的地形與地質(zhì)構(gòu)造等信息進(jìn)行研究，對(duì)礦山開采的順利進(jìn)行提供了較大的幫助。

隨著科技的不斷發(fā)展，礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)也得到了相應(yīng)的更新變化，勘查的結(jié)果更加精確，然而，礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)的更新中也存在著一定的缺陷，在一定程度上降低了對(duì)礦區(qū)情況的深度掌握。首先，勘查人員出現(xiàn)了過度依賴地質(zhì)勘查儀器的現(xiàn)象?？茖W(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，勘查儀器也得到了不斷地提升完善，越來越多的設(shè)備能夠進(jìn)行自主勘查，勘查完畢后自動(dòng)回傳數(shù)據(jù)信息，減少了人為控制與參與。由于一味地依賴儀器設(shè)備的自動(dòng)性功能，勘查人員實(shí)際對(duì)礦區(qū)內(nèi)的整體情況并不了解，在開采過程中出現(xiàn)突發(fā)情況時(shí)，勘查人員不能及時(shí)根據(jù)情況制訂出解決方案。

圖1 水資源動(dòng)態(tài)變化分布圖

其次，對(duì)于礦區(qū)的部分區(qū)域缺乏勘查設(shè)施，水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)的整體性較強(qiáng)，在進(jìn)行勘查時(shí)，各個(gè)區(qū)域都應(yīng)設(shè)置勘查設(shè)備，所有設(shè)備統(tǒng)一回傳數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，為后續(xù)開采工程的順利進(jìn)行提供良好的準(zhǔn)備。對(duì)于勘查過程的監(jiān)督力度較差，地質(zhì)勘查工作過程中的細(xì)致性是保證勘查結(jié)果與數(shù)據(jù)精確度的基礎(chǔ)。在勘查中進(jìn)行的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)整理等操作，需要專業(yè)的人員進(jìn)行監(jiān)督，數(shù)據(jù)的精確程度影響著礦區(qū)開采的合理性。以上，是本文對(duì)礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)的現(xiàn)狀分析[5-7]。

2 基于生態(tài)環(huán)境保護(hù)的礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)改進(jìn)研究

本文對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)背景下礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)流程的改進(jìn)進(jìn)行了研究，構(gòu)建了具體的勘查流程改進(jìn)框架圖，如圖2所示。

圖2 礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查流程圖

根據(jù)圖2可知，本文對(duì)地質(zhì)勘查技術(shù)流程的改進(jìn)通過優(yōu)化礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查目標(biāo)、改進(jìn)水工環(huán)地質(zhì)三維空間探測(cè)方式、精確鉆孔靜止水位測(cè)量數(shù)據(jù)共同完成。

2.1 優(yōu)化礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查目標(biāo)

礦山在地質(zhì)勘查工作開展之前，首先要確定地質(zhì)勘查的目標(biāo)對(duì)象，結(jié)合礦山當(dāng)前環(huán)境的變化，以保護(hù)生態(tài)環(huán)境為基礎(chǔ)，將勘查目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。

根據(jù)目標(biāo)對(duì)象的不同，將勘查過程中發(fā)現(xiàn)的引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的因素進(jìn)行分類與處理。

本文將礦山地下水環(huán)境條件變化幅度較大的區(qū)域與地質(zhì)特征較明顯的區(qū)域相結(jié)合，共同作為礦區(qū)地質(zhì)勘查對(duì)象，實(shí)行統(tǒng)一勘查。

利用先進(jìn)的勘查技術(shù)，將礦山的地下水的水位變化進(jìn)行控制，沿礦層的整體分布方向?qū)@孔進(jìn)行均勻布設(shè)，在礦山的頂板巖層位置對(duì)地質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)勘查。在水工環(huán)地質(zhì)勘查中，鉆孔的數(shù)據(jù)對(duì)勘查結(jié)果具有一定影響，結(jié)合該礦區(qū)的環(huán)境條件合理設(shè)置鉆孔的數(shù)量。勘查工作中盡量避免部分地下水變化趨勢(shì)特殊的區(qū)域，科學(xué)地優(yōu)化礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查目標(biāo)與背景條件。

2.2 改進(jìn)水工環(huán)地質(zhì)三維空間探測(cè)方式

對(duì)礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查目標(biāo)合理優(yōu)化后，根據(jù)土質(zhì)的縱波波束改進(jìn)水工環(huán)地質(zhì)三維空間探測(cè)方法。大多數(shù)的礦山水工環(huán)地質(zhì)以粉質(zhì)土為主，碎石土的含量也較多，這兩種土質(zhì)在縱波波束方面存在一定的特點(diǎn)。粉質(zhì)土與碎石土的縱波波束變化范圍在1150m/s～1650m/s內(nèi)，存在于水工環(huán)地質(zhì)深部的巖體發(fā)育區(qū)內(nèi)，不同地質(zhì)之間的波束差異性較大。

為了礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)的順利進(jìn)行，避免在勘查過程中對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境造成破壞，本文通過彈性波CT技術(shù)改進(jìn)礦山水工環(huán)地質(zhì)三維探測(cè)方式。彈性波CT技術(shù)作為無損探測(cè)技術(shù)，對(duì)地質(zhì)環(huán)境不會(huì)造成損害。

利用地質(zhì)巖芯鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)方式對(duì)礦山地質(zhì)勘查目標(biāo)進(jìn)行鉆孔操作，間距控制在較小的變化范圍內(nèi)，一般在3.5m～5.5m之間，深度控制在40m～60m之間，鉆孔中不斷注入水，減少鉆孔對(duì)地質(zhì)層的摩擦傷害，實(shí)現(xiàn)對(duì)水工環(huán)地質(zhì)三維空間探測(cè)方式的改進(jìn)。

2.3 基于生態(tài)環(huán)境保護(hù)精確鉆孔靜止水位測(cè)量數(shù)據(jù)

礦山開采中，鉆孔技術(shù)是常用的水位測(cè)量技術(shù)，通過鉆孔技術(shù)探測(cè)地下水的情況完成相關(guān)的生態(tài)環(huán)境分析。鉆孔靜止水位測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確對(duì)于地質(zhì)勘查具有重要的意義。

勘查人員應(yīng)當(dāng)在礦區(qū)內(nèi)設(shè)立相應(yīng)的測(cè)量間隔，以便觀察水位的動(dòng)態(tài)變化，通過水位的動(dòng)態(tài)變化，迅速做好礦區(qū)內(nèi)的水位測(cè)量，將水位變化與水位測(cè)量結(jié)果相結(jié)合，進(jìn)而延伸得出礦區(qū)內(nèi)的整體地質(zhì)數(shù)據(jù)。

為了測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，將水位的測(cè)量周期進(jìn)行嚴(yán)格地控制，設(shè)置60min為一個(gè)周期，在周期內(nèi)的所有變化，勘查人員應(yīng)當(dāng)實(shí)時(shí)做好記錄。

值得注意的是，礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查在具體工作實(shí)施過程中具有目的性，因此精準(zhǔn)測(cè)量也就成為地質(zhì)勘查中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。在對(duì)礦山進(jìn)行水工環(huán)地質(zhì)勘查可充分利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)，對(duì)勘查范圍進(jìn)行圈定，定位技術(shù)的有效應(yīng)用可以最大限度提升水工環(huán)地質(zhì)勘查工作效率。若選用技術(shù)符合水工環(huán)地質(zhì)精準(zhǔn)測(cè)量基本要求，那么在實(shí)際定位中就不會(huì)出現(xiàn)數(shù)值較大的偏差，而事實(shí)上在固定的工作范圍內(nèi)，測(cè)量數(shù)據(jù)可精確到厘米[8-11]。

精確的測(cè)量數(shù)據(jù)離不開先進(jìn)的測(cè)量感應(yīng)儀器，根據(jù)以往的測(cè)量經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)科學(xué)先進(jìn)的測(cè)量感應(yīng)儀器至關(guān)重要。將水位測(cè)量?jī)x器放入到鉆孔中，使其進(jìn)行全方位的自動(dòng)測(cè)量，應(yīng)用儀器的數(shù)據(jù)信息回傳終端技術(shù)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳，此方法能夠提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率與效率，也能降低人工監(jiān)測(cè)的成本投入。通過測(cè)量感應(yīng)儀器與人工工作相結(jié)合，將測(cè)量數(shù)據(jù)的精確度實(shí)現(xiàn)最大化。在對(duì)礦區(qū)內(nèi)的水位進(jìn)行測(cè)量中，根據(jù)水位的變化情況能夠及時(shí)掌握礦區(qū)內(nèi)的環(huán)境變化，出現(xiàn)漏水問題能夠第一時(shí)間解決，減少了礦區(qū)因漏水問題造成的安全隱患與資源浪費(fèi)。

根據(jù)礦區(qū)位置的不同，鉆孔技術(shù)的處理方法也不同，在測(cè)量之前，對(duì)礦區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集與分析，確保鉆孔靜止水位測(cè)量數(shù)據(jù)的精確度，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的同時(shí)促進(jìn)礦區(qū)開采的順利開展。

3 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)基于生態(tài)環(huán)境保護(hù)的礦山水工環(huán)勘查技術(shù)改進(jìn)進(jìn)行了研究。通過對(duì)地質(zhì)勘查目標(biāo)的優(yōu)化；改進(jìn)水工環(huán)地質(zhì)三維空間探測(cè)方式；基于生態(tài)環(huán)境保護(hù)將鉆孔靜止水位的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行精確，實(shí)現(xiàn)了對(duì)礦山水工環(huán)地質(zhì)的無損勘查，減少了水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，勘查技術(shù)流程的改進(jìn)對(duì)礦山的生態(tài)環(huán)境發(fā)展具有重要的意義。