淺談新形勢下礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)研究

任 濤

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

水工環(huán)地質(zhì)勘察工作主要是指對區(qū)域內(nèi)水文地質(zhì)情況、區(qū)域地質(zhì)環(huán)境等相關(guān)因素的現(xiàn)場調(diào)研，通過此種方式，掌握區(qū)域內(nèi)地下水的流向、地下水的走勢與流速等參數(shù)。在礦山工程實(shí)施過程中，合理地開展水工環(huán)地質(zhì)勘察工作，屬于其前期準(zhǔn)備工作中的重點(diǎn)內(nèi)容，也可作為工程實(shí)施的核心項(xiàng)目。但由于礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察工作在實(shí)施中，受到地質(zhì)條件、外界環(huán)境等多種因素的影響，導(dǎo)致勘察實(shí)際結(jié)果可能與預(yù)計(jì)結(jié)果存在某種程度上的偏差。而此方面工作的偏差，不僅會(huì)對礦山工程的實(shí)施造成影響，甚至也會(huì)干擾到礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的后期治理[1]。因此，應(yīng)當(dāng)重視起對礦山的水工環(huán)地質(zhì)勘察工作。在新形勢下，水工環(huán)地質(zhì)勘察理念趨近于現(xiàn)代化，相關(guān)勘察行為的實(shí)施也正逐步向綠色化層面靠攏。常規(guī)以掠奪式勘察水工環(huán)地質(zhì)的方式已無法滿足市場對此方面的需求，越來越多的新技術(shù)、新設(shè)備的引進(jìn)，也在某種程度上為水工環(huán)地質(zhì)勘察工作的革新打下了基礎(chǔ)。因此，本文將在相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，以新形勢作為背景，提出一種礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)，致力于通過此項(xiàng)技術(shù)，解決傳統(tǒng)勘察工作中存在的不足，以此為地質(zhì)相關(guān)工作的實(shí)施提供夯實(shí)的基礎(chǔ)。

1 新形勢下礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)設(shè)計(jì)

1.1 收集并整理礦山水工環(huán)地質(zhì)資料

為了確保對礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察工作的順利實(shí)施，在開展技術(shù)設(shè)計(jì)與研究工作前，需要收集并整理礦山水工環(huán)地質(zhì)資料。

在進(jìn)行礦山水工環(huán)地質(zhì)資料實(shí)際整理的過程中，需要根據(jù)不同的礦山類型與礦山規(guī)模，選擇不同的數(shù)據(jù)獲取方式。例如，當(dāng)下市場常用的地質(zhì)信息獲取方式有區(qū)域?qū)嵉販y繪方法、水位變化觀測技術(shù)、抽水檢測技術(shù)、水文地質(zhì)調(diào)查技術(shù)、區(qū)域網(wǎng)格劃分采樣技術(shù)等[2]。在進(jìn)行礦山水工環(huán)地質(zhì)資料的獲取中，需要結(jié)合區(qū)域地質(zhì)的復(fù)雜程度、區(qū)域環(huán)境等多個(gè)因素，對區(qū)域地質(zhì)信息進(jìn)行針對性采樣。根據(jù)區(qū)域采樣結(jié)果，掌握礦山水工環(huán)地質(zhì)信息。與此同時(shí)，應(yīng)結(jié)合礦山工程實(shí)施現(xiàn)狀，繪制礦山或區(qū)域的地質(zhì)概況圖，并根據(jù)區(qū)域規(guī)模，按照1.0：1.0×104或1.0：5.0×104的方式，對區(qū)域地質(zhì)概況圖進(jìn)行比例尺標(biāo)準(zhǔn)化縮放。

在完成對礦山相關(guān)地質(zhì)信息的調(diào)查與整理基礎(chǔ)上，要求在繪制的地質(zhì)概況圖中對礦山徑、流等水文地質(zhì)單元進(jìn)行填充，繪制過程中，應(yīng)注意對礦山中地質(zhì)斷裂層、斷裂帶、夾層記錄。只有保障對礦山水工環(huán)地質(zhì)概況圖的標(biāo)準(zhǔn)化繪制，才能做到以此種方式為水工環(huán)地質(zhì)勘察工作的實(shí)施做好鋪墊。

1.2 引進(jìn)RTK技術(shù)圈定礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察范圍

在完成上述相關(guān)工作的基礎(chǔ)上，引進(jìn)RTK技術(shù)，測量區(qū)域點(diǎn)云數(shù)據(jù)，將大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)對比，保留有效數(shù)據(jù)，刪除其中的冗余數(shù)據(jù)，在完成上述相關(guān)操作后，提取柵格邊緣，并使用直線將邊緣圈定為一個(gè)有效區(qū)域，以此區(qū)域作為礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察范圍。同時(shí)，破譯勘察數(shù)據(jù)、處理信息，并輸出勘察結(jié)果，完成對技術(shù)的設(shè)計(jì)，對礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察范圍進(jìn)行有效圈定。常規(guī)情況下，RTK技術(shù)是為了對比或分析礦山數(shù)據(jù)而提出的，在地質(zhì)勘察過程中，將大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)對比，保留有效數(shù)據(jù)，不但可以刪除其中的過多且復(fù)雜的數(shù)據(jù)，還可以降低勘察結(jié)果誤差。

對此，本文在開展此方面的設(shè)計(jì)工作時(shí)，需要使用RTK技術(shù)，對繪制的區(qū)域點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖進(jìn)行描述，以此種方式獲取基準(zhǔn)站勘察信息誤差[3]。此步驟工作的實(shí)施，可用如下圖1表示。

圖1 RTK技術(shù)測量區(qū)域點(diǎn)云數(shù)據(jù)流程

按照上述圖1所示流程，使用RTK技術(shù)測量區(qū)域點(diǎn)云數(shù)據(jù)的有效性，在此過程中，應(yīng)注意輸出的點(diǎn)云數(shù)據(jù)成果中應(yīng)明確劃分點(diǎn)云數(shù)據(jù)柵格，并進(jìn)行點(diǎn)云成果切片。在確保柵格圖像邊緣具有較為顯著的識別特征后，便可以對勘察點(diǎn)進(jìn)行圖像邊緣擬合，以此種方式繪制點(diǎn)云投影信息，將采集的信息與地形進(jìn)行交互，并按照標(biāo)準(zhǔn)格式將其導(dǎo)入終端計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫。在完成上述相關(guān)操作后，提取柵格邊緣，并使用直線將邊緣圈定為一個(gè)有效區(qū)域，以此區(qū)域作為礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察范圍。

1.3 破譯勘察數(shù)據(jù)信息并輸出勘察結(jié)果

在上述相關(guān)研究基礎(chǔ)上，對獲取及調(diào)用的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行破譯處理。例如，將獲取的礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)，與衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，檢測兩者是否可以融合，根據(jù)實(shí)際需求，將未能融合的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行空間映射，并基于幾何層面，對其進(jìn)行校正處理。在進(jìn)行礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)實(shí)際校正的過程中，可以根據(jù)勘察的實(shí)際需求，選擇某項(xiàng)具體技術(shù)，對數(shù)據(jù)以二進(jìn)制數(shù)字的方式，呈現(xiàn)在計(jì)算機(jī)上，并以某種方式進(jìn)行幾何圖像的生成。當(dāng)生成較為直觀的幾何圖像后，根據(jù)勘察的實(shí)際需求，采用人工的方式，進(jìn)行圖形圖像切割。保留其中有價(jià)值的部分，將其中的信息或冗余信息進(jìn)行刪除處理。在此基礎(chǔ)上，將不同圖像波段進(jìn)行銜接與融合。

在進(jìn)行礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察信息處理的過程中，考慮到此部分信息屬于復(fù)雜信息，因此，在實(shí)際處理中，需要全面考慮地下水對此方面的影響，并以此作為勘察工作的實(shí)施依據(jù)。

此外，在輸出礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察結(jié)果的過程中，應(yīng)注意不同位置傳感器獲取信息的有效性。有必要的情況下，可采用調(diào)用TM2、TM3、MSS5等成像方式，進(jìn)行數(shù)據(jù)的編譯與破譯。在完成對所有數(shù)據(jù)的處理后，將數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入終端計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫，并由操作者結(jié)合地質(zhì)概況對終端輸出的信息進(jìn)行評估，確?？辈旖Y(jié)果數(shù)據(jù)具備一定價(jià)值性。

2 對比實(shí)驗(yàn)

在完成對礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)的設(shè)計(jì)后，為了確保技術(shù)在投入市場應(yīng)用中具備一定的嚴(yán)謹(jǐn)性，本文設(shè)計(jì)了如下對比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中，先使用本文設(shè)計(jì)的礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)，對指定的勘察點(diǎn)執(zhí)行一次勘察行為，為了確?？辈旒夹g(shù)的應(yīng)用具備一定有效性。在區(qū)域內(nèi)，同時(shí)選擇第2個(gè)、第3個(gè)、第4個(gè)勘察點(diǎn)，記錄每次勘察行為實(shí)施可以單次勘察的范圍。

在此基礎(chǔ)上，使用傳統(tǒng)的水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)在選定的勘察點(diǎn)進(jìn)行相同步驟的操作，記錄傳統(tǒng)技術(shù)每次勘察行為實(shí)施可以單次勘察的范圍。并以此作為評估技術(shù)可行性的依據(jù)。為了降低實(shí)驗(yàn)過程中，相關(guān)因素對此方面造成的干擾，選擇環(huán)境適宜的區(qū)域執(zhí)行此次實(shí)驗(yàn)。記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，將其整理成表格，如下表1所示。

表1 礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)應(yīng)用范圍對比結(jié)果

根據(jù)上述表格中統(tǒng)計(jì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以清晰地看出，本文設(shè)計(jì)的礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中，單次可實(shí)現(xiàn)的礦山勘查范圍大約在88.0km～100.0km，傳統(tǒng)技術(shù)單次可實(shí)現(xiàn)的礦山勘查范圍大約在50.0km～70.0km。對此，得出此次實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)論：相比傳統(tǒng)的礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)，本文設(shè)計(jì)的技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)的勘察范圍更廣，具有更高的勘察效率。

3 結(jié)語

本文從收集并整理礦山水工環(huán)地質(zhì)資料、引進(jìn)RTK技術(shù)圈定礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察范圍、破譯勘察數(shù)據(jù)信息并輸出勘察結(jié)果，三個(gè)方面，對礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)展開設(shè)計(jì)與研究，并在完成對技術(shù)的設(shè)計(jì)后，通過對比本文技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)，證明了本文技術(shù)在應(yīng)用中，其性能相對較優(yōu)。為了更好地落實(shí)此方面工作，在后期對此的研究中，還需要深入對此的設(shè)計(jì)，例如，從設(shè)定勘察目標(biāo)層面，對技術(shù)進(jìn)行不斷地挖掘。致力于通過本文此次對勘察技術(shù)的設(shè)計(jì)，解決我國礦山工程在實(shí)施中存在的問題，提高勘察工作流程的標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)避勘察工作實(shí)施中潛在的多種隱患。由于此次研究受到經(jīng)費(fèi)與個(gè)人能力的限制，導(dǎo)致研究成果僅限于此，想要將此項(xiàng)技術(shù)投入市場，還需要在后期對此進(jìn)行深入地研究。