礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)工作方法與技術(shù)要求研究

王冬青

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局326地質(zhì)隊(duì)，安徽 安慶 246003）

當(dāng)前我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人們?nèi)找尕S富的物質(zhì)生活需求加大了對能源的消耗，因此礦產(chǎn)勘測開采工作力度不斷加大。在礦區(qū)，為了進(jìn)一步提高礦區(qū)地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)的精確性，降低在礦床開發(fā)利用過程中發(fā)生突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害或者其他安全事故的風(fēng)險(xiǎn)率，做好水工環(huán)地質(zhì)工作十分重要[1]。水工環(huán)地質(zhì)工作是一門涉及多門學(xué)科，范圍較廣，專業(yè)性很強(qiáng)的工作，主要包含了水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)等三方面的內(nèi)容。

為做好礦區(qū)水文環(huán)地質(zhì)工作，應(yīng)采取科學(xué)合理的工作方法和技術(shù)，只有科學(xué)合理的水工環(huán)地質(zhì)工作方法和技術(shù)要點(diǎn)才能保證水工環(huán)地質(zhì)資料的精準(zhǔn)性，從而為礦床開采提供有效參考數(shù)據(jù)，為礦區(qū)安全生產(chǎn)提供有力保障。

1 礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)工作的具體內(nèi)容

水工環(huán)地質(zhì)工作包括水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)，是一項(xiàng)針對地下水資源、工程建設(shè)和自然環(huán)境的地質(zhì)條件進(jìn)行調(diào)查評價(jià)的地質(zhì)工作。

1.1 水文地質(zhì)

水文地質(zhì)主要是研究地下水的一門學(xué)科，它通過研究地下水發(fā)生、運(yùn)動(dòng)、分布規(guī)律以及所包含的化學(xué)成分、物理性質(zhì)等，并通過研究地下水與巖石圈、水圈、生物圈、大氣圈和人類活動(dòng)之間相互作用下產(chǎn)生的地下水質(zhì)與量的時(shí)空變化規(guī)律，從而更好的服務(wù)于人類[2]。它主要服務(wù)于工程建設(shè)、礦山開采等人類生產(chǎn)領(lǐng)域，又延伸出區(qū)域水文地質(zhì)學(xué)、礦床水文地質(zhì)學(xué)、水文地球化學(xué)、地下水動(dòng)力學(xué)、供水水文地質(zhì)學(xué)、土壤改良水文地質(zhì)學(xué)等分支。

1.2 工程地質(zhì)

工程地質(zhì)主要是以研究巖石穩(wěn)定性、巖石沉積物構(gòu)造、地質(zhì)地形變化、地質(zhì)構(gòu)造等地質(zhì)學(xué)內(nèi)容，為工程規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)和施工維護(hù)提供有關(guān)地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)。

1.3 環(huán)境地質(zhì)

環(huán)境地質(zhì)最早起源于20世紀(jì)六七十年代的西方工業(yè)發(fā)達(dá)國家，主要是研究泥石流、滑坡、地面沉降、城市地質(zhì)問題等內(nèi)容，主要目的是處于環(huán)境保護(hù)，通過應(yīng)用地質(zhì)數(shù)據(jù)和原理，解決人類占有或活動(dòng)如礦物的采取、腐敗物容器的建造等所造成的環(huán)境問題，如地表侵蝕、地下水污染、大氣圈污染等，并做出系列的地質(zhì)評價(jià)。

2 礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)工作方法與技術(shù)要求的重要性分析

礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)工作方法，主要是通過運(yùn)用合理的地質(zhì)礦產(chǎn)勘查技術(shù)對地質(zhì)礦產(chǎn)進(jìn)行勘查，從而幫助地質(zhì)勘查人員更加明確礦區(qū)類型，并根據(jù)礦區(qū)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和相關(guān)礦區(qū)工作規(guī)范，詳細(xì)分析礦區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查數(shù)據(jù)，確定礦產(chǎn)資源的分布范圍，并使地質(zhì)礦產(chǎn)勘查流程更加優(yōu)化科學(xué)，使地質(zhì)礦產(chǎn)勘查數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)，從而提高地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作效率和水平，提高地質(zhì)礦產(chǎn)資源的開采率[3]。當(dāng)前我國礦區(qū)水環(huán)工地質(zhì)工作越來越頻繁和復(fù)雜化，也一定程度上增加了地質(zhì)礦產(chǎn)勘查難度，同時(shí)在生態(tài)文明建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展理念的深刻影響下，地質(zhì)礦產(chǎn)勘查人員在運(yùn)用合理的水工環(huán)工作方法與技術(shù)的同時(shí)是為了根據(jù)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)，而制定出符合該礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境保護(hù)措施，從而達(dá)到在提高礦產(chǎn)資源開采效率的同時(shí)促進(jìn)礦山企業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展的雙贏目的。

3 礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)工作的具體方法與技術(shù)要求分析

3.1 礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)測繪工作

礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)測繪需要全面細(xì)致的了解當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境特點(diǎn)、社會(huì)地理?xiàng)l件、氣象狀況、地質(zhì)災(zāi)害情況等，并充分考察當(dāng)?shù)氐膸r石和地下水，及時(shí)做好全面的地質(zhì)不良現(xiàn)象情況的記錄[4]。測繪人員通過對礦區(qū)已知的水文資料以及工作區(qū)域內(nèi)的地形、地貌、河流、山丘、湖泊、海洋等等地表現(xiàn)象的分布情況的收集掌握，并對現(xiàn)有礦區(qū)的地貌、地質(zhì)狀況進(jìn)行精確勘探，按照測繪觀測路線中穿越法和追索法相結(jié)合的方式開展觀測工作，并采用一股直接垂直與巖石層和構(gòu)造走向的工作方向來進(jìn)行觀測，這樣可以充分的把重要的礦質(zhì)帶、接觸帶以及斷層帶進(jìn)行鮮明表現(xiàn)。測繪技術(shù)一般按照1：50000-1：10000比例來控制測繪，相關(guān)測繪數(shù)據(jù)要求如表1所示。

表1 相關(guān)測繪數(shù)據(jù)要求

3.2 鉆孔工作之后的測量工作

3.2.1 鉆孔抽水試驗(yàn)

地下水是影響基坑工程安全的重要因素，對于場地地下水條件復(fù)雜、安全等級為一級，對施工和環(huán)境有較嚴(yán)重影響的深基坑必須要進(jìn)行抽水試驗(yàn)，主要是為了滿足降水設(shè)計(jì)和環(huán)境影響評估的需要，也是為了確保礦區(qū)安全生產(chǎn)的需要。鉆孔抽水試驗(yàn)一般用穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)法，在抽水實(shí)驗(yàn)前必須要確定靜止水位。

抽水試驗(yàn)過程中應(yīng)連續(xù)準(zhǔn)確觀測和記錄水位下降、流量、水溫和恢復(fù)水位的情況，水位下降、流量的觀測時(shí)間間隔為抽水開始后的第5、10、15、20、25、30min各觀測記錄一次，以后每30或60min觀測記錄一次；水溫、氣溫的觀測時(shí)間間隔為每2～4h同步觀測記錄一次；抽水試驗(yàn)達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)停抽后，恢復(fù)水位觀測時(shí)間間隔為停抽開始后第5、10、15、20、25、30min各觀測記錄一次，以后每30或60min觀測記錄一次直至穩(wěn)定，穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為8h內(nèi)水位波動(dòng)范圍不超過10 cm。

3.2.2 鉆孔靜止水位及水溫測量

在鉆孔工作停工后需要馬上對被勘查礦區(qū)的孔內(nèi)水位進(jìn)行觀測，觀測時(shí)間應(yīng)在第一次之后的5、10、15、20、30、45、60min內(nèi)以此進(jìn)行，觀測時(shí)要對相關(guān)信息數(shù)據(jù)做好詳細(xì)全面的記錄，以60min為一個(gè)周期，每一個(gè)周期都要記錄一次。同時(shí)要保持水位穩(wěn)定，穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為4h內(nèi)水位波動(dòng)范圍不超過5cm，則該測定的水位為靜止水位。溫泉孔停工后24h內(nèi)可進(jìn)行水文測量，以距離為單位進(jìn)行觀測，從初始水面開始到10m、20m……到孔底以等距離的比例進(jìn)行水溫測試，并做好孔內(nèi)水溫升降曲線圖的繪制，從而確定在多少深度存在漏水點(diǎn)，為封孔堵漏工作提供有效的數(shù)據(jù)依據(jù)，從而提高成井率。

3.2.3 水工環(huán)地質(zhì)物探

（1）瞬變電磁法。瞬變電磁法又被稱為時(shí)間域電磁法，簡稱為TEM，它主要利用電磁感應(yīng)原理和地下巖礦石的導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性的性質(zhì)不同，研究分析礦區(qū)的電磁場變化，從而判斷目標(biāo)體的具體位置。它對于勘測礦區(qū)巖石含水量高、圍巖和目標(biāo)體之間的典型差異很大的勘測判斷是最為方便準(zhǔn)確的。其使用方法充分利用了時(shí)域電磁感應(yīng)，首先在礦區(qū)地表或者空中設(shè)施發(fā)射回線圈并使其能夠通以階躍電流，發(fā)射圈與接收線圈不得超過10m距離，同時(shí)用不接地回線路或者接地電源向地底發(fā)送一次脈沖場，在一次脈沖的發(fā)送期間，利用回線或者電偶極接受由一次脈沖電波激勵(lì)產(chǎn)生渦流的非穩(wěn)定電場，然后再感應(yīng)二次場。但當(dāng)發(fā)射源被切斷后，磁場會(huì)發(fā)生劇烈的變化，地下導(dǎo)體就會(huì)形成感應(yīng)電動(dòng)勢，也就是感應(yīng)電流，其勘測深度可到100m。

（2）探地雷達(dá)法。探底雷達(dá)技術(shù)簡稱GPR，其工作原理與GPS技術(shù)較為相似，主要是運(yùn)用高頻無線電磁波在不同介質(zhì)中所產(chǎn)生的電性差異，如不同介質(zhì)的介電常數(shù)及電阻率，通過脈沖形式產(chǎn)生電磁波，并通過礦井對地下介質(zhì)能量吸收的多少進(jìn)行必要分析，從而探測出水文地質(zhì)災(zāi)害的相關(guān)因素。主要操作方法是選用設(shè)置在一定范圍內(nèi)頻率的地質(zhì)雷達(dá)儀對測量區(qū)域進(jìn)行反射剖面法數(shù)據(jù)采集。GPR技術(shù)能將地下圖像清楚、細(xì)致、快捷的展現(xiàn)出來，通過GPR技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，所勘探的信息資源不僅便于保存，同時(shí)應(yīng)用也更加方便，因此地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)也具有十分廣泛的應(yīng)用。

4 結(jié)論

綜上所述，礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)工作具有很強(qiáng)的復(fù)雜性和專業(yè)性，需要相關(guān)人員加強(qiáng)對相關(guān)工作流程有全面的了解和掌握，并對相關(guān)工作方法和技術(shù)要求做到熟練運(yùn)用操作，從而才能使礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)勘查工作質(zhì)量得到切實(shí)的保障。