周國(guó)勝
(甘肅省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司,甘肅 蘭州 730000)
工程地質(zhì)勘察在礦山基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用,具有重要作用,其作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:一是能夠?yàn)榈V山工程施工奠定扎實(shí)基礎(chǔ),提供技術(shù)保障。每一項(xiàng)工程所處的地質(zhì)環(huán)境都有所不同,在施工之前如若無法掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,了解其地質(zhì)環(huán)境特征,那么在施工過程中便很可能出現(xiàn)安全隱患,影響工程施工質(zhì)量及安全?;诖?,利用科學(xué)的工程地質(zhì)勘察技術(shù),能夠全面掌握目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境指標(biāo),為礦山基礎(chǔ)工程施工提供可靠的數(shù)據(jù)資料,降低施工中的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù),保障工程施工的順利開展[1];二是有利于為礦山基礎(chǔ)工程選址提供指導(dǎo)。為有效開展工程施工,則必須重視工程選址環(huán)節(jié)。通過工程地質(zhì)勘察技術(shù),能夠全面了解工程建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)及其周邊的環(huán)境,可根據(jù)勘察結(jié)果來判斷此區(qū)域是否適合建設(shè)工程項(xiàng)目,為礦山基礎(chǔ)工程施工設(shè)計(jì)人員提供參考依據(jù);三是合理應(yīng)用工程地質(zhì)勘察技術(shù),有利于保障施工效率,提高工程施工安全性,有利于維護(hù)施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。
在礦山基礎(chǔ)工程地質(zhì)勘察中,地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)是重要技術(shù)手段之一,其具有較好的抗干擾性,像素分辨率較高,有著較大的技術(shù)優(yōu)勢(shì),能夠利用天線來發(fā)射高頻電磁波,使之以寬頻帶短脈沖形式進(jìn)入到地下,從而在不同地質(zhì)體中傳遞信號(hào)。在傳遞過程中如果遇到被檢測(cè)目標(biāo),則會(huì)反射信號(hào),可直接將發(fā)射信號(hào)輸送至接收器中,直接于顯示器上客觀展示。在礦山基礎(chǔ)工程施工中應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù),能夠取得較好的應(yīng)用效果,其能夠直接展示檢測(cè)目標(biāo)的具體位置,可利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù),來計(jì)算檢測(cè)目標(biāo)之間的距離[2]。通過地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用,可合理劃分地層結(jié)構(gòu),有效檢測(cè)混凝土襯砌質(zhì)量,但需要注意的是此項(xiàng)技術(shù)受各項(xiàng)因素的影響較大,若想要取得較好的勘察效果,則必須做到以下幾點(diǎn):一是檢測(cè)目標(biāo)與周圍介質(zhì)之間,應(yīng)當(dāng)有著較大的電磁波阻抗差異,而且需要位于地下水位線上;二是檢測(cè)目標(biāo)規(guī)模較大,厚度大于電磁波的有效波長(zhǎng),如水平位置上兩者較近,其最小距離不可低于第一菲涅爾半徑;三是檢測(cè)上方不可出現(xiàn)極低阻屏異常狀況,不可有電磁干擾。
將高密度電阻率技術(shù)應(yīng)用于礦山基礎(chǔ)工程勘察工作中,能夠取得較好的勘察效果,尤其是針對(duì)于一些掩埋過深、自身規(guī)模相對(duì)較小的工程中,這類工程在進(jìn)行勘察的時(shí)候,對(duì)密度、間距的要求更加細(xì)致。
傳統(tǒng)的工程地質(zhì)勘察技術(shù)無法滿足于現(xiàn)代工程建設(shè)的要求,會(huì)影響整體勘察效果,對(duì)此,應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮高密度電阻率技術(shù)的作用,通過簡(jiǎn)單布線來采集大量的點(diǎn)數(shù)據(jù),并做好相應(yīng)的記錄工作,大大提升了工程地質(zhì)勘察工作效率。而且,在此過程中,能夠自主采集有關(guān)于地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)的各項(xiàng)信息,可通過現(xiàn)代技術(shù)軟件來處理這些數(shù)據(jù),全面了解勘察現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況,并得出最終的數(shù)據(jù)結(jié)果,同時(shí)自動(dòng)繪制相應(yīng)的等值線圖。高密度電阻率技術(shù)的應(yīng)用,提高了工程地質(zhì)勘察的智能化水平,即使是地下掩埋較深的物體,也能夠被精準(zhǔn)探測(cè)。需要注意的是高密度電阻率技術(shù)的應(yīng)用,涉及到多種裝置設(shè)備,要合理布局勘察現(xiàn)場(chǎng),全面了解檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的深度情況,控制好電極距與最大隔離系數(shù)的設(shè)置,根據(jù)實(shí)際情況來選擇適宜的方式,最終通過目標(biāo)算法來科學(xué)分析其所得到的數(shù)據(jù),從而為礦山基礎(chǔ)工程施工奠定扎實(shí)基礎(chǔ),提供可靠的數(shù)據(jù)資料。
在礦山基礎(chǔ)工程中應(yīng)用瞬變電磁技術(shù),是利用人工發(fā)射圈來進(jìn)行電流脈沖,然后使之產(chǎn)生瞬變電磁場(chǎng),線圈于縱向發(fā)射并傳播到兩個(gè)方向上。通常情況下,在使用瞬變電磁勘察技術(shù)的時(shí)候,應(yīng)當(dāng)合理布置發(fā)射線圈,基于半空間傳播原理來進(jìn)行操作[3]。磁場(chǎng)沿著地表向地殼深處傳播時(shí),可能產(chǎn)生渦流場(chǎng),或是出現(xiàn)氫原子,其會(huì)沿著磁場(chǎng)實(shí)際方向進(jìn)行定向化排列。在移除外部施加的瞬態(tài)磁場(chǎng)之后,渦流場(chǎng)被釋放,并且包含大量氫原子液體中的氫原子排列被相應(yīng)地恢復(fù),這些現(xiàn)象的恢復(fù)可以借助磁場(chǎng)完全釋放獲得的能量。接收感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由接收線圈測(cè)量,這里所說的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)主要包括地下介質(zhì)測(cè)得的實(shí)際電特性。通過各種技術(shù)手段,對(duì)隱藏在地下巖層中的實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理劃分。金屬感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí),使用線圈意味著空間對(duì)電磁場(chǎng)的敏感度提高。為了減少干擾,在使用各種技術(shù)的過程中盡可能多地發(fā)射更大的電流,保證磁場(chǎng)激勵(lì)最大化,有效抑制現(xiàn)有干擾因素。目前該技術(shù)主要用于尋找地下空洞,有充水空洞低阻和無水高阻兩種狀況。
在礦山基礎(chǔ)工程勘察工作中還存在一定問題,有待于進(jìn)一步解決,其問題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
一是在進(jìn)行礦產(chǎn)開采工作的時(shí)候,部分人員并未意識(shí)到地質(zhì)勘察工作的重要性,忽視了地質(zhì)勘察前的準(zhǔn)備工作,沒有將實(shí)際情況和獲得的勘察數(shù)據(jù)、結(jié)果,作為礦產(chǎn)資源開發(fā)的參考依據(jù),以致于在實(shí)施礦產(chǎn)開采工作時(shí),不符合實(shí)際情況,影響了開采方案的合理性。部分技術(shù)人員也缺乏對(duì)地質(zhì)勘察工作的認(rèn)知,未貫徹落實(shí)自身的工作職責(zé),在編寫勘察報(bào)告的時(shí)候不夠細(xì)心和仔細(xì),流于表面形式,以致于地質(zhì)勘察工作準(zhǔn)確性受到影響。傳統(tǒng)的工作觀念已經(jīng)無法滿足當(dāng)前的地質(zhì)勘察需求,致使勘察數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度無法保障,容易造成礦山開采工作的順利開展,與此同時(shí)也存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。
二是未建立健全的管理體系。地質(zhì)勘察工作在礦山基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用,還缺乏完善的管理制度予以支持,未建立健全的地質(zhì)勘察體系,以致于勘察工作無據(jù)可循、無法可依,缺乏制度保障。而且部分人員的責(zé)任意識(shí)不清,在執(zhí)行勘察工作的時(shí)候缺乏主動(dòng)性,容易遇到各種各樣的問題,但其解決問題的能力不高。還有部分勘察單位為降低工作成本,所采用的勘察設(shè)備儀器較為落后,以致于勘察工作效率較低,而且無法保證勘察數(shù)據(jù)的精確性,安全威脅系數(shù)較大。
三是工作人員的技術(shù)水平還有待提升。部分技術(shù)人員的地質(zhì)勘察專業(yè)能力還不能滿足當(dāng)前的實(shí)際需求,以致于其在開展地質(zhì)勘察工作的時(shí)候,缺乏專業(yè)性,態(tài)度不夠積極主動(dòng),大多數(shù)人都只是按部就班的完成工作,卻并沒有提升自身能力的意識(shí),也未認(rèn)識(shí)到地質(zhì)勘察工作的重要性。而地質(zhì)勘察工作并不可停滯不前,其需要不斷地創(chuàng)新,保持深入探索的意識(shí),如若沒有,那么則會(huì)致使整個(gè)地質(zhì)勘察隊(duì)伍落后,學(xué)習(xí)水平下降,長(zhǎng)遠(yuǎn)來看會(huì)對(duì)地質(zhì)勘察工作造成不利影響。
現(xiàn)階段工程地質(zhì)勘察技術(shù)的應(yīng)用途徑主要有兩種:一種是野外勘驗(yàn)。在礦山基礎(chǔ)工程施工過程中,會(huì)涉及到野外地質(zhì)勘察工作,其主要目的在于了解工程建設(shè)區(qū)域野外地質(zhì)環(huán)境的實(shí)際狀況。在地質(zhì)勘探工作中開展野外作業(yè)十分必要,需要在實(shí)踐中進(jìn)行理論性檢驗(yàn),才能真正發(fā)揮工程地質(zhì)勘察技術(shù)的作用,提高地質(zhì)勘察工作質(zhì)量。在實(shí)施野外勘察工作的時(shí)候,需要勘察人員嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定來執(zhí)行作業(yè),必須親身參與到工作中才能確??辈鞌?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。但需要注意的是,工程地質(zhì)勘察技術(shù)的應(yīng)用,受諸多因素的影響,需要合理安排野外勘探作業(yè)計(jì)劃,以確保此項(xiàng)工作的順利開展。在實(shí)際勘察過程中,要進(jìn)行分層勘測(cè),根據(jù)地質(zhì)體的不同特性來進(jìn)行相應(yīng)的記錄,做好數(shù)據(jù)保存;另一種是室內(nèi)測(cè)試。就目前而言我國(guó)在這方面的技術(shù)應(yīng)用還較為薄弱,在實(shí)際工作中可能存在一定的問題,需要把控好每一個(gè)細(xì)節(jié),合理使用勘察技術(shù)手段,做好現(xiàn)場(chǎng)取樣及測(cè)試工作,以保障勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性。
工程地質(zhì)勘察技術(shù)主要有以下幾種:第一種是鉆探技術(shù)。地質(zhì)勘察技術(shù)的應(yīng)用,是為了全面了解施工區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境狀況,采集各項(xiàng)準(zhǔn)確的參數(shù)信息,以便于為礦山基礎(chǔ)工程工作的開展提供重要依據(jù)。需做好技術(shù)準(zhǔn)備工作,探索深層次的地層,可充分應(yīng)用鉆探技術(shù)來保證勘察數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。應(yīng)當(dāng)根據(jù)地層的實(shí)際情況來選擇適宜的探頭型號(hào),制定適宜的工作目標(biāo),保障勘察工作的順利進(jìn)行;第二種是槽探技術(shù)。如若是在平原地區(qū)進(jìn)行地質(zhì)勘探工作,那么可使用鉆探技術(shù);如若所實(shí)施的地質(zhì)勘察工作在地形、地貌上較為復(fù)雜,則需要使用槽探技術(shù)。如一些山地區(qū)域,或是陡坡較多的地區(qū),這種勘察技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于準(zhǔn)確性高,效率好,能夠在短時(shí)間內(nèi)完成勘察工作;第三種是地探技術(shù)。如若在使用鉆探技術(shù)和槽探技術(shù)后,仍然無法獲取準(zhǔn)確的勘察數(shù)據(jù),那么便可以使用地探技術(shù)來進(jìn)行地質(zhì)勘察。地探技術(shù)的專業(yè)性較高,對(duì)設(shè)備和人員的要求比較高,可根據(jù)不同的需求來選擇化學(xué)探測(cè)或是物理探測(cè)技術(shù)。
在進(jìn)行礦山基礎(chǔ)工程施工之前,需要先實(shí)施初步勘察工作,在這個(gè)階段可以利用工程地質(zhì)勘察技術(shù)來有效勘察地下工程。因當(dāng)前城市土地資源緊張,高層建筑已經(jīng)成為當(dāng)前的主流建筑類型,這類建筑工程受地下水的影響比較大,因此,在實(shí)際施工過程中,其需要利用工程地質(zhì)勘察技術(shù)來合理分析地下工程的實(shí)際情況,并將其作為工程建設(shè)中的重點(diǎn)內(nèi)容來予以關(guān)注。需要采集全面的相關(guān)數(shù)據(jù),確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,并對(duì)其進(jìn)行科學(xué)分析,以采取針對(duì)性措施避免地下工程對(duì)工程施工造成的不利影響。同時(shí),在地質(zhì)構(gòu)造勘察工作中,同樣可以應(yīng)用工程地質(zhì)勘察技術(shù),旨在采集施工建設(shè)區(qū)域的地質(zhì)狀況,對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析,以便于掌握其實(shí)際環(huán)境狀況,由此來預(yù)測(cè)可能產(chǎn)生的影響因素,制定適宜的應(yīng)急預(yù)案。工程地質(zhì)勘察技術(shù)在工程施工現(xiàn)場(chǎng)工作中的應(yīng)用也十分廣泛,能夠取得不錯(cuò)的效果,有利于把握住施工影響因素,找出施工中的安全隱患和不足,并做好有效的預(yù)防工作,從而提高工程施工效果,保障礦山基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量[4]。
除此之外,在實(shí)施地質(zhì)勘察工作的時(shí)候,還應(yīng)當(dāng)合理分析地質(zhì)狀況,這需要有充足的數(shù)據(jù)予以支持,應(yīng)當(dāng)利用礦山工程地質(zhì)勘察技術(shù)來獲取完整的數(shù)據(jù)信息,有效整合各項(xiàng)信息,掌握施工建設(shè)區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境特征,了解其地下水的分布狀況,把控地下構(gòu)造特征,從而利用科學(xué)技術(shù)來進(jìn)行全方位分析,找出施工中的重難點(diǎn),實(shí)施有效的預(yù)防處理措施。
在進(jìn)行礦山基礎(chǔ)工程施工的時(shí)候,還需進(jìn)行詳細(xì)的勘察工作,然后根據(jù)勘察得到的結(jié)果來完善施工圖紙。為了保障施工圖紙的可行性,應(yīng)當(dāng)細(xì)致地規(guī)劃每一個(gè)部分,需由專業(yè)人員來開展作業(yè)。在實(shí)際工作中,應(yīng)當(dāng)實(shí)地勘察目標(biāo)施工區(qū)域,了解其地層特性,將其和初步地質(zhì)勘察工作相結(jié)合,綜合兩個(gè)階段的數(shù)據(jù),來進(jìn)行準(zhǔn)確分析,合理劃分建設(shè)區(qū)域的地層,并在此基礎(chǔ)上了解該區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造分布特征,發(fā)現(xiàn)其中的變化規(guī)律,掌握各類物質(zhì)的分布信息,以明確礦山基礎(chǔ)工程建設(shè)中的難點(diǎn)環(huán)節(jié)。根據(jù)過往的施工經(jīng)驗(yàn),來制定適宜的施工方案,采取有效的措施來降低施工風(fēng)險(xiǎn),提高工程施工的安全性,保障最終的施工質(zhì)量。進(jìn)入到礦山基礎(chǔ)工程地質(zhì)勘察工作后期時(shí),則要根據(jù)當(dāng)前所掌握的勘察數(shù)據(jù)和結(jié)果,來提供準(zhǔn)確的地質(zhì)資料,給工程建設(shè)工作的開展提供可靠的依據(jù),及時(shí)發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)因素,采取有效的預(yù)防措施,從而確保整個(gè)工程施工的順利開展,提升礦山基礎(chǔ)工程施工效率。
隨著國(guó)家對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的高度重視,礦區(qū)區(qū)域地質(zhì)資源調(diào)查技術(shù)得到了質(zhì)的突破,但由于我國(guó)山川寬廣,自然地形復(fù)雜,對(duì)于礦區(qū)復(fù)雜的自然地形說,現(xiàn)有的勘察技術(shù)還未能滿足當(dāng)前的地質(zhì)勘察工作需求。因此,積極運(yùn)用綜合勘探技術(shù)開展礦山地質(zhì)綜合勘探,對(duì)改善礦山作業(yè)十分有利。工作人員應(yīng)充分利用礦山綜合物探的應(yīng)用技術(shù),縮短大規(guī)模礦山地質(zhì)物探的應(yīng)用時(shí)間,并采取各種相應(yīng)的新技術(shù),不斷改進(jìn)、優(yōu)化和創(chuàng)新礦山勘探的應(yīng)用方法,從而提高找礦應(yīng)用的實(shí)際研究效果。
20世紀(jì)60年代,歐美國(guó)家創(chuàng)造和發(fā)展了一種新的地質(zhì)技術(shù)管理體系,即礦山工程地質(zhì)管理。礦山地質(zhì)勘察在礦體和地下土體地質(zhì)勘探中所發(fā)現(xiàn)的問題,主要內(nèi)容包括但不限于礦山地基、礦體基礎(chǔ)、邊坡地質(zhì)問題等。我國(guó)地質(zhì)資源勘察中的主要調(diào)查對(duì)象包括了土木建筑工程中涉及到的礦石、土、水、地下等部分。
在礦產(chǎn)工程中進(jìn)行地質(zhì)勘察工作,可充分發(fā)揮綜合物探探測(cè)技術(shù)的作用。
首先,可使用地球物理模型。通過對(duì)各勘探區(qū)整個(gè)地質(zhì)變化區(qū)地層重磁、磁場(chǎng)、電磁、密度地震等基本地質(zhì)物理勘探技術(shù)的研究,來分析各地質(zhì)變化區(qū)地層重磁、密度、地震波速度等基本地質(zhì)物理特征,據(jù)此來幫助地質(zhì)調(diào)查人員實(shí)施更加科學(xué)合理的分析,并在此基礎(chǔ)上,結(jié)合分析各調(diào)查區(qū)整體地質(zhì)變化背景及相關(guān)地理數(shù)據(jù),初步構(gòu)建地球地質(zhì)物理特征模型。通過上述地球物理勘探技術(shù),工作人員不僅可以準(zhǔn)確估計(jì)和確定調(diào)查反探礦的實(shí)際地質(zhì)資源和儲(chǔ)量,還可以進(jìn)行勘探劃分和估算。通過進(jìn)一步的客觀評(píng)價(jià),對(duì)該區(qū)資源開發(fā)利用前景進(jìn)行了評(píng)價(jià)。
其次,要選擇適宜的物探措施。地球物理勘察區(qū)技術(shù)曲線是一種利用不同的物理勘察區(qū)數(shù)據(jù),在同一勘察區(qū)測(cè)量礦山質(zhì)量的曲線,主要包括兩種計(jì)算方式,一種是橫向曲線測(cè)量,另一種是礦山縱向曲線測(cè)量。工作人員不僅可以將測(cè)量前的數(shù)據(jù)直接實(shí)施科學(xué)計(jì)算修正,轉(zhuǎn)化為礦區(qū)的主要地質(zhì)源信息,并進(jìn)行橫向、縱向綜合對(duì)比,最后通過計(jì)算得出準(zhǔn)確的信息。礦區(qū)地質(zhì)資源資料調(diào)查及時(shí)、科學(xué)。在實(shí)際地質(zhì)勘探過程中,應(yīng)根據(jù)實(shí)際地質(zhì)勘探情況,合理選擇各種適宜的地質(zhì)勘探技術(shù),并結(jié)合各種地質(zhì)勘探技術(shù)和方法,提高實(shí)際地質(zhì)動(dòng)態(tài)勘探的準(zhǔn)確性和可靠性。在使用勘探方法的時(shí)候,要根據(jù)礦山地質(zhì)層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),以及礦區(qū)的實(shí)際情況,地質(zhì)儲(chǔ)存條件,來進(jìn)行科學(xué)的測(cè)量,作出準(zhǔn)確分析,如若存在明顯的差異,那么則表明地質(zhì)測(cè)量?jī)x器設(shè)備出現(xiàn)異常,數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確。在礦山資源應(yīng)用中實(shí)施地質(zhì)勘探技術(shù)的目的在于了解地質(zhì)儲(chǔ)存量情況、準(zhǔn)確劃分資源、判斷巖石下是否存在地質(zhì)斷裂結(jié)構(gòu)。
總而言之,在礦山基礎(chǔ)工程施工過程中,應(yīng)當(dāng)科學(xué)應(yīng)用工程地質(zhì)勘察技術(shù),可根據(jù)實(shí)際情況來選擇適宜的勘察技術(shù)手段,以提高工程施工效率,保障施工質(zhì)量。應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識(shí)到地質(zhì)勘察工作的重要性,將其有效應(yīng)用于礦山工程中,實(shí)施多樣化的勘察技術(shù)來提高礦山工程效率。
與此同時(shí),還要嚴(yán)格貫徹落實(shí)地質(zhì)勘察工作的要求,明確地質(zhì)勘察工作內(nèi)容,遵循因地制宜原則,使用適宜的勘察方法。