探討水工環(huán)地質(zhì)勘查在綠色礦山開采中的重要性

聶文昌，黃東榮，萬 川

（江西省地質(zhì)調(diào)查研究院，江西 南昌 330033）

綠色礦山的工作原則就是將可持續(xù)發(fā)展思想，深深地融入于礦業(yè)開發(fā)的過程中，是在我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)進(jìn)步到一定程度上，樹立一種嶄新的礦業(yè)發(fā)展形象，以注重礦產(chǎn)資源的開發(fā)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)，以及社區(qū)居民之間的相互協(xié)作為主要目標(biāo)。實(shí)施綠色礦山建設(shè)具有兩個(gè)基本的宗旨，即充分利用礦產(chǎn)資源和保護(hù)良好的生態(tài)環(huán)境。綠色礦山踐行原理是在科學(xué)合理的開發(fā)利用資源過程中，對(duì)其必然產(chǎn)生的污染、礦山地質(zhì)災(zāi)害、生態(tài)失衡進(jìn)行最大限度的恢復(fù)治理或轉(zhuǎn)化創(chuàng)新，該項(xiàng)工作貫穿于礦產(chǎn)資源開發(fā)和利用的全過程。此外，綠色礦山的開采過程要想秉持著可持續(xù)發(fā)展的原則，就要對(duì)礦區(qū)內(nèi)及其周圍環(huán)境進(jìn)行多方面的綜合勘查，水工環(huán)地質(zhì)勘查是集水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、礦區(qū)范圍中及周邊環(huán)境地質(zhì)勘查等方面于一體的勘查手段，可以充分了解礦山地質(zhì)環(huán)境，能源分布，以及勘查范圍等，對(duì)于提高綠色礦山的開采效率，有著至關(guān)重要的作用。本文就此展開對(duì)綠色礦山開采過程中，水工環(huán)地質(zhì)勘查重要性的研究，旨在針對(duì)礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的恢復(fù)改造，提升礦產(chǎn)資源的開采技術(shù)，促進(jìn)綠色礦山建設(shè)，共同造就一個(gè)礦產(chǎn)資源開采與生態(tài)環(huán)境共存的新礦業(yè)形象。

1 綠色礦山開采現(xiàn)狀

以往在礦山開采過程中，多種因素使得礦山開采中出現(xiàn)礦石、廢渣及廢水對(duì)水資源、地表植被等環(huán)境造成影響，進(jìn)而導(dǎo)致地表地質(zhì)失去植物的保護(hù)，造成地表的變形、龜裂等現(xiàn)象，造成的山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的情況比比皆是，逐漸出現(xiàn)土地水資源與營養(yǎng)成分的流失，最終導(dǎo)致土地沙化。在礦山開采前充分利用水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)建設(shè)綠色礦山開采的基礎(chǔ)手段，也契合當(dāng)下社會(huì)發(fā)展趨勢。以礦山開采中產(chǎn)生的廢水為例，在一般情況下，礦山開采出的礦石中會(huì)產(chǎn)生大量的硫化物，經(jīng)過雨水的沖刷，將會(huì)溶解其表面的硫化物，從而造成含酸廢水，與礦石中的Cu、As、F、Al、Mo、Cr、Pb等重金屬融合，則會(huì)對(duì)土壤造成更加嚴(yán)重的腐蝕作用，使土壤表面喪失耕作的能力，進(jìn)而出現(xiàn)土地沙化的現(xiàn)象。此外，如果土壤中重金屬的成分增加到一定程度時(shí)，土壤本身就會(huì)出現(xiàn)輻射作用，對(duì)一切有生命的物質(zhì)均會(huì)產(chǎn)生有害影響，對(duì)地下水的質(zhì)量也會(huì)產(chǎn)生較大的改變，進(jìn)而影響水體周圍的建筑地基穩(wěn)定性[1]。就水工環(huán)勘查技術(shù)來講，礦山的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)分為三部分，隔水層、底板，以及含水層，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)圖

如圖1所示，礦山開采過程中會(huì)受到自然降水的影響，含水層的水位將會(huì)隨著降水量的多少而變化，在開采活動(dòng)中，礦山的地下水位會(huì)隨之變化，如果開采程度較劇烈，則會(huì)出現(xiàn)含水層的水向地上涌入的現(xiàn)象，此現(xiàn)象將會(huì)引發(fā)礦體塌陷等嚴(yán)重事故的產(chǎn)生，威脅到礦山的開采活動(dòng)。因此，水工環(huán)勘查技術(shù)格外重要，首先，利用水文勘查查明該礦區(qū)的水文地質(zhì)條件，對(duì)礦山及周邊地下水有關(guān)的地質(zhì)進(jìn)行調(diào)查，做好其水文地質(zhì)分布圖、水質(zhì)相關(guān)指標(biāo)分析和地下水動(dòng)態(tài)觀測等；其次，在工程地質(zhì)勘查過程中，針對(duì)礦山的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性等方面進(jìn)行勘查并做好相應(yīng)的工程地質(zhì)圖、現(xiàn)場監(jiān)控、現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)、分析與觀測，為礦山開采工作的合理安排提供依據(jù)，讓礦山能夠順利開采；最后，環(huán)境地質(zhì)勘查是對(duì)于礦區(qū)自然環(huán)境、地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境地質(zhì)問題進(jìn)行研究，并對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集與采集，綜合水工環(huán)地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，使礦山開采和建設(shè)過程中更綠色、更合理。通過以上手段對(duì)礦山周圍的水質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境、工程概況等隱患逐一排查，降低地質(zhì)破壞導(dǎo)致礦體塌陷的隱患；同時(shí)摸清礦山及周邊的水質(zhì)環(huán)境對(duì)周圍植被的影響概況；結(jié)合礦山周圍的工程地貌，提高礦山開采效率[2]。

2 基于礦山開采的水工環(huán)勘查重要性

2.1 水工環(huán)勘查提高礦山開采效率的重要性

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)得到不斷進(jìn)步，新的水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)的推陳出新，將各項(xiàng)勘查數(shù)據(jù)變得更加準(zhǔn)確，在礦山開采中的礦物搜尋、水源探查工作中都起到了至關(guān)重要的作用。水工環(huán)地質(zhì)勘查通過融合GIS技術(shù)、RS技術(shù)、5G技術(shù)，進(jìn)一步提高礦山的開采效率，并降低人員受傷率，提高礦產(chǎn)資源的利用率等。使綠色礦山的勘查手段更加趨近高效化、智能化發(fā)展。

由于部分開采礦區(qū)多存在于地形地貌特殊、相關(guān)生態(tài)環(huán)境復(fù)雜的區(qū)域，相關(guān)區(qū)域易出現(xiàn)泥石流、地面塌陷、山體滑坡等現(xiàn)象，地質(zhì)災(zāi)害問題頻發(fā)。由于礦山的開采過程較為復(fù)雜，涉及多個(gè)領(lǐng)域，礦山開采過程一直屬于規(guī)模較大的開采活動(dòng)，易存在引發(fā)較大的地質(zhì)災(zāi)害的可能。因此查周圍環(huán)境很有必要，水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)判別礦石上的土質(zhì)被剝離的強(qiáng)度，判斷礦山開采所需的類型，或者礦山開采過程中需要的爆破設(shè)備，避免大范圍的爆破，對(duì)周圍環(huán)境造成損傷。一般情況下，礦山開采類型與設(shè)備與被剝離的土質(zhì)強(qiáng)度有關(guān)，強(qiáng)度不同，勘查效果也不同，本文認(rèn)為，在水工環(huán)勘查時(shí)，可以選取質(zhì)地較為特殊的礦石，仔細(xì)研究其土質(zhì)強(qiáng)度，判斷綠色礦山中礦石類型。除此之外，水工環(huán)勘查技術(shù)對(duì)綠色礦山的土質(zhì)分析得出，其土質(zhì)主要與礦石、礦性、構(gòu)造等三個(gè)因素有關(guān)[3-6]。由于綠色礦山在成礦時(shí)，會(huì)因?yàn)榈乩砦恢玫牟煌霈F(xiàn)不同的礦化程度，抗壓能力也會(huì)有所變化，土質(zhì)強(qiáng)度也就隨之變化，也就需要不同的水工環(huán)勘查手段，集體勘查方式如表1所示。

表1 不同礦石的勘查方式

如表1所示，除了勘查礦石因素之外，對(duì)礦山的礦性因素也需要加以勘查。礦山的水工環(huán)勘查一般以沉積層判斷礦石粒度的大小，進(jìn)而劃分礦石的礦性。礦性決定著礦石的抗壓能力，如果勘查到礦石的質(zhì)地較軟，則不適合開采；或者礦石中的膠土成分較高，容易誘發(fā)沉積層斷裂的現(xiàn)象。根據(jù)水工環(huán)勘測，將綠色礦山周圍環(huán)境進(jìn)行勘查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)開采隱患，提高開采效率。

2.2 水工環(huán)勘查降低礦山開采風(fēng)險(xiǎn)的重要性

礦山的開采工作屬于高危工作，近年來，因?yàn)殚_采隱患沒有得到及時(shí)的處理，導(dǎo)致采礦事故多發(fā)，為礦區(qū)開采人員的生命帶來了不可磨滅的傷害，因此礦山開采工作的安全性逐漸受到相關(guān)部門的重視。水工環(huán)勘查技術(shù)的應(yīng)用，在綠色礦山開采之初，作出充足的準(zhǔn)備，從各個(gè)角度勘查可能出現(xiàn)的隱患，進(jìn)而降低開采人員的工作風(fēng)險(xiǎn)，可以說是綠色礦山開采人員的第一道安全屏障。在開采礦山過程中，礦山內(nèi)的巖石平衡狀態(tài)將會(huì)被打破，使礦山山體的穩(wěn)定性受到限制，據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國近年來的礦山發(fā)生山體巖石滑落的現(xiàn)象比比皆是，造成災(zāi)難性的損失。這些損失可能是因?yàn)榭辈楣ぷ鳑]有做好，事后出現(xiàn)的地質(zhì)問題也久久不能恢復(fù)，因此，水工環(huán)勘查技術(shù)的應(yīng)用，也會(huì)對(duì)降低礦山開采的風(fēng)險(xiǎn)起到重要作用[4]。

2.3 水工環(huán)勘查確保資源合理利用的重要性

礦山開采中會(huì)打破礦區(qū)原有的生態(tài)平衡，引發(fā)礦山地質(zhì)問題，或是生態(tài)環(huán)境問題。在上文中提到的山體滑坡或是礦體崩塌，均會(huì)引發(fā)地面沉降、地下水枯竭的現(xiàn)象。水工環(huán)勘查不能保證會(huì)改變以上現(xiàn)狀，但是能夠最大程度地減少開采隱患，減少破壞程度。除此之外，水工環(huán)勘查技術(shù)會(huì)選擇最為合理的勘查與開采技術(shù)，保證開采出的資源是必需品，不會(huì)出現(xiàn)浪費(fèi)的情況，提高礦產(chǎn)資源的利用率。水工環(huán)勘查礦山過程中，一般會(huì)將開采設(shè)備放在水下，因?yàn)槠淙轿坏目辈樾Ч?，可以避免礦區(qū)的隱患，實(shí)現(xiàn)綠色礦山開采資源最大化的目標(biāo)。礦區(qū)開采最大化表示開采出的資源均能保證可利用性，因此，也就最大程度地提高了利用率。

3 結(jié)語

我國礦山的建設(shè)正逐漸朝著綠色發(fā)展，對(duì)礦山建設(shè)的環(huán)保性越來越重視，因此加入了水工環(huán)勘查技術(shù)，對(duì)礦山可能出現(xiàn)的隱患進(jìn)行全方位、多角度的勘查，以便提高礦山的開采效率、降低開采風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)提高礦產(chǎn)資源的利用率。本文通過研究以上重要性，認(rèn)為水工環(huán)勘查技術(shù)可以有效地抑制礦區(qū)污染，真正意義上實(shí)現(xiàn)綠色礦山。