試析礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術(shù)應(yīng)用

王立林

（安徽省核工業(yè)勘查技術(shù)總院，安徽 蕪湖 241002）

礦產(chǎn)資源的開發(fā)本身就會對礦山周邊的環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，在人類環(huán)保意識不斷上升的背景下，社會對礦山開發(fā)所產(chǎn)生的環(huán)境問題也越來越關(guān)注。將環(huán)境檢測與礦山開發(fā)前期的地質(zhì)勘察工作聯(lián)系起來，能夠在明確礦山勘察研究內(nèi)容的同時，減少在后續(xù)礦山開發(fā)過程中產(chǎn)生的環(huán)境問題。對礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術(shù)繼續(xù)擰分析，能夠通過對現(xiàn)有水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)的優(yōu)化，為勘察工作的開展提供一定的建議。

1 礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察工作

水工環(huán)地質(zhì)勘察主要是基于水文地質(zhì)、工程地質(zhì)以及環(huán)境地質(zhì)的角度，對區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境進行勘察的工作。礦產(chǎn)資源的開發(fā)大部分需要依靠礦山來實現(xiàn)，礦產(chǎn)資源本身的不可再生性質(zhì)和工業(yè)發(fā)展對礦產(chǎn)資源的大量需求之間存在著較大的矛盾問題，從節(jié)約資源和保護環(huán)境的角度來看，重視礦山開發(fā)的地質(zhì)勘察工作，對節(jié)省用于礦山開發(fā)的人力物力資源，提高礦產(chǎn)資源的開發(fā)效率具有重要的作用[1]?？紤]到以往礦山開發(fā)過程中可能對環(huán)境造成的影響，在對礦山進行地質(zhì)勘察的過程中增加水利勘察技術(shù)，能夠在勘察過程中兼顧礦山水文地質(zhì)條件的影響，進一步減少在礦山開發(fā)中應(yīng)用的各種資源和成本。

在開展水工環(huán)地質(zhì)勘察工作的過程中，勘察人員不僅需要事先對勘察區(qū)域范圍的地質(zhì)條件進行詳細的了解，還需要在完成勘察工作之后，將搜集到的信息進行整理分析，繪制成地質(zhì)剖面圖以及各種用于礦山開發(fā)的圖文資料，便于后續(xù)礦山開發(fā)工作的開展（如圖1）。

圖1 某地水工環(huán)地質(zhì)剖面圖

2 礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察中應(yīng)用的技術(shù)

在現(xiàn)代化城市建設(shè)發(fā)展的過程中，越來越突出的環(huán)境問題不僅影響著人們的正常生活，同時也對社會的可持續(xù)發(fā)展造成了一定的阻礙。將環(huán)保和地質(zhì)勘察工作結(jié)合起來，能夠以更全面的地質(zhì)環(huán)境分析來減少礦山開發(fā)過程中對環(huán)境造成的影響和破壞。在對礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察中應(yīng)用的技術(shù)進行分析時，主要可以從以下幾個方面來入手：

2.1 電法勘探技術(shù)

電法勘探技術(shù)是水工環(huán)地質(zhì)勘察工作中應(yīng)用的最為常見的技術(shù)，該技術(shù)主要是依據(jù)地殼中各類巖石的電磁學(xué)性質(zhì)和電化學(xué)特性的差異，借助電磁場的空間分布規(guī)律以及時間特性，在礦山的區(qū)域范圍內(nèi)探查礦床和勘察地質(zhì)構(gòu)造的物理勘探方法。應(yīng)用電法勘探技術(shù)，不僅能夠勘察到礦山擁有的金屬和非金屬礦床，還能夠解決勘察范圍內(nèi)的一些深部地質(zhì)問題[2]?，F(xiàn)階段，我國礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察中應(yīng)用的電法勘探技術(shù)，以激發(fā)極化法和高密度電法為主。

激發(fā)極化法需要利用接地電機來向地下供電，然后依據(jù)供電產(chǎn)生的電流引起的磁場變化來對礦山區(qū)域的礦產(chǎn)資源進行探測。一般情況下，激發(fā)極化法能夠被應(yīng)用到具有良好導(dǎo)電性但接地條件較為困難的半干旱區(qū)域，在尋找礦山的有色金屬礦床方面發(fā)揮著重要的作用[3]。高密度電法是以直流高度米電阻率為依據(jù)的一種勘探方法，該方法在實際的應(yīng)用中，一般只需要將全部的電極放置到測點上，然后借助微機工程電測儀等機器來完成勘察工作。與激發(fā)極化法相比，高密度電法能夠直接依靠機器來進行自動化操作，在節(jié)省人工勘察成本的同時，也能夠有效提高勘察工作的效率和準確性。

2.2 全球定位技術(shù)

GPS技術(shù)的應(yīng)用，能夠通過衛(wèi)星定位來節(jié)省以往礦山勘察工作中消耗的時間成本，能夠滿足對一些地形環(huán)境較為復(fù)雜地區(qū)的檢測要求，依據(jù)衛(wèi)星定位獲得的勘察信息也更加準確。GPS技術(shù)在礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察工作中的應(yīng)用流程，首先需要確定好需要進行勘察的具體區(qū)域和范圍大小，然后將具體的位置信息發(fā)送到安裝了GPS接收機的地面基準站當中，以此來同步衛(wèi)星信號信息，地面信息接收裝置在對接收到的信號進行檢測之后，工作人員就可以在基準站對接收到的信息進行整理和分析[4]。在這個過程中，工作人員能夠依據(jù)實際的勘察需求，在信號接收站輸入勘察范圍內(nèi)的任意坐標，就能夠獲取到該坐標點的地質(zhì)勘察信息。

2.3 RTK技術(shù)

RTK技術(shù)也被稱為實時載波相位差分技術(shù)，是一種基于GPS的新型衛(wèi)星定位測量方法。RTK技術(shù)擁有比GPS更精確的優(yōu)勢，能夠依據(jù)相位差分的原理測量出GPS技術(shù)檢測不到的位置差，能夠?qū)⒆鴺酥g的精度精確到厘米級。RTK技術(shù)在實際的應(yīng)用中，首先需要將GPS接收機安裝到觀測基準站上，讓GPS接收機能夠在實時觀測全部GPS衛(wèi)星的同時，也能夠?qū)⒂^測到的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)接脩粲^測站。在接收到GPS衛(wèi)星信號之后，工作人員需要依據(jù)相對定位原理，對整周模糊度未知數(shù)進行結(jié)算，依據(jù)得到的計算結(jié)果，可以對用戶觀測站以及檢測基準站的觀測質(zhì)量和結(jié)果準確性進行判斷[5]。這樣不僅能夠縮短整個衛(wèi)星型號觀測應(yīng)用的時間，還能夠在保證觀測結(jié)果質(zhì)量的同時，有效提高實際的工作效率。

2.4 遙感技術(shù)

遙感技術(shù)的逐漸成熟和發(fā)展，為礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察工作提供了技術(shù)方面的支持。近年來，我國的部分礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察工作中已經(jīng)開始應(yīng)用遙感技術(shù)，相比于以往應(yīng)用的勘察技術(shù)而言，遙感技術(shù)不僅能夠滿足基本的地質(zhì)勘察要求，還能夠?qū)崿F(xiàn)對勘察區(qū)域范圍內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的勘察。遙感技術(shù)在實際使用的過程中，通常需要與信息技術(shù)配合起來，以信息技術(shù)來補充完善遙感技術(shù)的功能，擴大遙感技術(shù)的應(yīng)用范圍?，F(xiàn)階段，多元遙感技術(shù)的應(yīng)用，能夠依據(jù)計算機信息系統(tǒng)來構(gòu)建多元模型，多元模型中呈現(xiàn)的勘察圖像相比于以往的勘察信息和圖像更為詳細，也更加全面，工作人員能夠從計算機信息系統(tǒng)的界面直接觀察到勘察區(qū)域的實際情況，從而實現(xiàn)對礦山勘察范圍地質(zhì)環(huán)境的全面分析。

2.5 TEM技術(shù)

TEM技術(shù)也被稱為瞬變電磁技術(shù)，作為一種新型的水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)，盡管TEM技術(shù)的發(fā)展時間較短，但在實際應(yīng)用中取得了較為明顯的效果。TEM技術(shù)主要應(yīng)用的是垂直電磁偶源法和電偶源法，這兩種方法在實際的應(yīng)用中不會產(chǎn)生較大的噪音，且具有較高的靈敏度和精度，不會受到地質(zhì)環(huán)境以及地質(zhì)條件的限制，也能夠被應(yīng)用到各種懸空領(lǐng)域的勘探工作當中。TEM技術(shù)還能夠在含水地質(zhì)中應(yīng)用，不會受到地下水資源以及其他各種因素的影響。由此可以發(fā)現(xiàn)，TEM技術(shù)擁有更為廣闊的應(yīng)用范圍，是未來礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察工作中一種具有較大發(fā)展空間的勘探技術(shù)。

2.6 GPR技術(shù)

GPR技術(shù)也被稱為地質(zhì)雷達技術(shù)，主要應(yīng)用電磁波的原理來滿足地質(zhì)勘察的要求。在需要進行勘察的區(qū)域事先安裝好能夠發(fā)射電磁波的裝置之后，在勘察中向地質(zhì)深層發(fā)射電磁波，依據(jù)聲吶來接收電磁波的波形變化情況，并將接收到的數(shù)據(jù)由系統(tǒng)整理分析后呈現(xiàn)在電腦圖像當中。應(yīng)用GPR技術(shù)能夠?qū)辈靺^(qū)域范圍內(nèi)的地質(zhì)介質(zhì)空間位置、結(jié)構(gòu)以及埋藏深度等進行探測。

2.7 優(yōu)化勘察技術(shù)的措施

受到現(xiàn)有水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)水平的限制，在實際開發(fā)礦山的過程中，由于勘察技術(shù)應(yīng)用不到位或在勘察后沒有做好環(huán)境保護工作，導(dǎo)致礦石、礦渣等破壞環(huán)境，很容易誘發(fā)多種地質(zhì)災(zāi)害，不僅會對礦山當?shù)氐淖匀画h(huán)境造成較為嚴重的破壞，還會對礦山開發(fā)人員的生命安全和周邊的人居環(huán)境造成影響?；谶@些危害，結(jié)合現(xiàn)階段礦山應(yīng)用的水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)情況，要想更好的保障礦山開采的安全和生態(tài)環(huán)境，還需要對勘察技術(shù)進行不斷的優(yōu)化。

2.7.1 GPS壓環(huán)定位技術(shù)

不同類型和性質(zhì)的地質(zhì)條件，會形成不同的礦產(chǎn)資源，對礦山進行水工環(huán)地質(zhì)勘察，如果缺少對礦山現(xiàn)有地質(zhì)條件的分析和資源的詳細分類，很容易因為沒有在勘察過程中排除自然環(huán)境的因素而導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。應(yīng)用GPS壓環(huán)定位技術(shù)，是一種能夠提高GPS定位精準程度的方法，GPS定位技術(shù)本身能夠為使用者提供連續(xù)不間斷的導(dǎo)航服務(wù)，GPS壓環(huán)定位技術(shù)融合了RTK技術(shù)，能夠子啊滿足基本導(dǎo)航要求和提供有效信息的同時，依據(jù)礦山水工環(huán)的勘察需要，對被勘察區(qū)域的地質(zhì)進行分析，在提高礦山勘察精確度的同時，也能夠逐漸縮小對礦山的勘察范圍，減少在整個勘察和后續(xù)礦山開采中消耗的人力物力資源，有效提高了礦山開采的效率。同時，GPS壓環(huán)定位技術(shù)在實際的應(yīng)用中還能夠滿足篩查地理問題的功能需要，針對勘察過程中發(fā)現(xiàn)的異常情況和信息，可以為地質(zhì)勘探局后續(xù)各項工作的開展提供參考的資料。

2.7.2 對代表性水質(zhì)進行抽樣檢測

在水工環(huán)的地質(zhì)勘察工作中，對被勘察區(qū)域內(nèi)的水質(zhì)進行檢測，是一項非常重要的內(nèi)容。無論是地表河流水系的存在還是地下水的位置，都與礦山的地質(zhì)環(huán)境條件和礦產(chǎn)資源分布之間有著密切的聯(lián)系，而對水質(zhì)的檢測，能夠有效判斷勘察工作是否對礦山周圍的環(huán)境造成了一定的影響?？紤]到礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察工作開展的實際要求，測量的水質(zhì)樣品需要具有代表性，在觀察選取合適的檢測水樣之后，如果是礦井地表水，需要對水位以10天一次的頻率進行測量。在獲取到水質(zhì)樣品之后，需要在及時記錄水質(zhì)的溫度、氣味、水細菌含量等信息的同時，將水樣放入容器當中并用石蠟密封，保證水樣檢測的密閉性，以此來對礦山后續(xù)勘察施工中的靜態(tài)水位和地下水走向進行合理的判斷。在完成分析判斷之后，還需要對水樣進行抽數(shù)實驗和滲水試驗。

滲水試驗需要在能夠掌握更全面的水流變化情況基礎(chǔ)上才能夠得到更真實的反應(yīng)效果。因而在進行該試驗時，相關(guān)人員需要對被勘察區(qū)域范圍內(nèi)的河流層狀結(jié)構(gòu)、溝點等位置進行監(jiān)測，在對地層的巖性特征和地質(zhì)進行取樣檢測的過程中，需要將水樣波動的幅度控制在1%左右?？紤]到礦山環(huán)境的現(xiàn)實情況，檢測人員在檢測中還需要提高對鉆抽中的水溫以及流量變化情況的重視程度，以便能夠在發(fā)現(xiàn)異常變化情況的第一時間對相關(guān)的勘察檢測工作進行調(diào)整，確保檢測工作的準確性和檢測結(jié)果的科學(xué)性。

2.7.3 明確坑探技術(shù)的覆蓋層性質(zhì)

坑探技術(shù)對于滿足礦山的勘察需求具有重要的作用，在實際的礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察工作中，地層鉆井技術(shù)是一種應(yīng)用的較為頻繁的技術(shù)?？辈烊藛T能夠在應(yīng)用地層鉆井技術(shù)之后，依據(jù)整個礦區(qū)鉆井后的長圓孔分布情況，來對勘察范圍內(nèi)的覆巖地質(zhì)特征和巖石情況進行分析，也能夠及時發(fā)現(xiàn)礦區(qū)自然環(huán)境中可能存在的坑探技術(shù)殘積層?？犹郊夹g(shù)是能夠在勘察工作中了解礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境的重要前提，勘察人員可以充分發(fā)揮坑探技術(shù)和鉆井技術(shù)的作用，在以鉆探作業(yè)的方法對地質(zhì)覆蓋物進行分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合更先進的超聲波勘探技術(shù)來對地質(zhì)巖層的內(nèi)部情況進行更為詳細的分析，以便能夠真正掌握礦山所有范圍內(nèi)的地質(zhì)信息和分布特點?？紤]到以往水工環(huán)地質(zhì)勘察工作中可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害問題，在實際應(yīng)用坑探技術(shù)時，需要以明確覆蓋層的性質(zhì)為重點內(nèi)容，對被勘察范圍內(nèi)的地質(zhì)覆蓋層內(nèi)部結(jié)構(gòu)、硬度以及風(fēng)化程度進行了解分析，對地質(zhì)覆蓋層是否存在塌落隱患進行分析。明確這些地質(zhì)環(huán)境的具體信息，不僅能夠為保證礦山開采過程中開財務(wù)結(jié)構(gòu)的完整性起到一定的作用，還能夠在一定程度上防止地質(zhì)災(zāi)害問題的發(fā)生。

2.7.4 保證礦山內(nèi)部結(jié)構(gòu)測繪的完整性

測繪工作是對礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察工作結(jié)構(gòu)的真實反應(yīng)，經(jīng)由地質(zhì)勘察獲得的測繪信息，不僅能夠為后續(xù)的礦山開采施工提供一定的參考，還能夠在真實反應(yīng)礦山地質(zhì)環(huán)境情況的過程中加強對礦山環(huán)境的保護。在依據(jù)勘察工作結(jié)果繪制礦山內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖的過程中，需要保證測繪圖的完整性，才能夠確保測繪圖對礦山開采施工的參考作用和價值。要想保證測繪圖的完整性，需要在勘察工作中對礦山內(nèi)部的所有構(gòu)筑物進行更完整的記錄，以便能夠明確礦山作業(yè)的整體環(huán)境?；谒きh(huán)地質(zhì)勘察工作的實際要求，在勘察中對礦山水文地質(zhì)和工程地質(zhì)情況進行分析，深入挖掘水文數(shù)據(jù)的內(nèi)部信息和地理信息。在獲得相應(yīng)的測繪信息之后，測繪人員需要綜合勘察過程中產(chǎn)生的測繪記錄，保證測繪信息科學(xué)評估的準確性。測繪時，測繪人員不僅需要結(jié)合勘察到的信息，還需要能夠?qū)ΦV山地質(zhì)環(huán)境的可能變化趨勢，在測繪圖中體現(xiàn)出對于礦山地質(zhì)構(gòu)造可能發(fā)生的變化和變動。

2.7.5 提高勘察工作人員的技能水平

基于不同礦山在地質(zhì)環(huán)境方面的復(fù)雜性質(zhì)，勘察人員不僅需要擁有專業(yè)的知識和嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，還需要具備能夠?qū)Φ刭|(zhì)環(huán)境情況和地質(zhì)構(gòu)造情況的分析判斷能力，才能夠不斷提高地質(zhì)勘察工作的開展質(zhì)量。提高勘察工作人員的技能水平，首先需要注重對現(xiàn)有勘察工作人員進行專業(yè)技能的培訓(xùn)，讓工作人員能夠及時了解和熟悉當前更為先進的勘察技術(shù)和知識，以便能夠適應(yīng)技術(shù)更新和勘察工作整體的發(fā)展趨勢。其次，通過構(gòu)建更完善的地質(zhì)勘測管理機制，對勘察工作人員的工作行為進行規(guī)范，為當前能夠應(yīng)用于勘察工作的各項勘察技術(shù)制定更為全面細化的作業(yè)標準。在管理制度的補充和完善過程中，也需要貫徹落實環(huán)境保護和嚴謹認真的工作理念和態(tài)度，對實際勘察工作中可能存在的破壞環(huán)境的因素采取相應(yīng)的補救措施，并督促勘察人員在開展工作過程中能夠進行積極落實，讓勘察人員能夠在工作中逐漸養(yǎng)成習(xí)慣，在提高勘察人員專業(yè)能力和技術(shù)水平的同時，也能夠有效保障礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察工作的開展質(zhì)量，讓勘察工作觀念為后續(xù)的礦山開采工作做好充足的準備。

3 結(jié)論

綜上所述，水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠滿足地質(zhì)勘察工作的基本要求，同時也能夠達到保護礦山周邊環(huán)境的目的。

結(jié)合我國現(xiàn)階段礦山開發(fā)的情況來看，在現(xiàn)有的水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)基礎(chǔ)上，對勘察技術(shù)進行實單過得優(yōu)化，不僅能夠提高地質(zhì)勘察工作的開展質(zhì)量，也能夠?qū)μ岣叩V山水工環(huán)地質(zhì)勘察工作的技術(shù)水平起到一定的積極作用。