礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查重點(diǎn)及新技術(shù)分析

楊潤(rùn)苗

（安徽省地勘局第一水文工程地質(zhì)勘查院，安徽 蚌埠 233000）

從當(dāng)前的工業(yè)發(fā)展?fàn)顩r和經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，礦產(chǎn)資源的需求缺口是很難得到緩解的，必須持續(xù)有效的資源支持，以確保發(fā)展的質(zhì)量和速度。加快地質(zhì)勘查、探明礦產(chǎn)資源、高效合理利用現(xiàn)有礦產(chǎn)資源、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展是當(dāng)前形勢(shì)。礦山水工環(huán)地質(zhì)勘探是勘探地質(zhì)環(huán)境、發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)資源、提高礦產(chǎn)資源利用效率的有效途徑，必須進(jìn)一步深化和完善。靈璧縣虞姬鄉(xiāng)玄廟山采石廠至今廢棄多年，礦山開(kāi)采后產(chǎn)生多個(gè)露天采坑，具有相對(duì)較高的安全隱患，靈璧縣為了改善生態(tài)環(huán)境，擬定對(duì)礦山進(jìn)行環(huán)境治理，而水工環(huán)地質(zhì)勘查則正是助力環(huán)境治理工作開(kāi)展的先決條件。因此，有必要對(duì)礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查重點(diǎn)與新技術(shù)進(jìn)行分析，以此來(lái)發(fā)揮水工環(huán)地質(zhì)勘查工作應(yīng)有的價(jià)值。

1 礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查重點(diǎn)分析

水工環(huán)地質(zhì)勘查質(zhì)量將會(huì)直接影響到環(huán)境治理的最終效果，因此為了給環(huán)境治理提供更多助力，就必須分析勘查重點(diǎn)，這樣才能有針對(duì)性地開(kāi)展一系列切實(shí)可行的勘查作業(yè)。

1.1 嚴(yán)格貫徹勘查影響評(píng)估機(jī)制

在水工環(huán)地質(zhì)勘查期間，難免會(huì)對(duì)礦山造成地質(zhì)破壞，例如開(kāi)展鉆孔作業(yè)時(shí)，便有可能破壞廢棄礦山原有的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，如果礦山在長(zhǎng)時(shí)間的廢棄中形成了較為脆弱的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，就容易在后續(xù)進(jìn)行勘查時(shí)引發(fā)地表塌陷等地質(zhì)問(wèn)題。而且需要注意的是，個(gè)別水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)還將會(huì)對(duì)地表植被、地方河流水系造成負(fù)面影響，當(dāng)?shù)V山原有生態(tài)環(huán)境被打破后，就有可能引發(fā)水土流失、滑坡等地質(zhì)問(wèn)題。因此在水工環(huán)地質(zhì)勘查階段，必須全面貫徹地質(zhì)勘查影響評(píng)估機(jī)制，以此來(lái)降低水工環(huán)地質(zhì)勘查工作所帶來(lái)的負(fù)面影響，進(jìn)而讓勘查效果得到保障。圖1為靈璧縣治理區(qū)圖。

圖1 靈璧縣治理區(qū)示意圖

在地質(zhì)勘查開(kāi)始前，需要結(jié)合已有資料來(lái)進(jìn)行影響評(píng)估，勘查影響評(píng)估能夠針對(duì)廢棄礦山的地質(zhì)、生態(tài)環(huán)境來(lái)開(kāi)展綜合性分析，然后結(jié)合地質(zhì)勘查計(jì)劃來(lái)預(yù)測(cè)勘查工作可能對(duì)礦山環(huán)境造成的各種影響。結(jié)合勘查結(jié)果能夠制定出一系列應(yīng)急預(yù)案來(lái)將水工環(huán)地質(zhì)勘查中的風(fēng)險(xiǎn)降至最低，并最大限度減少勘查工作對(duì)礦山環(huán)境造成的影響。由于礦區(qū)廢棄時(shí)間已久，所以必須在勘查中制定切實(shí)可行的監(jiān)管制度，以此來(lái)避免風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題的發(fā)生。

1.2 水工環(huán)地質(zhì)勘查廢棄物處理

水工環(huán)地質(zhì)勘查的工程量相對(duì)較大，而且在勘查階段還將會(huì)涉及各種不同種類的勘察設(shè)備。正式勘查開(kāi)始后往往會(huì)生成很多固態(tài)、液態(tài)廢棄物，這部分礦山廢棄物將會(huì)嚴(yán)重影響的地區(qū)周邊的生態(tài)環(huán)境。如果在勘查期間沒(méi)有對(duì)廢棄物進(jìn)行妥善處理，就會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大廢棄物對(duì)環(huán)境帶來(lái)的危害。在處理廢棄物時(shí)，要注意引進(jìn)更多先進(jìn)的處理方法，并培養(yǎng)勘查人員的環(huán)保意識(shí)，各種不同種類的廢棄物需要分類進(jìn)行堆放，堆放區(qū)域要盡量遠(yuǎn)離地表水[1]。在勘查工作完成后，要在第一時(shí)間對(duì)廢棄物進(jìn)行集中處理。例如固體廢棄物可以開(kāi)展土埋處理，土埋處理要對(duì)深度進(jìn)行控制，并保證土埋區(qū)域附近并沒(méi)有居民居住。而液體廢棄物則要利用過(guò)濾來(lái)開(kāi)展分解處理，處理完成的廢棄物在檢驗(yàn)合格后可以正常排放。需要注意的是，礦山區(qū)域部分廢棄物本身便具有回收價(jià)值，通過(guò)對(duì)碎石碎料等廢棄物回收并進(jìn)行二次利用，可以進(jìn)一步提高廢棄物的整體利用率，如圖2所示。

圖2 水工環(huán)地質(zhì)勘查廢棄物土埋處理

1.3 完善生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制

靈璧縣開(kāi)展水工環(huán)地質(zhì)勘查的主要目的在于生態(tài)環(huán)境治理，即結(jié)合地質(zhì)勘查中的各種數(shù)據(jù)來(lái)為環(huán)境修復(fù)提供幫助。為了能夠讓礦山環(huán)境得以真正恢復(fù)，就應(yīng)該注意完善礦山地區(qū)的生態(tài)環(huán)境補(bǔ)償機(jī)制，并結(jié)合補(bǔ)償機(jī)制來(lái)開(kāi)展一系列礦山修復(fù)作業(yè)。在礦山勘查工作完成后，需要對(duì)礦山地區(qū)附近的水源、土壤進(jìn)行污染檢測(cè)。若發(fā)現(xiàn)水源，土壤中帶有大量重金屬污染物，就要及時(shí)對(duì)污染問(wèn)題進(jìn)行治理，并利用足夠先進(jìn)的凈水工藝來(lái)開(kāi)展水源凈化。在礦山附近可以種植各種植物，這些植物能夠在稀釋土壤污染物的同時(shí)防止地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)出現(xiàn)。在此期間，應(yīng)更結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際需求來(lái)選擇適合的植物，以此來(lái)提高的生態(tài)環(huán)境修復(fù)效果，進(jìn)而讓生態(tài)環(huán)境補(bǔ)償工作發(fā)揮出應(yīng)有的價(jià)值。圖3為生態(tài)環(huán)境治理路線。

圖3 生態(tài)環(huán)境治理路線圖

2 礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查新技術(shù)

水工環(huán)地質(zhì)勘查是一項(xiàng)系統(tǒng)性工作，選擇合適的勘查技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)勘查效果最大化。通過(guò)對(duì)勘查新技術(shù)進(jìn)行分析，可以結(jié)合礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查需求來(lái)科學(xué)選擇合適的勘查技術(shù)，進(jìn)而為礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)提供更多幫助。

2.1 GPS技術(shù)

GPS技術(shù)在我國(guó)各行各業(yè)均有應(yīng)用，能夠借助衛(wèi)星來(lái)實(shí)現(xiàn)定位導(dǎo)航，提供具有高精度的位置信息。近些年，我國(guó)定位技術(shù)在科技發(fā)展下逐漸成熟，相較于傳統(tǒng)單向定位，雙向乃至多向定位技術(shù)往往更加適合水工環(huán)地質(zhì)勘查，合理利用定位技術(shù)可以大幅提高地質(zhì)勘查質(zhì)量。與此同時(shí)，GPS技術(shù)在地質(zhì)勘查期間，通過(guò)精準(zhǔn)的位置信息，還可以顯著降低計(jì)算中的各種誤差，進(jìn)而保證礦山地質(zhì)生態(tài)修復(fù)發(fā)揮出應(yīng)有的價(jià)值。在地質(zhì)勘查中，可以在地面建立三個(gè)控制站，然后利用無(wú)線信號(hào)測(cè)距交匯來(lái)定位地點(diǎn)信息。利用GPS技術(shù)生成的數(shù)據(jù)信息可以從多個(gè)角度直觀顯示礦山情況，并幫助勘探人員了解礦山區(qū)域的地勢(shì)情況，這樣不僅能縮短前期準(zhǔn)備工作的時(shí)間，還能提高地質(zhì)勘查質(zhì)量[2]。

2.2 GPR電子雷達(dá)技術(shù)

在水工環(huán)地質(zhì)勘查中，施工人員常常會(huì)在勘查區(qū)域內(nèi)輸出高頻脈沖，脈沖在傳播期間所遇到的各種地質(zhì)情況都將會(huì)引發(fā)反射弧，由于電子脈沖在面對(duì)不同介質(zhì)時(shí)所反射出的電磁波存在明顯差異性，因此通過(guò)對(duì)電磁波進(jìn)行分析就可以大致掌握區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)情況。需要注意的是，電磁波波段與傳輸頻率能夠?qū)Φ刭|(zhì)勘查數(shù)據(jù)結(jié)果造成間接性影響，所以該技術(shù)在使用期間需要對(duì)實(shí)際波段與傳輸頻率進(jìn)行控制。必要時(shí)還可以結(jié)合波段與傳輸信道來(lái)設(shè)置傳輸基站，并安裝監(jiān)測(cè)設(shè)備，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)全覆蓋式監(jiān)測(cè)。需要注意的是，在處理數(shù)據(jù)信號(hào)為了防止信號(hào)混亂的情況發(fā)生，需要針對(duì)雜亂的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行采集與處理，這樣能夠在一定程度上降低地質(zhì)勘查成本。在電磁波頻率、振幅獲取結(jié)束后，應(yīng)該在了解地下情況后把數(shù)據(jù)信息集中到PC端，并利用專用軟件來(lái)結(jié)合原始信號(hào)完善電磁波模擬圖，以此來(lái)讓勘測(cè)人員掌握測(cè)區(qū)內(nèi)的地質(zhì)情況。由于GPR電子雷達(dá)的定向勘測(cè)距離相對(duì)較短，因此該技術(shù)并不適合部分大型工程項(xiàng)目，否則容易在測(cè)量中產(chǎn)生很多未知變量。圖4為靈璧縣礦山周邊地貌。

圖4 礦山周邊地貌現(xiàn)狀

2.3 PTK技術(shù)

在水工環(huán)地質(zhì)勘查中，PTK可以利用系統(tǒng)差分法帶來(lái)完善勘查數(shù)據(jù)信息，消除勘查階段所出現(xiàn)的各種數(shù)據(jù)偏差。地質(zhì)勘查時(shí)的PTK技術(shù)一般可以使用三種相位差分，通過(guò)相位差分可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的接收與發(fā)送。在數(shù)據(jù)處理期間，相位差分存在上限與下限?？梢栽诳辈槌跗陂_(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定，并明確極限差值。需要注意一點(diǎn)，勘查階段需要傳輸數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)在傳輸期間發(fā)生誤差，就很難保證相位差足夠明確。因此需要對(duì)傳輸環(huán)境進(jìn)行限制，以此來(lái)保證數(shù)據(jù)傳輸效果。一般而言，可以在礦山附近專門設(shè)置傳輸基站，并對(duì)基站進(jìn)行關(guān)聯(lián)認(rèn)證，以此來(lái)提高數(shù)據(jù)信息的穩(wěn)定性。

2.4 RS技術(shù)

RS即無(wú)限遙感技術(shù)，遙感技術(shù)在使用期間可以與電法技術(shù)相結(jié)合，并在使用中輔以計(jì)算機(jī)程序來(lái)提高勘查質(zhì)量。在勘查階段，可以結(jié)合PC端軟件來(lái)與地質(zhì)遙感設(shè)備完善測(cè)區(qū)的三維建模，三維模型可以作為初始的勘查內(nèi)容，能夠在礦山開(kāi)采初期發(fā)揮非常重要的作用。而隨著時(shí)間的推移，地質(zhì)勘查所采集到的數(shù)據(jù)信息將會(huì)變得越來(lái)越多，因此必須不斷在三維模型中加入不同的標(biāo)準(zhǔn)，以此來(lái)提高勘查質(zhì)量。就目前而言，在水工環(huán)地質(zhì)勘查中，RS技術(shù)可以有效提高勘查范圍，并增加勘查效率。而且RS技術(shù)還可以隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而得到優(yōu)化。

除此之外，RS技術(shù)還能夠與其他地質(zhì)勘查技術(shù)相結(jié)合，以此來(lái)進(jìn)一步提高勘查質(zhì)量，避免因?yàn)閱我坏倪b感技術(shù)而影響到地質(zhì)勘查精確度。

2.5 TEM技術(shù)

TEM技術(shù)在水工環(huán)地質(zhì)勘查中非常重要，在地質(zhì)期間期間，TEM技術(shù)可以在傳統(tǒng)勘查技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行勘查技術(shù)優(yōu)化。通過(guò)將電磁感應(yīng)定律作為核心依據(jù)，能夠在使用期間向地表發(fā)射電磁波信號(hào)，并對(duì)反射電磁波進(jìn)行采集，以此來(lái)探測(cè)礦山地質(zhì)的實(shí)際情況，諸如地下水分布，含水層結(jié)構(gòu)等都可以借助TEM技術(shù)清晰表現(xiàn)出來(lái)。

在水工環(huán)地質(zhì)勘查期間，無(wú)論是TEM技術(shù)還是其他勘查技術(shù)，都能夠在地質(zhì)勘查中發(fā)揮出非常重要的作用，直接結(jié)合實(shí)際情況，采用綜合地質(zhì)勘查技術(shù)，才能讓地質(zhì)勘查效果得到應(yīng)有的保障，靈璧縣便在水工環(huán)地質(zhì)勘查中采用了多種地質(zhì)勘查新技術(shù)，因此地質(zhì)勘查得到的數(shù)據(jù)能夠?yàn)榈V山生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提高非常多的幫助[3]。

3 結(jié)論

總而言之，礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查是治理廢棄礦山生態(tài)環(huán)境的先決條件，通過(guò)對(duì)勘查重點(diǎn)與勘查新技術(shù)進(jìn)行分析，可以最大化水工環(huán)地質(zhì)勘查效果，為礦山的安全管理與決策提供及時(shí)、高效的基礎(chǔ)，建立健全的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與預(yù)警體系，為地質(zhì)勘探提供方便、快捷、全面、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，為今后的地質(zhì)勘探提供方便、快捷、全面、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，是礦山開(kāi)發(fā)、地質(zhì)研究的一種新的輔助工具。

相信隨著更多人意識(shí)到水工環(huán)地質(zhì)勘查的價(jià)值，水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)一定會(huì)變得更加完善。