礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術(shù)與應(yīng)用研究

工業(yè)企業(yè)的發(fā)展與環(huán)境保護(hù)、資源利用、生態(tài)平衡之間產(chǎn)生的矛盾日益凸顯，尤其對于礦山企業(yè)而言，其生產(chǎn)活動引起的地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境污染情況更為嚴(yán)重，礦山企業(yè)的生產(chǎn)活動具有諸多危險因素，通過對礦山區(qū)域水工環(huán)勘察技術(shù)的分析，可以提高開采效率，降低生產(chǎn)活動對自然資源造成的破壞，實現(xiàn)資源的可持續(xù)利用。在科學(xué)技術(shù)的支撐下，信息化、智能化、數(shù)字化勘察技術(shù)被廣泛應(yīng)用于礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)勘察中，提高了測繪、勘察工作的效率，降低了測繪人員的工作難度和工作量，也能為礦山企業(yè)制定生產(chǎn)方案提供全面的數(shù)據(jù)支撐。

1 水工環(huán)地質(zhì)勘察工作的概念及內(nèi)容

1.1 水工環(huán)地質(zhì)勘察概述

水工環(huán)地質(zhì)勘察工作主要是在礦區(qū)進(jìn)行一系列的地質(zhì)勘察，礦區(qū)的水工環(huán)勘察對礦區(qū)的作業(yè)、礦山的生產(chǎn)有著至關(guān)重要的意義，眾所周知，礦山開采工作具有一定的復(fù)雜性、系統(tǒng)性和綜合性，對技術(shù)人員的專業(yè)水平、綜合能力要求較高，礦山開采作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，水文條件、地理地質(zhì)條件、氣候因素施工設(shè)備等方面對施工質(zhì)量和礦山資源的開采效率產(chǎn)生的影響較大

。開礦是一件大工程，想要保證礦山開采工作的安全性、穩(wěn)定性，必須要對水文條件、地質(zhì)條件進(jìn)行全面的勘察以保證礦山開采作業(yè)的安全?？傮w來說，礦區(qū)的水工環(huán)地質(zhì)對采礦方案、施工技術(shù)、施工設(shè)備有著一定的影響，針對不同的水文條件、地質(zhì)條件、環(huán)境條件需要采取不同的采礦計劃，才能保證采礦作業(yè)的安全性，提高礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，保證礦山行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，此外。受到人為因素、機(jī)械設(shè)備因素、環(huán)境因素等方面的影響，采礦作業(yè)在實際開展過程中會出現(xiàn)一些突發(fā)問題，在面臨這些問題時施工人員首先要明確產(chǎn)生問題的主要因素，對水工環(huán)地質(zhì)進(jìn)行全面的分析，以保證解決方案的科學(xué)性、合理性。人類生產(chǎn)活動與環(huán)境保護(hù)問題、資源利用、可持續(xù)發(fā)展之間的矛盾日益凸顯，水工環(huán)地質(zhì)應(yīng)用范圍也在持續(xù)擴(kuò)大，從起初的礦山開采行業(yè)逐漸向環(huán)境保護(hù)、生態(tài)保護(hù)、資源利用等行業(yè)進(jìn)行擴(kuò)展。我國幅員遼闊，地大物博，有些地區(qū)常年會發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，給人們的生命財產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅，在治理自然災(zāi)害時需要對水工環(huán)地質(zhì)進(jìn)行深入研究，找出引發(fā)災(zāi)害的具體原因，提高解決方案的針對性。此外，目前城市的開發(fā)發(fā)展也在不斷的深入，我國在各個方面的研究上追求一種新型的學(xué)科交叉、學(xué)科融合，實現(xiàn)不同學(xué)科之間的交叉融合可以促進(jìn)城市建設(shè)的創(chuàng)新發(fā)展，在地質(zhì)研究的同時對自然學(xué)科進(jìn)行深入研究將，可以為環(huán)境的保護(hù)與資源開發(fā)利用提供一個穩(wěn)定的平臺。由此可見，水工環(huán)地質(zhì)研究不僅在礦山開采行業(yè)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，在自然災(zāi)害治理、城市發(fā)展、資源利用、環(huán)境保護(hù)等方面也有著廣泛的應(yīng)用

。

1.2 水工環(huán)地質(zhì)勘察的工作內(nèi)容

水工環(huán)地質(zhì)勘察的應(yīng)用范圍比較廣，在礦山地質(zhì)勘探、環(huán)境保護(hù)、自然災(zāi)害治理、資源利用等方面都有著廣泛的應(yīng)用，其工作內(nèi)容要根據(jù)具體的應(yīng)用場景而定。隨著社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，各個行業(yè)的發(fā)展規(guī)模逐漸增大，與環(huán)境保護(hù)、資源利用之間的矛盾日益凸顯，人們的身體健康和地下水源關(guān)系很大，水資源受到污染會直接影響人們的身體狀況，水工環(huán)地質(zhì)勘探工作可以了解某一地區(qū)的水文條件、地質(zhì)條件和產(chǎn)生水污染的主要因素，加強(qiáng)對水資源的保護(hù)和利用。此外，在礦山資源開采之前，需要對作業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境進(jìn)行全面勘察，明確地質(zhì)特征，提前做好安全防護(hù)措施，需要結(jié)合水工環(huán)地質(zhì)勘探技術(shù)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的數(shù)據(jù)分析，為礦山開采準(zhǔn)備工作提供全面的數(shù)據(jù)支撐。眾所周知，礦山開采工作具有一定的危險性，存在諸多的危險因素，如果在作業(yè)之前對施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件等問題了解不全面可能會導(dǎo)致安全防護(hù)措施不合理，引發(fā)礦井坍塌等問題，威脅施工人員的生命安全

。

2 水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術(shù)應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，在通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及技術(shù)、信息技術(shù)的支撐下，各類新技術(shù)、新設(shè)備層出不窮，在水工環(huán)地質(zhì)探勘中得到了廣泛的應(yīng)用，推動了水工環(huán)地質(zhì)勘探工作的創(chuàng)新發(fā)展，有效提高了各類數(shù)據(jù)信息的及時性、完整性和全面性。其中最常見的有GPS技術(shù)、RTK技術(shù)、遙感技術(shù)和點電法，這些技術(shù)的普及提高了水工環(huán)地質(zhì)探查的效率，降低了勘察人員的工作量和工作難度，也有效節(jié)省了勘察作業(yè)中投入的人力、物力成本，使得勘察工作的準(zhǔn)確性和精準(zhǔn)度得到了明顯提升

。

1．意識形態(tài)性較少。哈貝馬斯認(rèn)為，與傳統(tǒng)的意識形態(tài)相比，科學(xué)技術(shù)所具有的意識形態(tài)性更為隱秘，更具有欺騙性甚至顯露出“非意識形態(tài)性”的特征。科學(xué)技術(shù)成為了第一生產(chǎn)力，極大地滿足了人們的需求，由此不斷的麻痹、消解著社會成員的反抗與批判意識，使其產(chǎn)生一種錯覺，即政治的科學(xué)技術(shù)化——政治輿論的消失，徹底掩蓋了資本主義政治的不合理性。

2.1 GPS技術(shù)的應(yīng)用

電法技術(shù)在水工環(huán)勘察中應(yīng)用比較普遍，電法技術(shù)又可以分為直流電法探測技術(shù)、巖土體電阻率測試技術(shù)、高密度電法技術(shù)等，高密度電法技術(shù)在實際應(yīng)用過程中要設(shè)置合理的高密度觀測點，將全部電極布置在間隔測點上進(jìn)行觀測。以巖石、礦物中的電阻率差異為基礎(chǔ)研究人工建立的電場在土質(zhì)中的分布規(guī)律，可以對不同巖性層劃分做出準(zhǔn)確的判斷。與傳統(tǒng)勘察方法相比，電法技術(shù)具有測量速度快、準(zhǔn)確度高等優(yōu)勢

。

2.2 RTK技術(shù)的應(yīng)用

林雪川在廣東東莞大朗從事貿(mào)易加工產(chǎn)業(yè)。根據(jù)廣安當(dāng)?shù)孛襟w報道林雪川事跡的相關(guān)內(nèi)容顯示，林雪川在廣東從一名毛織工人做起，在掌握了技術(shù)和管理流程之后，在廣東創(chuàng)辦了服裝品牌“依哥弟”，“林雪川從一個打工仔搖身一變，成為擁有五六十號工人，年產(chǎn)值300多萬元的毛織廠老板，走上了屬于自己的創(chuàng)業(yè)之路。”

2.3 電法技術(shù)的應(yīng)用

礦山作業(yè)施工環(huán)境復(fù)雜，地理地質(zhì)條件、水文條件、氣候條件對施工質(zhì)量和施工效率造成的影響比較大，在礦山開采過程中極易發(fā)生安全事故，必須要對作業(yè)現(xiàn)場的水文條件、地質(zhì)條件進(jìn)行全面了解才能為施工方案制定、施工工藝的應(yīng)用、施工設(shè)備和施工技術(shù)的選擇提供全面的數(shù)據(jù)支撐

。以GPS技術(shù)在礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察中的應(yīng)用為例，該項技術(shù)主要是通過衛(wèi)星通信技術(shù)以及定位技術(shù)實現(xiàn)對水工環(huán)地質(zhì)情況的勘察，在衛(wèi)星上安裝通信系統(tǒng)，與地面的信息接收裝置實現(xiàn)信息的傳輸，通過的多個衛(wèi)星對地理位置信息的反饋，可以提高數(shù)據(jù)信息的全面性，實現(xiàn)精準(zhǔn)定位，如圖1所示。將GPS技術(shù)應(yīng)用于水工環(huán)地質(zhì)勘察中，主要是利用該系統(tǒng)的定位技術(shù)確定信號發(fā)射點位置，測量距離，將測得的數(shù)據(jù)以信號的形式發(fā)送出去，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離、實時傳輸。利用GPS測量技術(shù)可以有效降低水工環(huán)地質(zhì)勘察中投入的人力、物力成本，提高勘察工作的效率，縮短勘察周期，為礦山企業(yè)生產(chǎn)提供全面的數(shù)據(jù)支撐

。

2.4 遙感技術(shù)的應(yīng)用

礦山地質(zhì)測量環(huán)境復(fù)雜，多在野外露天環(huán)境下開展測量工作，測量環(huán)境惡劣，交通不便，測量工作難度大，涉及的數(shù)據(jù)信息類型多，范圍廣，傳統(tǒng)測量技術(shù)的應(yīng)用需要投入大量的人力、物力，相比之下，遙感技術(shù)的應(yīng)用可以明顯降低測量難度，減少測量人員的工作量。遙感測量技術(shù)是主要是指航攝影技術(shù)，以高空有人機(jī)、低空無人機(jī)作為飛行平臺，根據(jù)礦山作業(yè)中不同的數(shù)據(jù)需求搭載不同類型的傳感器，對所需勘察的區(qū)域進(jìn)行觀測。與航天遙感所獲取的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)相比，傳統(tǒng)的膠片式航空遙感測量技術(shù)具有測量方法成熟、準(zhǔn)確度高、測量成果質(zhì)量高、靈活性強(qiáng)等優(yōu)勢，可以呈現(xiàn)出厘米級的成果圖，在礦山測量、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生區(qū)測量中有著明顯的應(yīng)用優(yōu)勢

?？梢愿鶕?jù)測量區(qū)域的具體環(huán)境獲取全面的數(shù)據(jù)信息，了解的地質(zhì)情況、水文情況，初步確定地質(zhì)類型和該類地質(zhì)的覆蓋面積等要素，具體測量檢測標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

RTK技術(shù)RTK是Real Time Kinematic的縮寫，全稱為實時動態(tài)定位技術(shù)，是以載波相位觀測量為根據(jù)，實時處理兩個測站載波相位觀測量的實時差分GPS（全球定位系統(tǒng)）測量方法。其工作原理是：將一臺GPS接收機(jī)安裝在已知點上對GPS衛(wèi)星進(jìn)行觀測，將采集的載波相位觀測量調(diào)制到基準(zhǔn)站電臺的載波上，再通過基準(zhǔn)站電臺發(fā)射出去；流動站在對GPS衛(wèi)星進(jìn)行觀測并采集載波相位觀測量的同時，也通過流動站電臺接收由基準(zhǔn)站電臺發(fā)射的信號，經(jīng)解調(diào)得到基準(zhǔn)站的載波相位觀測量；流動站的GPS接收機(jī)再利用OTF（運動中求解整周模糊度）技術(shù)由基準(zhǔn)站的載波相位觀測量和流動站的載波相位觀測量不求解整周模糊度，最后求出流動站的位置。這種技術(shù)的優(yōu)勢是：測量精度高（可達(dá)到厘米級），操作簡便，儀器體積小，便于攜帶，可全天候作業(yè)，無需局部控制等。大量應(yīng)用于動態(tài)需要高精度位置的領(lǐng)域

。如圖2所示。

3 礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察的技術(shù)要求

3.1 區(qū)域和礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)測繪

礦山區(qū)域的水工環(huán)地質(zhì)測繪重點工作內(nèi)容是勘察和了解礦床開采和疏于礦床對礦山地質(zhì)生態(tài)環(huán)境造成的影響，穿越法、追索法等地理測繪方式是常用的測繪方法,該類測繪方式可以準(zhǔn)確描述礦山區(qū)域垂直巖層、構(gòu)造線走向的重要地質(zhì)體、接觸帶、斷層帶、軟弱夾層、地質(zhì)災(zāi)害、不良地質(zhì)發(fā)育帶、河谷、溝谷等地貌變化中狀態(tài)，可以根據(jù)測繪所得的相關(guān)數(shù)據(jù)信息描繪手剖面圖，利用攝像拍照的方式對具體的信息進(jìn)行準(zhǔn)確記錄

。

通過對比發(fā)現(xiàn)雖然異常指數(shù)自動圈定綜合異常效率快、不會遺漏異常元素、異常形態(tài)貼合實際等優(yōu)點，但無法解決地層、構(gòu)造等地質(zhì)因素對綜合異常的影響，而這種影響在綜合異常圈定過程中是至關(guān)重要的，不能忽視。因此，這里可以先利用綜合異常指數(shù)圈定，再根據(jù)地質(zhì)因素調(diào)整的方法來確定最終采用的綜合異常。

3.2 野外調(diào)查內(nèi)容及技術(shù)要求

礦山水工環(huán)調(diào)查工作包含的內(nèi)容多，從水文環(huán)境的勘察內(nèi)容和相關(guān)的技術(shù)要求來看，野外勘察工作主要包含以下幾個方面的內(nèi)容：第一，泉水的調(diào)查。在調(diào)查泉時，主要重點勘探和查測地巖、巖性的動態(tài)變化，在勘察工作開展之前，要根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和所需要的數(shù)據(jù)信息做好勘察規(guī)劃，保證各類數(shù)據(jù)的完整性、及時性和勘察工作的全面性。第二，老窿調(diào)查，在該工作環(huán)節(jié)需要對窿口地貌的地層、巖性、構(gòu)造等地質(zhì)狀態(tài)展開全面勘察和深入了解。通常情況下，需要選取典型性的礦區(qū)樣品進(jìn)行實驗，對水質(zhì)化學(xué)狀態(tài)進(jìn)行深入分析，了解細(xì)菌結(jié)構(gòu)類型和污染類型，開展放射性分析等工作內(nèi)容

。第三，地表水的調(diào)查。地表水主要包括河流、溪溝點底層、構(gòu)造、產(chǎn)狀等地質(zhì)地貌特點，地表水的主要勘察內(nèi)容包括的水位變化情況、水質(zhì)狀態(tài)、水溫條件等，根據(jù)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查內(nèi)容和具體的要求來看，要加強(qiáng)對探測礦山區(qū)域穩(wěn)定性、地質(zhì)災(zāi)害、不良地質(zhì)現(xiàn)象的勘察。在取樣時候要選擇具有代表性區(qū)域的樣品，才能保證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確度、完整性。在勘察水位狀態(tài)時為保證勘察結(jié)果的時效性和代表性，通常要確定合理的間隔時間，對不同時間段以及不同溫度、不同氣候狀態(tài)下的水位變化情況進(jìn)行全面勘察，才能提高數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，了解引起水位變化和對水環(huán)境造成影響的主要因素。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，水工環(huán)地質(zhì)勘察水平得到了顯著提升。GPS技術(shù)、RTK技術(shù)、遙感技術(shù)被廣泛應(yīng)用于礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察中，不同的技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢不同，適用場景也存在一定的差異，技術(shù)人員在勘察工作開展之前要根據(jù)勘察需求確定合適的技術(shù)類型，才能提高工作質(zhì)量和工作效率，保證各類數(shù)據(jù)信息的全面性、及時性和完整性。

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