關于環(huán)境保護下的礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查技術的實踐應用

李 婷

現(xiàn)今時代，社會發(fā)展步伐越來越快，如何解決能源需求量日益劇增的方面的問題，已經(jīng)成為專家和地質(zhì)學者要投入研究的工作。我國地質(zhì)工作的發(fā)展中，水工環(huán)地質(zhì)勘查工作是很重要的一個環(huán)節(jié)，水工環(huán)地質(zhì)勘查包含諸多項目，簡要說明就是水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)的總稱。我國地勘行業(yè)的發(fā)展進程里，水工環(huán)地質(zhì)勘查一直處于完善階段，相關技術手段還有待完善，在實際勘查過程中，也有問題出現(xiàn)。水工環(huán)地質(zhì)勘查問題的出現(xiàn)，如果解決不好，制約了水工環(huán)地質(zhì)勘查項目的發(fā)展，更會對礦區(qū)環(huán)境和整體生態(tài)環(huán)境的平衡發(fā)展造成影響?？茖W技術的提升幫助水工環(huán)地質(zhì)勘查工作獲得了突破，既滿足了地質(zhì)勘查現(xiàn)有需求，又推動了水工環(huán)地質(zhì)勘查項目的發(fā)展進程。

1 研究區(qū)概況

1.1 礦區(qū)位置

朱溪銅礦位于江西省景德鎮(zhèn)市浮梁縣東南176 °方位直線距離約17.5km 處，礦區(qū)地理坐標：東經(jīng)117 ° 16 ′ 57.27 ″ ～117 ° 17 ′ 29.32 ″， 北 緯29°12′00.48″～29°12′28.31″，面積約0.3715km2，為朱溪礦區(qū)內(nèi)部的一個采礦權。行政隸屬于景德鎮(zhèn)市浮梁縣壽安鎮(zhèn)管轄。

礦區(qū)處在柳-科（柳家灣至科山）公路上寧廠村南側,往北東有約6 公里簡易公路在柳家灣與景德鎮(zhèn)黃-涌（山）公路及景-涌地方鐵路相接,經(jīng)柳家灣到景德鎮(zhèn)市26 公里，在景德鎮(zhèn)市與杭瑞高速、濟廣高速、206 國道、贛皖鐵路互通。景德鎮(zhèn)至柳家灣水泥公路通客運班車，公路里程20 公里。

1.2 礦山自然概況

（1）地形地貌。礦區(qū)地貌類型總體屬丘陵地貌。地形切割較深，溝谷發(fā)育，多呈“U”形山谷，地形坡度一般為3°～38°之間。地形起伏變化不大。評估區(qū)地勢南東部高北西部低，最高點位于評估區(qū)東南部，最高山峰海拔265.9m，最低標高位于北西部朱溪河內(nèi)，最低標高約58m，最大相對高差約208m，當?shù)刈畹颓治g基準面位于朱溪河，標高約+56.5m。

（2）土壤植被。區(qū)內(nèi)的土壤主要是紅壤，紅壤質(zhì)地以壤質(zhì)粘土為主，土層厚度一般0.3m ～10m 之間，該紅壤是由在溫暖濕潤的亞熱帶季風性生物氣候條件下殘坡積和河流沖洪積形成。該區(qū)地表植被較發(fā)育，主要為各類雜草及濕地松、馬尾松，水杉、柳杉，綠竹、毛竹等。評估區(qū)內(nèi)主要為林地和少量水田，水田主要分布在評估區(qū)北西部朱溪河兩旁階地處，植被覆蓋率在85%以上。

（3）氣象水文。礦區(qū)屬亞熱帶季風性氣候，熱量豐富，雨量充沛，光照充足，無霜期長，四季分明。境內(nèi)幕冬早春，受西伯利亞冷高壓影響，多偏北風，天氣寒冷；春夏之交南北冷暖空氣交替，梅雨綿綿；盛夏多為副高壓所控制，多偏南風，天氣炎熱；夏秋之際則受單一熱帶海洋氣團控制，天氣晴熱。形成冬冷春寒，夏熱秋旱，春秋短而冬夏長的氣候特征。

根據(jù)浮梁縣氣象局最近十年統(tǒng)計資料，歷年平均日照時數(shù)為1968.5h，平均日照百分率為44%。歷年平均氣溫17.1℃，年平均積溫6238.3℃。年平均降水量1768.9mm，雨量充沛，1954年年最大降水量2673.6mm，1979年年最小降水量1126.4mm，1955年6月18日最大日降水量228.5mm。其中4月～7月為豐水期，降水量約為全年降水量的60%以上。多年平均濕度78%；歷年平均風速為1.99m/s；年最多風向為東北風，其次是偏南風；年平均蒸發(fā)量1366.74mm，年平均無霜期248 天。

1.3 朱溪銅礦區(qū)域地質(zhì)背景

朱溪銅礦所在的塔前-賦春成礦帶大地構造位置上處在揚子準地臺江南臺隆東段內(nèi)部，定位于宜豐-景德鎮(zhèn)贛深斷裂帶北東段南緣塔前-賦春斷陷帶中。朱溪銅礦是塔前-賦春成礦帶內(nèi)查明的一處小型銅礦床，為礦帶的重要組成部分，受沿不整合面即硅鈣面發(fā)育的斷裂帶控制。

1.4 朱溪銅礦水文地質(zhì)條件

根據(jù)《1:20 萬景德鎮(zhèn)幅水文地質(zhì)圖及區(qū)域水文地質(zhì)普查報告》，朱溪銅礦所在區(qū)域的構造盆地是區(qū)內(nèi)松散堆積層、碳酸鹽巖層、晚古生代以后碎屑巖集中分布的場所。石炭系下統(tǒng)、上二疊龍?zhí)督M、上三疊安源組、下侏羅林山組等煤系地層，由礫巖、砂巖、頁巖互層組成，屬低丘地形，地表剝蝕較強烈，風化帶不發(fā)育。

其砂礫巖層構造裂隙較發(fā)育，裂隙充填物較少。水量貧乏的構造裂隙水主要賦存于砂礫巖層中。上侏羅至下白堊地層，主要為頁巖、粉砂巖、凝灰?guī)r，含泥質(zhì)很高，屬光禿的丘崗地形，剝蝕強烈，構造裂隙稀少，形成水量極貧乏、分布極不均勻的構造裂隙水。在黃柏塘盆地侏羅系冷水塢組頂部含鈣砂巖層中，風化帶下部溶孔和溶蝕裂隙較發(fā)育，形成分布較均勻、水量中等至貧乏的溶蝕孔隙裂隙水。石炭系中上統(tǒng)、二疊系下統(tǒng)和上統(tǒng)長興組、三疊系下統(tǒng)大冶組是碳酸鹽巖為主的地層，主要分布于黃柏塘、樂平、塔前至賦春三個盆地中，分裸露、覆蓋、淺埋三種埋藏條件，為中等-豐富的裂隙溶洞水賦存區(qū)。裸露區(qū)屬峰叢洼地丘陵地形，洼地吸收大氣降水，滲水量很大，但地下水水力坡度也大，因而徑流速度快，排泄暢通，地下水以水位深、動態(tài)變化大、分布極不均勻、水量中等的管道型潛水為主。覆蓋淺埋區(qū)處于溝谷地帶，地下水補給來源廣泛，排泄條件較差，賦存著水位淺、動態(tài)變化較小、分布相對均勻的管網(wǎng)狀微承壓水，水量豐富至中等。松散堆積層主要分布于樂安河中下游的黃柏塘、樂平兩盆地和昌江河谷，以全新統(tǒng)沖積層為主，組成一級階地。第四系地層的巖性、結構和厚度都較穩(wěn)定?？紫端饕x存于砂礫石層中，水位埋藏較淺、補給來源廣泛、水量較豐富。由于河床切割較深水力特征以潛水為主、僅局部微承壓，這些構造盆地地下水匯流條件好，盆地中各類地下水不僅同時得到降水入滲補給，而且盆地周圍的各類型地下水一起向盆底匯集，往往形成較集中的匯流溢出帶和流量很大的上升泉。

綜上所述，區(qū)域水文地質(zhì)條件復雜，區(qū)域地下水類型有松散巖類孔隙水、含鈣碎屑巖類溶隙水、碳酸鹽巖類巖溶水（碳酸鹽巖為主的裂隙溶洞水和碎屑巖、碳酸鹽巖巖溶裂隙水兩個亞類）和基巖裂隙水（包括風化帶網(wǎng)狀裂隙水和構造裂隙水兩個亞類）四種類型。

2 解析水工環(huán)地質(zhì)勘查技術

水工環(huán)地質(zhì)勘察屬于綜合性較強的勘察手段，包括水文、環(huán)境和工程三個勘察范圍的內(nèi)容，目前，科技的發(fā)展擴展了水工環(huán)地質(zhì)勘察范圍，勘察內(nèi)容更復雜更廣泛?？辈旖Y果可以為城市建設、環(huán)境保護以及土地規(guī)劃等提供科學、客觀的參考依據(jù)，因此地勘單位和礦企越來越重視這部分內(nèi)容，每個國家對自己的土地勘查都有自己的方法，但技術需要創(chuàng)新、需要優(yōu)化，傳統(tǒng)的工作方式，勘查方式不能滿足于快速發(fā)展的社會需求。為了能夠讓整體朝向統(tǒng)一的方向發(fā)展，縮小評估風險因素的誤差，提高城市的建設效率，必須要革新，大力推動我國地質(zhì)學的發(fā)展，靠近集成化、信息化 、綜合化的“三化”方向，增加服務領域，為國家發(fā)展進步做出貢獻。

3 水工環(huán)地質(zhì)勘查所遇問題

3.1 政策上沒有落實各項制度，亟須完善

水工環(huán)地質(zhì)勘查中的許多規(guī)章制度是制定了，但沒有貫徹落實到實踐中。礦產(chǎn)資源主要是依靠地質(zhì)尋找到的，但我們往往會忽略了水工環(huán)地質(zhì)勘查的質(zhì)量，而是將礦石的品質(zhì)以及數(shù)量作為工作核心，制度就只是“制度”，沒有發(fā)揮到它的作用。還有一個困境就是有些地質(zhì)勘查管理人員沒有恪盡職守，單純?yōu)榱私档屯顿Y費用，忽視礦床挖掘的大小，過于看重資源品質(zhì)和存儲量，這樣就容易造成地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)與礦山設計不吻合的結果。其次由于缺乏政策執(zhí)行力度，就算是違反了部分規(guī)定，也沒有被懲罰或者是要求整改，存在著僥幸心理，導致了礦山安全性沒有得到保障，影響到找礦工作的順利進行。

3.2 過度重視經(jīng)濟效益，忽略人員素質(zhì)培育

經(jīng)濟效益是礦山開發(fā)的驅(qū)動力，正是因為這個驅(qū)動力讓很多地質(zhì)勘查管理人員，片面追求經(jīng)濟效益最大化，沒有把工作核心放在基礎勘查上，只希望能在最短的時間內(nèi)完成礦山開采任務，獲得巨大收益。這是忽略水工環(huán)地質(zhì)勘查重要性的結果，這個結果的出現(xiàn)是由于沒有掌握被開發(fā)礦山的詳細信息和礦山地質(zhì)結構以及周邊環(huán)境等情況，貿(mào)然地進行了礦山作業(yè)，致使勘查結果誤差大，精準度低，影響礦山開采進度，增加了環(huán)境污染幾率。另外，水工環(huán)地質(zhì)勘查工作人員，他們的整體素養(yǎng)不屬于高素質(zhì)人才范圍，甚至是一些工作人員，專業(yè)技能掌握還達不到熟練程度，尤其是剛畢業(yè)的大學生缺乏實踐工作的經(jīng)驗，這些問題的存在都會造成實際勘查過程中問題頻出。再有，小城市易出現(xiàn)較多勘查方法不夠先進的情況，不能充分發(fā)揮設備優(yōu)勢，勘查質(zhì)量不高但花銷很大。

3.3 先進技術的引進，不夠充分

隨著時間的推移，我國科學技術水平已經(jīng)得到了明顯的進步，并在積極創(chuàng)新的路上。但創(chuàng)新與發(fā)展，還是體現(xiàn)少數(shù)城市中，大部分企業(yè)所沿用的還是傳統(tǒng)的水工環(huán)地質(zhì)勘查技術，一方面是因為新的技術需要新人才操作，缺乏專業(yè)人才，第二是因為引進先進技術耗資增加。主要基于以上特點，大部分企業(yè)還是沒有將現(xiàn)代先進的技術手段應用到實踐當中。對于沒有引進先進技術的企業(yè)，其抱有這陳舊思想，室內(nèi)實驗或者室外實踐操作缺失，沒有融入新的技術手段到在工作過程中。由此可知，水工環(huán)地質(zhì)勘查技術落后的手段，陳舊的思維成為了阻礙地質(zhì)勘查項目進一步發(fā)展的絆腳石?，F(xiàn)如今，水工環(huán)地質(zhì)勘查階段的實際問題已經(jīng)顯現(xiàn)出來了，目前水工環(huán)地質(zhì)勘查工作進入了瓶頸期，我們能做到的是，轉變傳統(tǒng)思維，創(chuàng)新革新，不斷將新技術融入到勘查工作中，以更科學、更實效、更全面的技術手段去協(xié)同促進水工環(huán)地質(zhì)勘查技術的發(fā)展。

4 礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查要點

4.1 把礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查影響評估機制落實到實處

礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查工作的目的，是協(xié)助采礦工程的順利實施過程。但同時也會對礦山地質(zhì)造成一定程度的破壞。比如礦山地表勘查，會遇到進行大規(guī)模的鉆孔施工的情況，深度很深且數(shù)量多，鉆孔必然會破壞原有地質(zhì)結構。如果遇到礦山地質(zhì)結構脆弱的土壤環(huán)境，那后續(xù)的地質(zhì)勘查、采礦施工后很有可能發(fā)生地質(zhì)災害。對于這類地質(zhì)情況，需要及時記錄是否有開采價值，如果有，那預防對策應該如何制定，都是工作人員需要考慮的問題。此外，地表植被、河流水系等都會受到地質(zhì)勘查施工過程的影響，打破礦山整體的生態(tài)平衡狀態(tài)，引發(fā)山體滑坡、泥石流、洪澇、水土流失等幾大類礦山環(huán)境問題。所以為降低水工環(huán)地質(zhì)勘查工作開展對礦山周圍環(huán)境的影響，需要勘查人員在實際勘查中抓住細節(jié)。評估風險就是一項很有效的手段，在地質(zhì)工作開展之前對研究區(qū)進行評估，建立全面的礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查影響評估機制，并對其進行全面落實，最后，評估結果和危險等級，判斷是否有可采價值，并制定相應的預防措施和解決方案。目前，大多數(shù)礦山并沒有完全和嚴格地實施這方面，并沒有足夠重視相應評估機制的實施。因此，有關政府部門需要加強對礦山的監(jiān)管，制定嚴格的監(jiān)督制度，完善水工環(huán)地質(zhì)勘探評價機制的構建。

4.2 勘探期間加強廢物處理

礦山水工環(huán)地質(zhì)勘探項目需要很長時間，要使用許多類型和數(shù)量的勘探設備。在實際的勘探過程中，將產(chǎn)生大量的固體和液體廢物。這些廢物主要來自礦井洗滌，受益和勘探設備生產(chǎn)的廢油和國內(nèi)垃圾。目前，在朱溪銅礦的地質(zhì)環(huán)境勘探中，廢物的治理不合適，對此方面的注意力不足。其用的探索方法是相對傳統(tǒng)的，廢物堆疊在任何地方。在雨中浸透后，廢物中的毒性和有害化學物質(zhì)將進入礦山周圍的地表水和土壤，導致周圍土壤中的淺地下水重金屬污染嚴重，這影響了居民的正常生活礦山并帶來嚴重的環(huán)境污染問題。因此，甘肅省礦井液壓環(huán)境地質(zhì)勘探的重點還包括廢物處理在勘探過程中，改善廢物處理，引進先進有效的治療技術，提高了所有勘探人員的生態(tài)和環(huán)境保護的認識，禁止了使用不合理和非法的勘探工具和材料，以及分類和堆疊產(chǎn)生的浪費，堆疊地方盡可能遠離地表水。液壓環(huán)境的地質(zhì)勘探完成后，現(xiàn)有的技術手段應用于廢物的集體處理。例如，對于固體廢物，可以選擇土壤埋葬的方法，但土壤埋藏的深度應相對深，土壤埋葬的位置應在非居民的區(qū)域中。也可以通過手動焚燒固體廢物并分解。液體廢物只能在通過檢查后處理。為了提高資源利用率，可以全面利用朱溪銅礦地質(zhì)勘探中產(chǎn)生的廢物。例如，礫石和壓碎材料可用于周邊道路和建筑施工，這不僅可以保護江西省的礦山生態(tài)環(huán)境，而且還實現(xiàn)了江西省礦山的可持續(xù)發(fā)展目標。

5 加強礦井水力環(huán)境地質(zhì)勘探技術的實踐

5.1 電法技術

電法技術廣泛應用于液壓和環(huán)境地質(zhì)勘探，從而提高了地質(zhì)勘探的質(zhì)量和效率。隨著電法技術在實際工作中越來越深入地應用，許多問題已經(jīng)逐漸提高，有效地促進了電法技術的持續(xù)改進，為液壓環(huán)境地質(zhì)勘探有序有效地發(fā)展提供了技術支持。電法技術包括兩個方面，即高密度電氣方法和誘導極化方法。高密度電氣方法是一種基于陣列的勘探方法，其良好地應用了電探測方法和電型材方法。該方法具有簡單的設備布局和設備故障率低的優(yōu)點，可以很好地滿足現(xiàn)場地質(zhì)勘探的要求。傳統(tǒng)的高密度電法技術主要為手動控制，隨著現(xiàn)代科技的持續(xù)改進，它逐漸變?yōu)橥耆詣踊?，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)收集的無人駕駛運行，增加了電極布置模式，有效提高了數(shù)據(jù)探索的速度和質(zhì)量。就實際應用而言，本地地質(zhì)勘探組織將電氣方法技術引入實際工作。由于本組織的地質(zhì)勘探工作主要在戶外，選擇高密度電法技術。在實際工作中，為了驗證高密度電氣方法的準確性，組織已建立兩組地質(zhì)勘探小組，兩組都使用高密度電法技術進行勘探。最后，從兩組的地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)可以看出，同一位置的地質(zhì)數(shù)據(jù)總是相同的，這表明高密度電氣方法具有高精度，并確保礦產(chǎn)資源開發(fā)的充足性和科學性。

5.2 TEM顯微鏡技術和應用點

TEM 技術是一種新型的瞬態(tài)電磁勘探技術。它首先應用于航空材料勘探。隨著技術的不斷發(fā)展和進步，應用范圍變得更廣泛。目前，TEM 技術應用于液壓和環(huán)境地質(zhì)調(diào)查，但雖然其應用時間相對較短，但它取得了某些結果。TEM 技術的應用要點如下：首先，使用電磁設備的環(huán)路原理，將脈沖電磁筆發(fā)送到地面，觀察渦流流場的變化。其次，全面整合和分析調(diào)查區(qū)的地質(zhì)環(huán)境。TEM 技術在實際水力環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中的應用優(yōu)勢是：抗干擾能力強，敏感度高，調(diào)查工作質(zhì)量高。

5.3 GPR 地質(zhì)雷達技術和應用點

GPR（地面穿透雷達）是一種地質(zhì)雷達方法，采用106Hz ～109Hz 頻率的無線電電磁波來調(diào)查地下媒體的分布和搜索地質(zhì)信息。與GPS 技術相比，GPR 技術的工作原理類似。該技術的關鍵點是將高頻電磁波傳遞到地下，然后接收反射回到地面的電磁波。分析電磁波信息的變化，例如接收的電磁波數(shù)據(jù)，幅度和波形，獲取地質(zhì)結構，地下介質(zhì)形狀，位置和埋地等信息，然后獲得不同的數(shù)據(jù)分析圖。目前，GPR 技術是液壓環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中最有效的方式之一，尤其是老城區(qū)或廢物建筑的地下水環(huán)境地質(zhì)調(diào)查。GPR 技術引入液壓環(huán)境地質(zhì)調(diào)查可以客觀地幫助地質(zhì)測量師，直接掌握基本地質(zhì)條件，巖石表面條件和其他地下空間條件。該技術可以直觀地調(diào)查巖體顏色和形狀等參數(shù)，并同時顯示信息圖像，因此它具有廣泛的應用。GPR 技術的實際工作過程如下：首先，通過使用聲吶的原理來建立用于在地下傳輸電磁波的傳輸裝置。其次，分析和整合數(shù)據(jù)。此過程需要先進的設備和儀器的幫助。最后，集成和分析的數(shù)據(jù)以圖形的形式顯示。但是，GPR 技術也有一些缺陷。例如，長途調(diào)查將受到各種因素的影響，難以建立圖形模型甚至完整的圖形。因此，在實際工程中使用該技術時，應避免長距離調(diào)查。

6 結語

只要采礦工程不停止，礦山地質(zhì)勘查工作就要跟隨其腳步進行。而水工環(huán)地質(zhì)勘查技術的發(fā)展離不開創(chuàng)新。創(chuàng)新的基礎是人才的培養(yǎng)，我們需要吸納更多的專業(yè)人才，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，通過不斷地改進優(yōu)化現(xiàn)有工作，讓勘查數(shù)據(jù)更精準，提高地質(zhì)勘查質(zhì)量。