试析矿山水工环地质勘察中的技术应用

时间：2024-09-03

王立林

（安徽省核工业勘查技术总院，安徽芜湖 241002）

矿产资源的开发本身就会对矿山周边的环境产生一定的影响，在人类环保意识不断上升的背景下，社会对矿山开发所产生的环境问题也越来越关注。将环境检测与矿山开发前期的地质勘察工作联系起来，能够在明确矿山勘察研究内容的同时，减少在后续矿山开发过程中产生的环境问题。对矿山水工环地质勘察中的技术继续拧分析，能够通过对现有水工环地质勘察技术的优化，为勘察工作的开展提供一定的建议。

1 矿山水工环地质勘察工作

水工环地质勘察主要是基于水文地质、工程地质以及环境地质的角度，对区域内的地质环境进行勘察的工作。矿产资源的开发大部分需要依靠矿山来实现，矿产资源本身的不可再生性质和工业发展对矿产资源的大量需求之间存在着较大的矛盾问题，从节约资源和保护环境的角度来看，重视矿山开发的地质勘察工作，对节省用于矿山开发的人力物力资源，提高矿产资源的开发效率具有重要的作用[1]。考虑到以往矿山开发过程中可能对环境造成的影响，在对矿山进行地质勘察的过程中增加水利勘察技术，能够在勘察过程中兼顾矿山水文地质条件的影响，进一步减少在矿山开发中应用的各种资源和成本。

在开展水工环地质勘察工作的过程中，勘察人员不仅需要事先对勘察区域范围的地质条件进行详细的了解，还需要在完成勘察工作之后，将搜集到的信息进行整理分析，绘制成地质剖面图以及各种用于矿山开发的图文资料，便于后续矿山开发工作的开展（如图1）。

图1 某地水工环地质剖面图

2 矿山水工环地质勘察中应用的技术

在现代化城市建设发展的过程中，越来越突出的环境问题不仅影响着人们的正常生活，同时也对社会的可持续发展造成了一定的阻碍。将环保和地质勘察工作结合起来，能够以更全面的地质环境分析来减少矿山开发过程中对环境造成的影响和破坏。在对矿山水工环地质勘察中应用的技术进行分析时，主要可以从以下几个方面来入手：

2.1 电法勘探技术

电法勘探技术是水工环地质勘察工作中应用的最为常见的技术，该技术主要是依据地壳中各类岩石的电磁学性质和电化学特性的差异，借助电磁场的空间分布规律以及时间特性，在矿山的区域范围内探查矿床和勘察地质构造的物理勘探方法。应用电法勘探技术，不仅能够勘察到矿山拥有的金属和非金属矿床，还能够解决勘察范围内的一些深部地质问题[2]。现阶段，我国矿山水工环地质勘察中应用的电法勘探技术，以激发极化法和高密度电法为主。

激发极化法需要利用接地电机来向地下供电，然后依据供电产生的电流引起的磁场变化来对矿山区域的矿产资源进行探测。一般情况下，激发极化法能够被应用到具有良好导电性但接地条件较为困难的半干旱区域，在寻找矿山的有色金属矿床方面发挥着重要的作用[3]。高密度电法是以直流高度米电阻率为依据的一种勘探方法，该方法在实际的应用中，一般只需要将全部的电极放置到测点上，然后借助微机工程电测仪等机器来完成勘察工作。与激发极化法相比，高密度电法能够直接依靠机器来进行自动化操作，在节省人工勘察成本的同时，也能够有效提高勘察工作的效率和准确性。

2.2 全球定位技术

GPS技术的应用，能够通过卫星定位来节省以往矿山勘察工作中消耗的时间成本，能够满足对一些地形环境较为复杂地区的检测要求，依据卫星定位获得的勘察信息也更加准确。GPS技术在矿山水工环地质勘察工作中的应用流程，首先需要确定好需要进行勘察的具体区域和范围大小，然后将具体的位置信息发送到安装了GPS接收机的地面基准站当中，以此来同步卫星信号信息，地面信息接收装置在对接收到的信号进行检测之后，工作人员就可以在基准站对接收到的信息进行整理和分析[4]。在这个过程中，工作人员能够依据实际的勘察需求，在信号接收站输入勘察范围内的任意坐标，就能够获取到该坐标点的地质勘察信息。

2.3 RTK技术

RTK技术也被称为实时载波相位差分技术，是一种基于GPS的新型卫星定位测量方法。RTK技术拥有比GPS更精确的优势，能够依据相位差分的原理测量出GPS技术检测不到的位置差，能够将坐标之间的精度精确到厘米级。RTK技术在实际的应用中，首先需要将GPS接收机安装到观测基准站上，让GPS接收机能够在实时观测全部GPS卫星的同时，也能够将观测到的数据信息传输到用户观测站。在接收到GPS卫星信号之后，工作人员需要依据相对定位原理，对整周模糊度未知数进行结算，依据得到的计算结果，可以对用户观测站以及检测基准站的观测质量和结果准确性进行判断[5]。这样不仅能够缩短整个卫星型号观测应用的时间，还能够在保证观测结果质量的同时，有效提高实际的工作效率。

2.4 遥感技术

遥感技术的逐渐成熟和发展，为矿山水工环地质勘察工作提供了技术方面的支持。近年来，我国的部分矿山水工环地质勘察工作中已经开始应用遥感技术，相比于以往应用的勘察技术而言，遥感技术不仅能够满足基本的地质勘察要求，还能够实现对勘察区域范围内地质灾害的勘察。遥感技术在实际使用的过程中，通常需要与信息技术配合起来，以信息技术来补充完善遥感技术的功能，扩大遥感技术的应用范围。现阶段，多元遥感技术的应用，能够依据计算机信息系统来构建多元模型，多元模型中呈现的勘察图像相比于以往的勘察信息和图像更为详细，也更加全面，工作人员能够从计算机信息系统的界面直接观察到勘察区域的实际情况，从而实现对矿山勘察范围地质环境的全面分析。

2.5 TEM技术

TEM技术也被称为瞬变电磁技术，作为一种新型的水工环地质勘察技术，尽管TEM技术的发展时间较短，但在实际应用中取得了较为明显的效果。TEM技术主要应用的是垂直电磁偶源法和电偶源法，这两种方法在实际的应用中不会产生较大的噪音，且具有较高的灵敏度和精度，不会受到地质环境以及地质条件的限制，也能够被应用到各种悬空领域的勘探工作当中。TEM技术还能够在含水地质中应用，不会受到地下水资源以及其他各种因素的影响。由此可以发现，TEM技术拥有更为广阔的应用范围，是未来矿山水工环地质勘察工作中一种具有较大发展空间的勘探技术。

2.6 GPR技术

GPR技术也被称为地质雷达技术，主要应用电磁波的原理来满足地质勘察的要求。在需要进行勘察的区域事先安装好能够发射电磁波的装置之后，在勘察中向地质深层发射电磁波，依据声呐来接收电磁波的波形变化情况，并将接收到的数据由系统整理分析后呈现在电脑图像当中。应用GPR技术能够对勘察区域范围内的地质介质空间位置、结构以及埋藏深度等进行探测。

2.7 优化勘察技术的措施

受到现有水工环地质勘察技术水平的限制，在实际开发矿山的过程中，由于勘察技术应用不到位或在勘察后没有做好环境保护工作，导致矿石、矿渣等破坏环境，很容易诱发多种地质灾害，不仅会对矿山当地的自然环境造成较为严重的破坏，还会对矿山开发人员的生命安全和周边的人居环境造成影响。基于这些危害，结合现阶段矿山应用的水工环地质勘察技术情况，要想更好的保障矿山开采的安全和生态环境，还需要对勘察技术进行不断的优化。

2.7.1 GPS压环定位技术

不同类型和性质的地质条件，会形成不同的矿产资源，对矿山进行水工环地质勘察，如果缺少对矿山现有地质条件的分析和资源的详细分类，很容易因为没有在勘察过程中排除自然环境的因素而导致地质灾害的发生。应用GPS压环定位技术，是一种能够提高GPS定位精准程度的方法，GPS定位技术本身能够为使用者提供连续不间断的导航服务，GPS压环定位技术融合了RTK技术，能够子啊满足基本导航要求和提供有效信息的同时，依据矿山水工环的勘察需要，对被勘察区域的地质进行分析，在提高矿山勘察精确度的同时，也能够逐渐缩小对矿山的勘察范围，减少在整个勘察和后续矿山开采中消耗的人力物力资源，有效提高了矿山开采的效率。同时，GPS压环定位技术在实际的应用中还能够满足筛查地理问题的功能需要，针对勘察过程中发现的异常情况和信息，可以为地质勘探局后续各项工作的开展提供参考的资料。

2.7.2 对代表性水质进行抽样检测

在水工环的地质勘察工作中，对被勘察区域内的水质进行检测，是一项非常重要的内容。无论是地表河流水系的存在还是地下水的位置，都与矿山的地质环境条件和矿产资源分布之间有着密切的联系，而对水质的检测，能够有效判断勘察工作是否对矿山周围的环境造成了一定的影响。考虑到矿山水工环地质勘察工作开展的实际要求，测量的水质样品需要具有代表性，在观察选取合适的检测水样之后，如果是矿井地表水，需要对水位以10天一次的频率进行测量。在获取到水质样品之后，需要在及时记录水质的温度、气味、水细菌含量等信息的同时，将水样放入容器当中并用石蜡密封，保证水样检测的密闭性，以此来对矿山后续勘察施工中的静态水位和地下水走向进行合理的判断。在完成分析判断之后，还需要对水样进行抽数实验和渗水试验。

渗水试验需要在能够掌握更全面的水流变化情况基础上才能够得到更真实的反应效果。因而在进行该试验时，相关人员需要对被勘察区域范围内的河流层状结构、沟点等位置进行监测，在对地层的岩性特征和地质进行取样检测的过程中，需要将水样波动的幅度控制在1%左右。考虑到矿山环境的现实情况，检测人员在检测中还需要提高对钻抽中的水温以及流量变化情况的重视程度，以便能够在发现异常变化情况的第一时间对相关的勘察检测工作进行调整，确保检测工作的准确性和检测结果的科学性。

2.7.3 明确坑探技术的覆盖层性质

坑探技术对于满足矿山的勘察需求具有重要的作用，在实际的矿山水工环地质勘察工作中，地层钻井技术是一种应用的较为频繁的技术。勘察人员能够在应用地层钻井技术之后，依据整个矿区钻井后的长圆孔分布情况，来对勘察范围内的覆岩地质特征和岩石情况进行分析，也能够及时发现矿区自然环境中可能存在的坑探技术残积层。坑探技术是能够在勘察工作中了解矿区地质环境的重要前提，勘察人员可以充分发挥坑探技术和钻井技术的作用，在以钻探作业的方法对地质覆盖物进行分析的基础上，结合更先进的超声波勘探技术来对地质岩层的内部情况进行更为详细的分析，以便能够真正掌握矿山所有范围内的地质信息和分布特点。考虑到以往水工环地质勘察工作中可能引发的地质灾害问题，在实际应用坑探技术时，需要以明确覆盖层的性质为重点内容，对被勘察范围内的地质覆盖层内部结构、硬度以及风化程度进行了解分析，对地质覆盖层是否存在塌落隐患进行分析。明确这些地质环境的具体信息，不仅能够为保证矿山开采过程中开财务结构的完整性起到一定的作用，还能够在一定程度上防止地质灾害问题的发生。

2.7.4 保证矿山内部结构测绘的完整性

测绘工作是对矿山水工环地质勘察工作结构的真实反应，经由地质勘察获得的测绘信息，不仅能够为后续的矿山开采施工提供一定的参考，还能够在真实反应矿山地质环境情况的过程中加强对矿山环境的保护。在依据勘察工作结果绘制矿山内部结构图的过程中，需要保证测绘图的完整性，才能够确保测绘图对矿山开采施工的参考作用和价值。要想保证测绘图的完整性，需要在勘察工作中对矿山内部的所有构筑物进行更完整的记录，以便能够明确矿山作业的整体环境。基于水工环地质勘察工作的实际要求，在勘察中对矿山水文地质和工程地质情况进行分析，深入挖掘水文数据的内部信息和地理信息。在获得相应的测绘信息之后，测绘人员需要综合勘察过程中产生的测绘记录，保证测绘信息科学评估的准确性。测绘时，测绘人员不仅需要结合勘察到的信息，还需要能够对矿山地质环境的可能变化趋势，在测绘图中体现出对于矿山地质构造可能发生的变化和变动。

2.7.5 提高勘察工作人员的技能水平

基于不同矿山在地质环境方面的复杂性质，勘察人员不仅需要拥有专业的知识和严谨的工作态度，还需要具备能够对地质环境情况和地质构造情况的分析判断能力，才能够不断提高地质勘察工作的开展质量。提高勘察工作人员的技能水平，首先需要注重对现有勘察工作人员进行专业技能的培训，让工作人员能够及时了解和熟悉当前更为先进的勘察技术和知识，以便能够适应技术更新和勘察工作整体的发展趋势。其次，通过构建更完善的地质勘测管理机制，对勘察工作人员的工作行为进行规范，为当前能够应用于勘察工作的各项勘察技术制定更为全面细化的作业标准。在管理制度的补充和完善过程中，也需要贯彻落实环境保护和严谨认真的工作理念和态度，对实际勘察工作中可能存在的破坏环境的因素采取相应的补救措施，并督促勘察人员在开展工作过程中能够进行积极落实，让勘察人员能够在工作中逐渐养成习惯，在提高勘察人员专业能力和技术水平的同时，也能够有效保障矿山水工环地质勘察工作的开展质量，让勘察工作观念为后续的矿山开采工作做好充足的准备。