探析水工环在矿山地质勘查中的问题与防治对策

杨俊武

（甘肃省地矿局第二地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730020）

在矿山资源高强度开采的背景下，水文地质在较大程度上影响着矿山资源开采的进度与后续运载情况，水工环地质勘查在矿山地质勘查中占据着越来越显著的地位。水工环地质勘查主要是综合对水文地质、矿区工程地质、矿区周边环境进行勘查的工作。通过水工环勘查，可以为矿山精准、安全开采提供数据支持。但由于诸多因素影响，当前水工环地质勘查问题频现，影响着相关作业的科学合理性。因此，探究水工环地质勘查问题的应对策略势在必行。

1 水工环在矿山地质勘查中的应用内容

我国甘肃地区地形较为复杂，地质特征存在较大差距，陡坡地带较多。加之矿山开采活动会破坏森林资源，甚至形成土体结构松散的洞穴地形、坑穴地形，造成土壤结构断裂，引发滑坡、泥石流、地面坍塌等地质灾害问题。为了有效预测上述问题，在水工环地质勘查时，就需要从水质、地质、矿区气象资料、钻孔岩芯几个方面开展勘查作业。其中水质勘查内容主要包括泉水、坑道、河溪的水位、水温定期勘测[1]。同时调查采矿区地下水形成、水特殊分布特征、地表水成因、地下水气体流动、地下水组成等；地质调查主要以矿区地层地貌、地质构造、地质条件为对象，以矿开采区内地质灾害、资源开发现状为重点，从区域自然环境变化与地质问题间关系入手，综合运用PTK、遥感等技术，确定矿山地质信息；气象资料勘查特指矿区历年气象情况调查，比如，矿区温湿度、蒸发量、年最大降水量、年最小降水量、月最大降水量、月最小降水量、日最大降水量、日最小降水量等；钻孔岩芯勘查内容除统计风化带深度、密度、岩芯形状外，还需要根据后续水工环地质勘查需求，进行钻孔岩石硬度、风化情况、结构、颜色进行分析。同时在钻孔阶段，详细记录掉块、塌孔情况以及孔内水位、间隔时间、水位不发生变化位置，满足矿区建设方案策划要求。

2 水工环在矿山地质勘查中的应用问题

2.1 技术流程不合理

水工环地质勘查高度复杂，需要勘查方对矿区水工环地质条件具有全面认知。而矿山水工环地质勘查技术流程则是以矿区勘查阶段矿山类型为依据，结合相关规定、不同类别矿山矿产地质勘查规范制定的。受以往以牺牲环境为代价的粗放式矿业开发思维影响，当前矿山水工环地质勘查技术流程与绿色矿山建设发展要求存在偏差，特别是水工环地质勘查、钻孔静止水位测量技术流程，没有贯彻矿区资源高效率利用、合理开采标准，影响了矿业的绿色发展进程。

2.2 勘查结果应用范围狭窄

勘查结果应用是矿山水工环地质勘查的最终目标，但是由于当前勘查结果管理水平不高，导致项目部门无法科学有效地应用勘查结果[2]。具体表现为：在理论层面，项目部门多开展多类型勘查工作，通过分析多类别的勘查数据进行整体勘查结果的推算，但在现实情况下，上述勘查过程受多种因素影响，特别是勘查结果转化难度较高，影响了勘查结果应用时效性，进而冲击着区域矿山水工环地质勘查综合效益。比如，现有基于水工环地质勘查结果的矿山风险评估水平较低，与预期目标相距甚远，影响了工程建设安全性。

2.3 勘查精准度无法保障

水工环地质勘查从本质上而言是一种以地下水资源、自然环境、工程建设地质为目标的勘查作业。虽然在技术不断革新、理论不断丰富过程中水工环地质勘查为矿区建设提供了帮助，但是水工环地质勘查技术仍然不够成熟，在勘查阶段极易出现精准度不足问题。加之水工环地质勘查团队勘查设备滞后于行业发展潮流，致使矿区水工环地质勘查效率被限制在一个较低的水平，间接影响了矿区工程建设进程。

3 水工环在矿山地质勘查中问题的防治对策

3.1 建立绿色勘查技术流程

在绿色矿山建设背景下，勘查技术人员应从技术流程入手，进行勘查方案的优化调整。比如，对于地质测绘技术，除了应用现代化的地质测绘设备外，勘查人员还应该选择科学而符合实际的测绘比例。比如，选择1/25000 的比例进行测绘。同时以现代化的勘查测绘设备与测绘工作实际相结合的方式，探明矿区内矿产资源开采线路。若在勘查过程中发现矿区断层，则勘查人员应根据矿区断层特征，从严监察、管理相应区域及周边地质灾害，为矿区水工环地质测绘效率的有效提升做好铺垫。再如，对于钻孔静止水位测量技术，勘查人员应以矿区开采任务结束为节点，及时进行矿区水位测量。并利用每5.0min 一次的间隔代替初始测量时间间隔，同时将最终测量时间调整为开始测量后1.0h，保证矿区水位测量工作科学开展。鉴于矿区内部水位数值处于动态变化状态，为确保水位测量时数据精准，测量人员应设定科学的水位稳定标准（4h 幅度小于等于10.0cm），在规定时间内进行矿区水位的多次测量。在整个测量过程中，测量人员应以60.0min 为一个周期进行水位的密切观测及各项数据的详细记录。若在观测期间发现偏差较大数值，则应及时调整、复测，并结合矿区钻孔结构特征差异进行水位测量方式的持续改进，达到钻孔静止水位测量目标；若在测量阶段发现矿区漏水情况，应第一时间根据矿产资源开采情况采取堵漏措施，并依托测量数据信息分析漏水原因，降低水资源低价值损耗，助力绿色矿山建设。

此外，水质分析流程改进是绿色勘查技术流程建设的重点内容。勘查技术人员应在传统水样成分检测、分析判定矿区水资源污染情况的基础上，进行采集、检测、分析模块的进一步优化[3]。在采集时，要求采集人员选用石蜡封口的1.0kg 水样容器，进行水样获取时间、编号的顺序标记；在检测时，检测人员可以从水样温度、水样气味等方面，进行水样受污染程度的初步判定；在分析时，除了记录结果外，检测人员还可以根据自身专业经验提出防治污染的措施，为绿色矿山建设贡献自己的力量。

3.2 加强勘查结果应用

鉴于矿山水工环地质勘查内容繁多，涵盖了水文、环境地质、工程地质等诸多方面。因此，在勘查结果应用时，人员应从多个层面出发，统筹诸多类别因素，保证勘查结果的有效应用。一方面，相关人员可以收集省域内多年积累的勘查、地质、测量资料。基于相关资料繁琐、量大、易出错的特征，进行储量、位置、基础信息的逐一核查。进而以RS（遥感）技术为支撑，对收集的资料类别进行合理划分，并以文件索引、二进制形式分别进行图片（地质素描、编录等）、编录后文档资料的格式转换，同时扫描地质剖面图并对其进行矢量化处理。进而根据文档特点，进行文档关系模式的构建，如表1 所示。

表1 文档关系模式

如表1 所示，通过文档关系模式的构建，可以缩短矿区信息查找时间。根据文档关系模式，可以统一的标准，分步骤将收集到的表格资料进行预处理、编码后转换入库，获得矿区位置范围明了、储量丰富的资源数据库。

另一方面，在文档关系模式与资源数据库建立完毕之后，相关人员可以根据矿山生产与工程建设要求，进行相关数据的恰当应用[4]。比如，提取资源数据库内资料，利用科学的方法，分析水工环内地质灾害的发生情况，评价水工环内地质灾害的潜在危害程度并划分危害等级。同时将地质环境、水工环地质灾害有机整合，分析阶段矿山开采对生态环境、机械设备的负面影响。进而结合生产与工程建设合同、相关文件规定，从勘查工艺选择、勘查操作规范、突发应急预案、监控现场地质特征等方面，制定优化生产现场的方案，为经济效益最大化与生态效益最大化的同步实现提供支持。

3.3 提高勘查精准度

在传统勘查技术应用的基础上，为了实现精准勘查，技术人员可以根据矿山水工环地质勘查要求，进行KPO 定位技术的科学应用[5]。即在基于资源数据库的历年矿区情况分析的同时，科学划定矿区经度与纬度。以矿区经度与纬度为定位地点，依托无线信号测距交汇原理，划定矿区水工环勘查目标点实际坐标位置并对其进行转换。在定位期间，勘查人员需要依托无线传输装置将勘查信息传输到地面接收设备，并在残差法应用的基础上制定误差消除矩阵，消除残差不利影响。误差消除矩阵为：

（1）中，Vx、Vy分别为Xi 的误差确定矩阵、-Xi 的转换参数。根据误差矩阵可以获得定位系统存在的残差率，结合单位方差原理可以选择单位估算值的公式参数，将参与计算的数值量、拟合参数分别设定为j、k，则可以得到探测信息参数R、储量参数P 与残差值W 之间的关系。即：

由（2）可以计算残差值，为勘查结果处理提供支持，提高勘查精准度。

此外，在水工环勘查过程中，勘查人员可以综合利用激化勘查法，提高勘查精准性[6]。其中在激化勘查法应用时，勘查人员可以根据当前水工环地质勘查情况，对区域岩石、矿石中物质进行激发，判定勘查对象内部结构变化，模拟开采阶段易出现的安全风险，保证勘查作业顺利开展。

4 总结

综上所述，越来越快的矿产资源开发速度，在缓解严峻能源紧缺趋势的同时，也揭露了水工环地质勘查工作的缺陷。因此，技术人员应根据大气、土壤、地质等项目勘查需求，从开始布置传感器、发射电磁波、启动传感器、采集地质结构特征信息、将采集的信息传输给终端处理器、区域地质情况分析、矿山地质环境预测评估几个方面入手，以先进的技术为依托，提高水工环地质勘查的精准度。合理利用水工环地质勘查数据，为矿山地质勘查相关工作的有序开展提供依据。