矿山水工环地质勘查技术要求研究

2022-11-26张剑

世界有色金属 2022年2期

张剑

（甘肃省有色金属地质勘查局兰州矿产勘查院，甘肃兰州 730046）

世界经济的发展从未停下，能够支撑经济发展的就是各类资源。气体资源和水资源的开采和使用情况还在可控制范围内，需要注意环境保护问题即可。但是随着技术的不断更新发展，矿产的需求量越来越大，而矿产又是一种不可再生资源。除了寻找能源替代物之外，在矿产的勘探和开采方面也需要注意能源的耗用。因此世界各国开始积极发展自身的能源勘查和开采技术，力求资源利用最大化。在我国水利勘查技术正在快速发展，原有的勘查模式也由原来的单一操作模式转变为顺序勘查模式[1]。这使得大部分水工环地质勘查操作具有极强的实践性。在一般的矿山水文地质勘查过程中，由于部分操作需要通过分析当地的地质分布图以及有关地理环境资源，耗费巨大的人力和物力资源。工作人员需要结合矿山的建设水平和生产水平进行一体化联动工作模式，加强地质勘查的全面性和安全性。这样的一系列操作势必会耗费大量的资源能源。为了在矿山地质调查工作中实现广泛的应用，在矿山水文勘查过程中需要先对环境进行有关调查[2]。勘查内容主要包括钻探、水质、气象条件和测量方式等方面的内容。工作人员必须保证前期工作的准备充分，这样才能看到矿山内部的情况。

1 矿山水工环地质勘查现状

通过对以往矿山水工环地质勘查技术的考察和研究发现在进行勘查过程中许多先进的科学技术手段没有得到充分应用。在实际勘查工作中，由于缺乏技术支持，一般的矿山水工环地质勘查技术无法得到有效应用，这使得该项技术无法得到真正利用，勘查效率较低，也间接影响了我国对全国矿山数量以及地质情况的分析数据不精确，制约了我国地质勘查技术的先进性和发展性、正确性和普及性[3]。

由于勘查及开采技术发展水平的限制，在矿山开发过程中，同步诱发了多种地质灾害，如对水工环勘查不到位而产生的地面沉陷、裂缝、甚至塌陷等地质危害，对矿山当地的自然环境构成了严重的破坏，还会引发地质灾难。在对现有矿山水工环地质勘查结果的统计分析中发现，矿石、矿渣压占土地、堵塞河流，导致原有生态系统失衡，自然植被减少，引发水土流失和滑坡、泥石流等灾害；土地失去植被保护，引发荒漠化，成为沙尘暴的源头；地下水位下降，地表水含量大幅度减少；矿区的废水废渣引发水污染，影响水体全流域的使用安全；采矿形成的粉尘和有害气体污染大气等现象仍处于高发水平。

因此，在传统地质勘查过程中，要优化勘查技术，加强对国外先进技术的引进[4]，确保相关勘查技术能够得到有效普及和强化，突破原有技术困境，克服传统矿山水工环地质勘查技术的缺陷。

2 矿山水工环地质勘查技术优化

目前矿山水力与环境地质勘查的常用手段有GPS、RTK、遥感等勘查技术。为了更好地提高矿山水利与环境地质勘查的效果，应在上述技术的基础上进行合理的创新与开发，为水利工程环境地质勘查提供良好的科学技术理论。这对我国矿山液压与环境地质勘查企业的健康发展具有重要意义。

2.1 应用GPS压环定位技术

一般的地质勘查技术往往会忽略对现有地质条件的分析和资源的分类，没有对当地的矿山水工环进行明确的定位，这就无法排除在勘查过程中自然环境等地理因素对现有地质的影响。

在此基础上，有必要对矿山水力与环境地质勘查内容进行优化[5]。水力地质勘探方法在实际应用中具有很强的目的性，定位技术成为其不可缺少的一部分。在矿山水文环境地质勘查中，必须使用GPS定位系统确定采区。采用压力环定位技术，可以对矿山进行精确的控制和处理，提高压力环的作业效率。

全球定位系统从被投入使用以来，已经逐步发展到海陆空各个领域，它可以为使用者提供精准地二十四小时导航服务，并能实时进行路况提醒。将全球定位系统应用于矿山勘测，在能够为工作人员提供有效信息之外，还可以比较有效地降低外界的打扰。另外，定位系统还能够对周围的水文地质情况变化及时作出反应，并能够在第一时间完成所有数据的传输与处理，既能够提高勘查的效率和质量，还能够提高勘查结果的准确性。

该定位技术主要是通过结合传统的RTK技术进行勘查技术的加工和深化，在保持原有功能的基础上对矿山地质的定位有了更加清晰的认知和判断，缩小了矿山水工环地质勘查技术检测的范围，提高了相关勘查效率也减小了人力物力资源的损耗[6]。

此外由于该技术还可以对现有地质环境进行自动分析和筛查存在问题的地理位置，因此该检测结果还可以为有关地质勘探局提供数据资料。

2.2 代表性水质要抽样检测

勘测人在测量水质时，应当在观察矿井地表水的基础上，对具有代表性的水质进行取样检测。在测量水位时，每10天左右要钻一次河和隧道，耗时较长。测量员必须记录有代表性的水质样本，放入塑料瓶中，用石蜡密封，以判断矿山施工过程中的静态水位和地下水走向[7]。此外,检查员将数字采样时间和采样的位置分别做好相关记录，记录内容主要包括水质温度和气味、水细菌含量等相关变量以判断该监测区域的环境状态。为保证检测结果准确无误，需要根据地下水质的ph值、浊度和色度进行定时观察和分析，及时更新在某一具体时刻地下水质的变化情况和状态。记录好有关变化后可对所选水样进行抽数实验。

在渗水试验环节中，调查人员根据采样数据，监测河流、层状结构、沟点等对地层的岩性特征和地质赋有情况进行水样取样检测，由于在检测过程中水样的各类检测值不能发生较大波动，因此需要全面掌握水流变化情况，保证每次波动幅度在1%以内。有关检测人员也应做好防护措施，确保水样不受到外来环境的干扰，以地下水的变化特征为基础。本次水样检测的重点主要是对矿山水工环地质条件和特征进行探测，确保在开采过程中不会出现意外事故和确定矿山最大开采限度[8]。在进行钻抽检测过程中，需要及时注意在钻抽过程中可能出现的水温和流量等方面的变化，一旦发生较为特殊的数据变化需要马上进行记录并在第一时间通知相关工作人员。

2.3 坑探技术要明确覆盖层性质

调查人员通常采用了解地层钻井技术，可以针对矿区的长圆孔分布情况充分掌握覆岩的地质特征和岩石等情况，并发现大自然的坑探技术残积层。在探索的过程中坑探工作人员可以根据结构提升钻机并使用主工程地质钻探方法。在一般的矿山水工环地质勘探过程中坑探技术的有效合理应用是明确当地地质情况的手段[9]。勘查人员不仅可以利用坑探技术进行钻探作业和对地质进行覆盖物分析，还可以结合现代超声波勘探技术对地质岩层进行内部处理分析，掌握整个矿山水工环地质分布特点。为后续的科学钻探工作和数据分析做好准备。调查者通过钻探了解矿区地质特征后，需要详细记录地质覆盖层是否有漏、塌、落等情况，了解覆盖层的内部结构、硬度和风化程度，根据覆盖演的分裂程度确定矿山地质的放射性强弱，对钻孔的深度进行测向可以判断矿山的开采难度和钻探强度，有助于得到结构相对完整的开采物。

2.4 矿山内部结构测绘要记录完整

在矿山水力与环境地质勘查过程中，测量人员在测绘时应完整记录矿山内部的所有构筑物，以明确矿山作业环境。调查人员应根据实际控制水文地质和工程地质，挖掘水文数据的内部和地理信息等，并获取矿山环境等资料，从而完成测绘技术的准备工作。在获得矿山水工环的物质材料信息的同时，调查人员调查的地形和地质条件的有关信息测绘记录也非常重要，这是对矿区进行自然环境影响程度科学评估的最有效信息。该种测绘技术的使用不仅可以保证前期工作中的数据得到有效利用，还可以对矿井的具体情况进行具体而充分的了解[10]。在测绘过程中需要对之前矿山的地质构造图进行充分领会和吸收，预测出可能发生的变化和变动位置，最大限度的提高预测水平。

相关测绘人员在测绘时不仅需要保证测绘数据的真实准确还要保证测绘记录完整，通过对矿山有关的情况做出初步评价和预测，掌握矿山水工环的地质稳定性和矿石围岩分布情况。

2.5 提高矿山水工环地质勘查技术人员技术水平

建立面广层深的人才引进机制，维护地勘行业的可持续发展。虽然工作环境的艰苦性一定程度上增加了吸引人才的难度，但还是可以尝试各种方式以吸引人才，例如可以从各大高校引进多层面的地质人才，这样的人才可以既有丰富的地质野外经验，又懂得如何利用高科技手段来找矿，真正实现理论和实践相结合。在这样人才的带领下，可以提高单位的科学技术力量，又能培养一批年轻的地质人员，为行业的发展储备人才[11]。充分发挥优秀退休地质专业技术人员的作用，弥补现时期地质人才的不足。

营造有利于地质人才成长的良好环境。应在构建地质勘查行业新机制中为地质人才的凝聚和成长提供稳定的环境，建立健全提高优秀地质人才的待遇和奖励制度，建立较完善的福利保障政策，为地质人才创造良好的创业氛围、晋升条件和人文环境[12]。建立有效的培训机制，加快人才知识更新速度。任何人的知识总是有限的，但求知的欲望是无限的。如果一个人在一个岗位上，长时间没有进行知识更新，他肯定会被社会淘汰。单位提供培训机会，让员工的知识结构得到不断更新和充实，也有利于单位的持续发展。

要提高矿山水文地质调查工作水平，必须增强地勘人员的工作意识并要求每人都有相关的工作目标和工作计划等。让这些地质勘查技术人员确立提高区域资源的供给能力的主要目标，通过在业余时间对相关技术人员进行专业技术培训和知识讲座，提高技术人员的工作积极性和技术水平，根据工作人员的具体情况进行定期专业知识的培训不仅可以提高工作人员的专业素养，还可以在发生突发事故时做到临危不惧，科学高效的解决实际问题，促进行业的健康发展。

2.6 构建地质勘测管理机制

公益性质的地质工作在整个矿物开采中占有重要的地位，在前期的地质勘探和矿物勘探中有着不可或缺的作用。因此，政府方面更需要对这种公益性质的工作展开机制保护。在我国勘查市场还比较落后的情况下，积极建立中央勘查基金，以支撑地质勘查工作的正常进行。实现至上而下的全线动员机制，以科学化、标准化指导具体的地质勘查工作。

在地质勘查中，有效探明地质环境，找到矿产资源，自然是第一任务，但是在勘查的同时，需要做到经济利益和社会效益的兼顾，尤其是对关系到长远发展的环境保护问题，应当提升到与经济利益同步的重要程度加以看待。因此，采用标准的勘查流程、合规的作业标准，同时将环境保护的理念贯穿始终，在水工环地质勘查中同步考虑人为因素影响对环境的破坏作用，并在方案中提出补救措施，在行动中坚决的贯彻执行。

在严格监管的同时，主管部门还应当协调各方资源，对积极的环境保护行为进行奖励和补偿，形成科学合理的奖罚制度，指导地质勘查工作。