張 劍

（甘肅省有色金屬地質勘查局蘭州礦產勘查院，甘肅 蘭州 730046）

生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定發(fā)展是促進生態(tài)文明建設的重要組成部分，在一定程度上也能促進生態(tài)系統(tǒng)的平衡。工業(yè)化發(fā)展速度的加快，帶來經濟效益的同時，對環(huán)境造成了一定的污染[1]。為了有效地改善生態(tài)環(huán)境污染問題，提出了基于生態(tài)環(huán)境保護理念的各項技術，將理念與技術不斷引入各個行業(yè)領域中，特別是礦產行業(yè)[2]。礦產行業(yè)是促進經濟發(fā)展的重要行業(yè)之一，礦山開采中的安全性與合理性是礦山項目開展的基礎[3]。水工環(huán)地質環(huán)境勘查和研究與人類社會發(fā)展息息相關，特別是地質資源需求量不斷增長的今天，為實現(xiàn)社會經濟的可持續(xù)發(fā)展，各個國家都在引入先進技術，于是個領域的勘查技術也達到了一個新高度。目前，我國的礦山水工環(huán)地質勘查工作也在逐步探索符合實際工作情況的勘探方式，在這樣的工作模式中，礦山水工環(huán)地質勘查技術能夠解決礦山開采中出現(xiàn)的一些問題，例如礦區(qū)信息不完善、礦山水工環(huán)地質災害等[4]。目前，我國礦山水工環(huán)地質勘查由于技術不夠完善，對礦山的地質造成了一定的損害，坍塌、洪水等水工環(huán)災害較多。造成災害的主要原因在于礦山地區(qū)的地質環(huán)境復雜，在地質勘查中地質層受到損害發(fā)生水工環(huán)地質災害的頻率較高。傳統(tǒng)的地質勘查技術對于礦山復雜的地質環(huán)境無法適應，對各項數(shù)據(jù)變化的信息回傳速度較慢，導致勘查人員應對突發(fā)情況不能及時地制定出解決方案，造成安全隱患的同時增加了生態(tài)環(huán)境的污染。基于此，本文提出了基于生態(tài)環(huán)境保護的礦山水工環(huán)地質勘查技術改進研究。

1 礦山水工環(huán)地質勘查技術現(xiàn)狀分析

礦山水工環(huán)地質勘查能夠掌握整個礦區(qū)的地質條件，調查地下水與地質的各項信息變化，完成相應的水質分析與水資源動態(tài)變化分布圖。通過水工環(huán)地質勘查，對礦山的地形與地質構造等信息進行研究，對礦山開采的順利進行提供了較大的幫助。

隨著科技的不斷發(fā)展，礦山水工環(huán)地質勘查技術也得到了相應的更新變化，勘查的結果更加精確，然而，礦山水工環(huán)地質勘查技術的更新中也存在著一定的缺陷，在一定程度上降低了對礦區(qū)情況的深度掌握。首先，勘查人員出現(xiàn)了過度依賴地質勘查儀器的現(xiàn)象。科學技術的不斷進步，勘查儀器也得到了不斷地提升完善，越來越多的設備能夠進行自主勘查，勘查完畢后自動回傳數(shù)據(jù)信息，減少了人為控制與參與。由于一味地依賴儀器設備的自動性功能，勘查人員實際對礦區(qū)內的整體情況并不了解，在開采過程中出現(xiàn)突發(fā)情況時，勘查人員不能及時根據(jù)情況制訂出解決方案。

圖1 水資源動態(tài)變化分布圖

其次，對于礦區(qū)的部分區(qū)域缺乏勘查設施，水工環(huán)地質勘查技術的整體性較強，在進行勘查時，各個區(qū)域都應設置勘查設備，所有設備統(tǒng)一回傳數(shù)據(jù)進行綜合分析，為后續(xù)開采工程的順利進行提供良好的準備。對于勘查過程的監(jiān)督力度較差，地質勘查工作過程中的細致性是保證勘查結果與數(shù)據(jù)精確度的基礎。在勘查中進行的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)整理等操作，需要專業(yè)的人員進行監(jiān)督，數(shù)據(jù)的精確程度影響著礦區(qū)開采的合理性。以上，是本文對礦山水工環(huán)地質勘查技術的現(xiàn)狀分析[5-7]。

2 基于生態(tài)環(huán)境保護的礦山水工環(huán)地質勘查技術改進研究

本文對生態(tài)環(huán)境保護背景下礦山水工環(huán)地質勘查技術流程的改進進行了研究，構建了具體的勘查流程改進框架圖，如圖2所示。

圖2 礦山水工環(huán)地質勘查流程圖

根據(jù)圖2可知，本文對地質勘查技術流程的改進通過優(yōu)化礦山水工環(huán)地質勘查目標、改進水工環(huán)地質三維空間探測方式、精確鉆孔靜止水位測量數(shù)據(jù)共同完成。

2.1 優(yōu)化礦山水工環(huán)地質勘查目標

礦山在地質勘查工作開展之前，首先要確定地質勘查的目標對象，結合礦山當前環(huán)境的變化，以保護生態(tài)環(huán)境為基礎，將勘查目標進行優(yōu)化。

根據(jù)目標對象的不同，將勘查過程中發(fā)現(xiàn)的引發(fā)地質災害的因素進行分類與處理。

本文將礦山地下水環(huán)境條件變化幅度較大的區(qū)域與地質特征較明顯的區(qū)域相結合，共同作為礦區(qū)地質勘查對象，實行統(tǒng)一勘查。

利用先進的勘查技術，將礦山的地下水的水位變化進行控制，沿礦層的整體分布方向將鉆孔進行均勻布設，在礦山的頂板巖層位置對地質進行實時勘查。在水工環(huán)地質勘查中，鉆孔的數(shù)據(jù)對勘查結果具有一定影響，結合該礦區(qū)的環(huán)境條件合理設置鉆孔的數(shù)量?？辈楣ぷ髦斜M量避免部分地下水變化趨勢特殊的區(qū)域，科學地優(yōu)化礦山水工環(huán)地質勘查目標與背景條件。

2.2 改進水工環(huán)地質三維空間探測方式

對礦山水工環(huán)地質勘查目標合理優(yōu)化后，根據(jù)土質的縱波波束改進水工環(huán)地質三維空間探測方法。大多數(shù)的礦山水工環(huán)地質以粉質土為主，碎石土的含量也較多，這兩種土質在縱波波束方面存在一定的特點。粉質土與碎石土的縱波波束變化范圍在1150m/s～1650m/s內，存在于水工環(huán)地質深部的巖體發(fā)育區(qū)內，不同地質之間的波束差異性較大。

為了礦山水工環(huán)地質勘查技術的順利進行，避免在勘查過程中對礦山地質環(huán)境造成破壞，本文通過彈性波CT技術改進礦山水工環(huán)地質三維探測方式。彈性波CT技術作為無損探測技術，對地質環(huán)境不會造成損害。

利用地質巖芯鉆機的回轉方式對礦山地質勘查目標進行鉆孔操作，間距控制在較小的變化范圍內，一般在3.5m～5.5m之間，深度控制在40m～60m之間，鉆孔中不斷注入水，減少鉆孔對地質層的摩擦傷害，實現(xiàn)對水工環(huán)地質三維空間探測方式的改進。

2.3 基于生態(tài)環(huán)境保護精確鉆孔靜止水位測量數(shù)據(jù)

礦山開采中，鉆孔技術是常用的水位測量技術，通過鉆孔技術探測地下水的情況完成相關的生態(tài)環(huán)境分析。鉆孔靜止水位測量數(shù)據(jù)的準確對于地質勘查具有重要的意義。

勘查人員應當在礦區(qū)內設立相應的測量間隔，以便觀察水位的動態(tài)變化，通過水位的動態(tài)變化，迅速做好礦區(qū)內的水位測量，將水位變化與水位測量結果相結合，進而延伸得出礦區(qū)內的整體地質數(shù)據(jù)。

為了測量數(shù)據(jù)的準確性，將水位的測量周期進行嚴格地控制，設置60min為一個周期，在周期內的所有變化，勘查人員應當實時做好記錄。

值得注意的是，礦山水工環(huán)地質勘查在具體工作實施過程中具有目的性，因此精準測量也就成為地質勘查中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。在對礦山進行水工環(huán)地質勘查可充分利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)，對勘查范圍進行圈定，定位技術的有效應用可以最大限度提升水工環(huán)地質勘查工作效率。若選用技術符合水工環(huán)地質精準測量基本要求，那么在實際定位中就不會出現(xiàn)數(shù)值較大的偏差，而事實上在固定的工作范圍內，測量數(shù)據(jù)可精確到厘米[8-11]。

精確的測量數(shù)據(jù)離不開先進的測量感應儀器，根據(jù)以往的測量經驗，引進科學先進的測量感應儀器至關重要。將水位測量儀器放入到鉆孔中，使其進行全方位的自動測量，應用儀器的數(shù)據(jù)信息回傳終端技術將數(shù)據(jù)實時上傳，此方法能夠提高數(shù)據(jù)的準確率與效率，也能降低人工監(jiān)測的成本投入。通過測量感應儀器與人工工作相結合，將測量數(shù)據(jù)的精確度實現(xiàn)最大化。在對礦區(qū)內的水位進行測量中，根據(jù)水位的變化情況能夠及時掌握礦區(qū)內的環(huán)境變化，出現(xiàn)漏水問題能夠第一時間解決，減少了礦區(qū)因漏水問題造成的安全隱患與資源浪費。

根據(jù)礦區(qū)位置的不同，鉆孔技術的處理方法也不同，在測量之前，對礦區(qū)內的數(shù)據(jù)信息進行采集與分析，確保鉆孔靜止水位測量數(shù)據(jù)的精確度，在保護生態(tài)環(huán)境的同時促進礦區(qū)開采的順利開展。

3 結語

本文對基于生態(tài)環(huán)境保護的礦山水工環(huán)勘查技術改進進行了研究。通過對地質勘查目標的優(yōu)化；改進水工環(huán)地質三維空間探測方式；基于生態(tài)環(huán)境保護將鉆孔靜止水位的測量數(shù)據(jù)進行精確，實現(xiàn)了對礦山水工環(huán)地質的無損勘查，減少了水工環(huán)地質災害的發(fā)生，勘查技術流程的改進對礦山的生態(tài)環(huán)境發(fā)展具有重要的意義。