楊俊武

（甘肅省地礦局第二地質礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730020）

在礦山資源高強度開采的背景下，水文地質在較大程度上影響著礦山資源開采的進度與后續(xù)運載情況，水工環(huán)地質勘查在礦山地質勘查中占據(jù)著越來越顯著的地位。水工環(huán)地質勘查主要是綜合對水文地質、礦區(qū)工程地質、礦區(qū)周邊環(huán)境進行勘查的工作。通過水工環(huán)勘查，可以為礦山精準、安全開采提供數(shù)據(jù)支持。但由于諸多因素影響，當前水工環(huán)地質勘查問題頻現(xiàn)，影響著相關作業(yè)的科學合理性。因此，探究水工環(huán)地質勘查問題的應對策略勢在必行。

1 水工環(huán)在礦山地質勘查中的應用內(nèi)容

我國甘肅地區(qū)地形較為復雜，地質特征存在較大差距，陡坡地帶較多。加之礦山開采活動會破壞森林資源，甚至形成土體結構松散的洞穴地形、坑穴地形，造成土壤結構斷裂，引發(fā)滑坡、泥石流、地面坍塌等地質災害問題。為了有效預測上述問題，在水工環(huán)地質勘查時，就需要從水質、地質、礦區(qū)氣象資料、鉆孔巖芯幾個方面開展勘查作業(yè)。其中水質勘查內(nèi)容主要包括泉水、坑道、河溪的水位、水溫定期勘測[1]。同時調查采礦區(qū)地下水形成、水特殊分布特征、地表水成因、地下水氣體流動、地下水組成等；地質調查主要以礦區(qū)地層地貌、地質構造、地質條件為對象，以礦開采區(qū)內(nèi)地質災害、資源開發(fā)現(xiàn)狀為重點，從區(qū)域自然環(huán)境變化與地質問題間關系入手，綜合運用PTK、遙感等技術，確定礦山地質信息；氣象資料勘查特指礦區(qū)歷年氣象情況調查，比如，礦區(qū)溫濕度、蒸發(fā)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；鉆孔巖芯勘查內(nèi)容除統(tǒng)計風化帶深度、密度、巖芯形狀外，還需要根據(jù)后續(xù)水工環(huán)地質勘查需求，進行鉆孔巖石硬度、風化情況、結構、顏色進行分析。同時在鉆孔階段，詳細記錄掉塊、塌孔情況以及孔內(nèi)水位、間隔時間、水位不發(fā)生變化位置，滿足礦區(qū)建設方案策劃要求。

2 水工環(huán)在礦山地質勘查中的應用問題

2.1 技術流程不合理

水工環(huán)地質勘查高度復雜，需要勘查方對礦區(qū)水工環(huán)地質條件具有全面認知。而礦山水工環(huán)地質勘查技術流程則是以礦區(qū)勘查階段礦山類型為依據(jù)，結合相關規(guī)定、不同類別礦山礦產(chǎn)地質勘查規(guī)范制定的。受以往以犧牲環(huán)境為代價的粗放式礦業(yè)開發(fā)思維影響，當前礦山水工環(huán)地質勘查技術流程與綠色礦山建設發(fā)展要求存在偏差，特別是水工環(huán)地質勘查、鉆孔靜止水位測量技術流程，沒有貫徹礦區(qū)資源高效率利用、合理開采標準，影響了礦業(yè)的綠色發(fā)展進程。

2.2 勘查結果應用范圍狹窄

勘查結果應用是礦山水工環(huán)地質勘查的最終目標，但是由于當前勘查結果管理水平不高，導致項目部門無法科學有效地應用勘查結果[2]。具體表現(xiàn)為：在理論層面，項目部門多開展多類型勘查工作，通過分析多類別的勘查數(shù)據(jù)進行整體勘查結果的推算，但在現(xiàn)實情況下，上述勘查過程受多種因素影響，特別是勘查結果轉化難度較高，影響了勘查結果應用時效性，進而沖擊著區(qū)域礦山水工環(huán)地質勘查綜合效益。比如，現(xiàn)有基于水工環(huán)地質勘查結果的礦山風險評估水平較低，與預期目標相距甚遠，影響了工程建設安全性。

2.3 勘查精準度無法保障

水工環(huán)地質勘查從本質上而言是一種以地下水資源、自然環(huán)境、工程建設地質為目標的勘查作業(yè)。雖然在技術不斷革新、理論不斷豐富過程中水工環(huán)地質勘查為礦區(qū)建設提供了幫助，但是水工環(huán)地質勘查技術仍然不夠成熟，在勘查階段極易出現(xiàn)精準度不足問題。加之水工環(huán)地質勘查團隊勘查設備滯后于行業(yè)發(fā)展潮流，致使礦區(qū)水工環(huán)地質勘查效率被限制在一個較低的水平，間接影響了礦區(qū)工程建設進程。

3 水工環(huán)在礦山地質勘查中問題的防治對策

3.1 建立綠色勘查技術流程

在綠色礦山建設背景下，勘查技術人員應從技術流程入手，進行勘查方案的優(yōu)化調整。比如，對于地質測繪技術，除了應用現(xiàn)代化的地質測繪設備外，勘查人員還應該選擇科學而符合實際的測繪比例。比如，選擇1/25000 的比例進行測繪。同時以現(xiàn)代化的勘查測繪設備與測繪工作實際相結合的方式，探明礦區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源開采線路。若在勘查過程中發(fā)現(xiàn)礦區(qū)斷層，則勘查人員應根據(jù)礦區(qū)斷層特征，從嚴監(jiān)察、管理相應區(qū)域及周邊地質災害，為礦區(qū)水工環(huán)地質測繪效率的有效提升做好鋪墊。再如，對于鉆孔靜止水位測量技術，勘查人員應以礦區(qū)開采任務結束為節(jié)點，及時進行礦區(qū)水位測量。并利用每5.0min 一次的間隔代替初始測量時間間隔，同時將最終測量時間調整為開始測量后1.0h，保證礦區(qū)水位測量工作科學開展。鑒于礦區(qū)內(nèi)部水位數(shù)值處于動態(tài)變化狀態(tài)，為確保水位測量時數(shù)據(jù)精準，測量人員應設定科學的水位穩(wěn)定標準（4h 幅度小于等于10.0cm），在規(guī)定時間內(nèi)進行礦區(qū)水位的多次測量。在整個測量過程中，測量人員應以60.0min 為一個周期進行水位的密切觀測及各項數(shù)據(jù)的詳細記錄。若在觀測期間發(fā)現(xiàn)偏差較大數(shù)值，則應及時調整、復測，并結合礦區(qū)鉆孔結構特征差異進行水位測量方式的持續(xù)改進，達到鉆孔靜止水位測量目標；若在測量階段發(fā)現(xiàn)礦區(qū)漏水情況，應第一時間根據(jù)礦產(chǎn)資源開采情況采取堵漏措施，并依托測量數(shù)據(jù)信息分析漏水原因，降低水資源低價值損耗，助力綠色礦山建設。

此外，水質分析流程改進是綠色勘查技術流程建設的重點內(nèi)容?？辈榧夹g人員應在傳統(tǒng)水樣成分檢測、分析判定礦區(qū)水資源污染情況的基礎上，進行采集、檢測、分析模塊的進一步優(yōu)化[3]。在采集時，要求采集人員選用石蠟封口的1.0kg 水樣容器，進行水樣獲取時間、編號的順序標記；在檢測時，檢測人員可以從水樣溫度、水樣氣味等方面，進行水樣受污染程度的初步判定；在分析時，除了記錄結果外，檢測人員還可以根據(jù)自身專業(yè)經(jīng)驗提出防治污染的措施，為綠色礦山建設貢獻自己的力量。

3.2 加強勘查結果應用

鑒于礦山水工環(huán)地質勘查內(nèi)容繁多，涵蓋了水文、環(huán)境地質、工程地質等諸多方面。因此，在勘查結果應用時，人員應從多個層面出發(fā)，統(tǒng)籌諸多類別因素，保證勘查結果的有效應用。一方面，相關人員可以收集省域內(nèi)多年積累的勘查、地質、測量資料?；谙嚓P資料繁瑣、量大、易出錯的特征，進行儲量、位置、基礎信息的逐一核查。進而以RS（遙感）技術為支撐，對收集的資料類別進行合理劃分，并以文件索引、二進制形式分別進行圖片（地質素描、編錄等）、編錄后文檔資料的格式轉換，同時掃描地質剖面圖并對其進行矢量化處理。進而根據(jù)文檔特點，進行文檔關系模式的構建，如表1 所示。

表1 文檔關系模式

如表1 所示，通過文檔關系模式的構建，可以縮短礦區(qū)信息查找時間。根據(jù)文檔關系模式，可以統(tǒng)一的標準，分步驟將收集到的表格資料進行預處理、編碼后轉換入庫，獲得礦區(qū)位置范圍明了、儲量豐富的資源數(shù)據(jù)庫。

另一方面，在文檔關系模式與資源數(shù)據(jù)庫建立完畢之后，相關人員可以根據(jù)礦山生產(chǎn)與工程建設要求，進行相關數(shù)據(jù)的恰當應用[4]。比如，提取資源數(shù)據(jù)庫內(nèi)資料，利用科學的方法，分析水工環(huán)內(nèi)地質災害的發(fā)生情況，評價水工環(huán)內(nèi)地質災害的潛在危害程度并劃分危害等級。同時將地質環(huán)境、水工環(huán)地質災害有機整合，分析階段礦山開采對生態(tài)環(huán)境、機械設備的負面影響。進而結合生產(chǎn)與工程建設合同、相關文件規(guī)定，從勘查工藝選擇、勘查操作規(guī)范、突發(fā)應急預案、監(jiān)控現(xiàn)場地質特征等方面，制定優(yōu)化生產(chǎn)現(xiàn)場的方案，為經(jīng)濟效益最大化與生態(tài)效益最大化的同步實現(xiàn)提供支持。

3.3 提高勘查精準度

在傳統(tǒng)勘查技術應用的基礎上，為了實現(xiàn)精準勘查，技術人員可以根據(jù)礦山水工環(huán)地質勘查要求，進行KPO 定位技術的科學應用[5]。即在基于資源數(shù)據(jù)庫的歷年礦區(qū)情況分析的同時，科學劃定礦區(qū)經(jīng)度與緯度。以礦區(qū)經(jīng)度與緯度為定位地點，依托無線信號測距交匯原理，劃定礦區(qū)水工環(huán)勘查目標點實際坐標位置并對其進行轉換。在定位期間，勘查人員需要依托無線傳輸裝置將勘查信息傳輸?shù)降孛娼邮赵O備，并在殘差法應用的基礎上制定誤差消除矩陣，消除殘差不利影響。誤差消除矩陣為：

（1）中，Vx、Vy分別為Xi 的誤差確定矩陣、-Xi 的轉換參數(shù)。根據(jù)誤差矩陣可以獲得定位系統(tǒng)存在的殘差率，結合單位方差原理可以選擇單位估算值的公式參數(shù)，將參與計算的數(shù)值量、擬合參數(shù)分別設定為j、k，則可以得到探測信息參數(shù)R、儲量參數(shù)P 與殘差值W 之間的關系。即：

由（2）可以計算殘差值，為勘查結果處理提供支持，提高勘查精準度。

此外，在水工環(huán)勘查過程中，勘查人員可以綜合利用激化勘查法，提高勘查精準性[6]。其中在激化勘查法應用時，勘查人員可以根據(jù)當前水工環(huán)地質勘查情況，對區(qū)域巖石、礦石中物質進行激發(fā)，判定勘查對象內(nèi)部結構變化，模擬開采階段易出現(xiàn)的安全風險，保證勘查作業(yè)順利開展。

4 總結

綜上所述，越來越快的礦產(chǎn)資源開發(fā)速度，在緩解嚴峻能源緊缺趨勢的同時，也揭露了水工環(huán)地質勘查工作的缺陷。因此，技術人員應根據(jù)大氣、土壤、地質等項目勘查需求，從開始布置傳感器、發(fā)射電磁波、啟動傳感器、采集地質結構特征信息、將采集的信息傳輸給終端處理器、區(qū)域地質情況分析、礦山地質環(huán)境預測評估幾個方面入手，以先進的技術為依托，提高水工環(huán)地質勘查的精準度。合理利用水工環(huán)地質勘查數(shù)據(jù)，為礦山地質勘查相關工作的有序開展提供依據(jù)。