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        淺談礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查中的技術(shù)及應(yīng)用分析

        2022-11-30 05:47:44陳存銀
        世界有色金屬 2022年1期
        關(guān)鍵詞:遙感技術(shù)礦山

        陳存銀

        (甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局蘭州礦產(chǎn)勘查院,甘肅 蘭州 730046)

        水工環(huán)地質(zhì)勘查工作與人們的生活有著緊密的關(guān)系。如今全球各國都在面臨著經(jīng)濟(jì)與自然環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展問題,不同國家結(jié)合自身的環(huán)境、資源與經(jīng)濟(jì)等方面,制定了符合自身特點(diǎn)的水工環(huán)工作勘查重點(diǎn)。在水工環(huán)地質(zhì)勘查工作中,工作內(nèi)容也逐漸出現(xiàn)了多樣化的特點(diǎn),因此研究水工環(huán)地質(zhì)勘查中的技術(shù)以及應(yīng)用,是未來行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

        1 水工環(huán)地質(zhì)勘查現(xiàn)狀

        我國的科學(xué)技術(shù)在不斷的發(fā)展與進(jìn)步,擴(kuò)大了我國在資源開發(fā)與利用以及水文地質(zhì)環(huán)境方面的工程建設(shè),但是人們在享受資源帶來的便捷的同時,也不能否認(rèn)大規(guī)模的工程開發(fā),已經(jīng)對自然環(huán)境造成了非常大的破壞[1]。對自然的大肆開采與破壞使我國面臨著嚴(yán)重的環(huán)境與資源上的問題,這也影響了我國社會主義道路的建設(shè)以及可持續(xù)發(fā)展方針的開展。隨著我國社會各個領(lǐng)域的不斷發(fā)展,對于資源的需求也在逐漸擴(kuò)大,而礦山開采工程數(shù)量也在慢慢增加。這也使得我國的礦山開采環(huán)境變得糟糕。礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查工作是礦山開采過程中十分重要的一項(xiàng)工作環(huán)節(jié),同時,對于礦山相關(guān)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)領(lǐng)域的發(fā)展也起到推動的作用。通常情況下,在水工環(huán)地質(zhì)勘查的工作過程中,會先依據(jù)實(shí)際的建設(shè)開采情況,明確相應(yīng)的目標(biāo),然后在建設(shè)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行對應(yīng)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。但是最近幾年,隨著我國科技的不斷創(chuàng)新與發(fā)展,使得部分的礦山開采工程受到了極大地沖擊,主要原因是操作人員專業(yè)操作技術(shù)不達(dá)標(biāo),發(fā)展建設(shè)需求不嚴(yán)謹(jǐn)、勘查不嚴(yán)密等,這對于礦山的開采會起到極大地消極影響。尤其是礦山水工環(huán)地質(zhì)的勘查,更是對最終的開采結(jié)果會產(chǎn)生直接的影響。目前來說,礦山水工環(huán)的勘查工作主要會應(yīng)用GPS、實(shí)測定位以及RTK等技術(shù)手段,在前期實(shí)際上取得了相對較好的效果,但是經(jīng)過長時間的實(shí)踐與沿用,還是暴露出一些問題以及缺陷,造成相對較為嚴(yán)重的影響。不僅如此,現(xiàn)如今的礦山水工環(huán)勘查還不符合低碳環(huán)保的社會發(fā)展社會發(fā)展目標(biāo),對于環(huán)境的破壞也是日益顯現(xiàn)。因此,為了確保水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)向著節(jié)能環(huán)保綠色低碳的方面順利發(fā)展,與此同時也要加強(qiáng)對于水工環(huán)地質(zhì)勘查工作的監(jiān)管力度,提升工作中的規(guī)范性,從而促進(jìn)我國自然環(huán)境與資源的可持續(xù)性發(fā)展。

        2 水工環(huán)地質(zhì)勘探概述

        水工環(huán)地質(zhì)主要包括以下三項(xiàng)內(nèi)容,分別是水文地質(zhì)、工程地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)。在進(jìn)行礦山地質(zhì)勘查時,這三項(xiàng)內(nèi)容具有重要的應(yīng)用價值,能夠提升工程勘查的效率與質(zhì)量。在礦山勘查中結(jié)合這三項(xiàng)技術(shù),能夠保證工程的順利開展與實(shí)施,提升后續(xù)工程的質(zhì)量安全。施工單位在工作中結(jié)合水工環(huán)地質(zhì)理論,能夠彌補(bǔ)在傳統(tǒng)施工中的不足,提升施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益以及建筑質(zhì)量,我國目前的科學(xué)技術(shù)水平仍在不斷地發(fā)展,使施工單位能夠更加熟練與廣泛地使用水工環(huán)技術(shù)[2]。

        在應(yīng)用水工環(huán)理論開展地質(zhì)勘查工作時,要合理地運(yùn)用資源,在不破壞生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上,展開相關(guān)的工程施工。如今水工環(huán)已經(jīng)在資源開發(fā)、環(huán)境監(jiān)測與工程建設(shè)等方面中得到了廣泛地運(yùn)用,例如在資源開采作業(yè)中,首先就會使用水工環(huán)地質(zhì)理論來勘查施工場地,結(jié)合勘查結(jié)果開展施工計(jì)劃。在檢測地下水質(zhì)的過程中,同樣會使用水工環(huán)地質(zhì)理論,水工環(huán)地質(zhì)理論主要應(yīng)用于地質(zhì)勘查活動中,尤其是在采礦工程、水利工程與水文工程。

        3 礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查中的技術(shù)

        3.1 GPS技術(shù)

        GPS技術(shù)目前已經(jīng)在人們的日常生活中得到了廣泛地運(yùn)用,GPS技術(shù)是通過衛(wèi)星來進(jìn)行定位與導(dǎo)航,為人們提供實(shí)時路線播報。最近幾年,我國的定位技術(shù)在科技的發(fā)展與推動下,逐漸成熟,對比與傳統(tǒng)的單項(xiàng)定位技術(shù),最近幾年研發(fā)的雙向和多向定位技術(shù)更加符合礦山水工環(huán)地質(zhì)的勘查工作。一定程度上可以提升勘查工作整體的質(zhì)量以及效率。此外,GPS定位技術(shù)在地質(zhì)勘查的工作處理過程中,還可以進(jìn)行精準(zhǔn)的位置設(shè)定,這對于測量數(shù)值的計(jì)算和運(yùn)用也會產(chǎn)生一定的積極作用,可以最大程度地減少計(jì)算誤差,確保開采工程可以順利進(jìn)行。在礦山水工環(huán)地質(zhì)勘探工作中,同樣可以使用GPS技術(shù),在地面建立出三個不同位置的控制站,通過對無線信號的測距交匯來準(zhǔn)確的定位目標(biāo)地點(diǎn),可以通過不同的衛(wèi)星來進(jìn)行信號傳輸,從而實(shí)現(xiàn)高效的礦山水工環(huán)地質(zhì)勘探。通過GPS技術(shù)形成的位置信息能夠進(jìn)行多形態(tài)、多角度的直觀顯示,能夠幫助勘探人員了解測量區(qū)域的詳細(xì)地勢走勢、能量分布以及構(gòu)造特征等。能夠極大地縮短勘探工作中的前期準(zhǔn)備,也能夠在礦山工程中實(shí)現(xiàn)技術(shù)的引進(jìn)與運(yùn)用[3]。

        3.2 GPR電子雷達(dá)技術(shù)

        GPR電子雷達(dá)技術(shù)也叫做地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)或是雷達(dá)探底技術(shù)。在礦山水工環(huán)地質(zhì)勘探工作中,技術(shù)人員經(jīng)常會在勘測區(qū)域內(nèi)使用輸出裝置來輸出高頻脈沖,高頻脈沖在傳播過程中遇到各種類型的地質(zhì)情況都會產(chǎn)生不同類型的反射弧,當(dāng)電子脈沖遇到多元介質(zhì)時,能夠折射出不同頻率的電磁波,借助電子脈沖的發(fā)射設(shè)備能夠提升電磁波的轉(zhuǎn)化頻率。但是需要注意的是,電磁波的實(shí)際波段以及運(yùn)行傳輸?shù)念l率同樣也是要進(jìn)行嚴(yán)格把控的,這對于未來勘查的最終結(jié)果會產(chǎn)生間接的影響??梢栽陬A(yù)設(shè)的距離范圍之內(nèi),依據(jù)電磁波的傳輸波段以及傳輸信道,設(shè)定相應(yīng)的傳輸節(jié)點(diǎn),也就電磁傳輸基站。在基站中安裝固定的監(jiān)測裝置,并將其與總控制站相關(guān)聯(lián),實(shí)現(xiàn)全覆蓋式監(jiān)測。同時,在此基礎(chǔ)上,還可以擴(kuò)大基站的作用范圍,并將信道的接收振幅作出相應(yīng)的調(diào)整,可以適當(dāng)提高振幅,并將對應(yīng)信號鎖定在信道之中,確保其可以實(shí)現(xiàn)順利傳輸,但是,仍然需要設(shè)定限制信道,對于部分雜亂信號進(jìn)行收集和處理,避免出現(xiàn)信號混亂、傳輸失敗等現(xiàn)象,降低應(yīng)用勘查的實(shí)際成本。完成輸出之后,使用聲納原理收集地下電磁波所返回的波段數(shù)據(jù)以及反射弧數(shù)據(jù),通過專用的分析儀器來獲取電磁波的頻率與振幅,能夠?qū)Φ叵陆橘|(zhì)的具體情況產(chǎn)生充分的了解,最后將收集到的各項(xiàng)信息匯總在PC端[4],這時收集的數(shù)據(jù)只是原始的電磁波信號,為此要配備專用的軟件來構(gòu)造電磁波的模擬圖,勘測人員能夠通過模擬圖,對勘測區(qū)域的地質(zhì)形態(tài)、環(huán)境狀況以及各項(xiàng)信息產(chǎn)生直觀地了解。使用GPR技術(shù)能夠獲得清晰的圖像,并且具有較強(qiáng)的準(zhǔn)確性,在實(shí)際的礦山水工環(huán)地質(zhì)勘探工作中得到了廣泛地運(yùn)用。與此同時,GPR技術(shù)也存在著一定的缺陷,在定向勘測時有效勘測距離較短,一旦超過了有效勘測距離,就會出現(xiàn)一系列的未知變量,從而對最終測量結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。

        3.3 電法應(yīng)用

        電法技術(shù)在礦山的水工環(huán)地質(zhì)勘探工作中得到了廣泛地運(yùn)用,電法技術(shù)分為高密度電法與激發(fā)極化法。高密度電法是一種陣列式的勘查方法,將電剖面法與電側(cè)面法進(jìn)行了結(jié)合。這種技術(shù)使用方式簡單,并且發(fā)生故障的概率也很小,適用于野外地質(zhì)勘查。高密度電法也能夠?qū)崿F(xiàn)自動化的數(shù)據(jù)采集工作,電極的排列方式得到了極大地豐富,能夠?yàn)榈V山地質(zhì)勘查提供準(zhǔn)確的信息[5]。隨后,在此基礎(chǔ)之上,還需要添加相對應(yīng)的輔助監(jiān)測技術(shù),這部分可以在電法應(yīng)用的過程中,適當(dāng)增加遙感技術(shù),當(dāng)?shù)V山水工環(huán)工程在進(jìn)行地質(zhì)勘查的過程中,遙感技術(shù)可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)礦山開采的智能化處理,遙感技術(shù)雖然不能作為主應(yīng)用技術(shù),但是可以結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行輔助勘查規(guī)劃,需要先建立多元地質(zhì)勘查模型,并依據(jù)實(shí)際的開采情況,創(chuàng)建相應(yīng)的勘查結(jié)構(gòu),將規(guī)劃條件添加在模型之中,使其運(yùn)行更加貼合實(shí)際,并符合礦山開采的實(shí)際需求。之后,在此基礎(chǔ)上,生成多源的波段,將波段依據(jù)勘查處理層級作出分類調(diào)整,利用層級的處理模式,來減少波段的傳輸誤差,以此來提升勘查信號整體的傳輸效率以及質(zhì)量,從而獲取清晰而完整的地質(zhì)勘查圖像。另外,隨著我國遙感技術(shù)的創(chuàng)新與進(jìn)步,在點(diǎn)法技術(shù)的應(yīng)用下,還可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)遙感圖像空間的擴(kuò)大,并在合理的范圍之內(nèi),大幅度提升光譜的地質(zhì)實(shí)際分辨率。在多向勘查的條件下,設(shè)定合理地勘查范圍,還可以擴(kuò)大遙感技術(shù)和電法應(yīng)用的范圍,以此來優(yōu)化完善礦山水工環(huán)最終的勘查效果。

        3.4 PTK技術(shù)的應(yīng)用

        在礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查中,使用PTK技術(shù)要借助系統(tǒng)差分法才能夠有效的得以實(shí)施。主要工作內(nèi)容是完善勘查數(shù)據(jù),改善勘查中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)誤差,也能夠調(diào)整載波相位數(shù)據(jù)上的誤差,現(xiàn)階段PTK技術(shù)能夠?qū)⒄`差值精確到厘米單位。在水工環(huán)地質(zhì)勘查中,PTK技術(shù)主要有三種相位差分,都能夠完成數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送。但是在數(shù)據(jù)傳輸接收的過程中,相位差分也是存在相應(yīng)的上限和下限,可以在勘查初期進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定,同時對差分的極限差值作出明確。在勘查的過程中,對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸,一旦出現(xiàn)誤差,便會很難實(shí)現(xiàn)相位差分的明確,所以,對于傳輸?shù)沫h(huán)境也要進(jìn)行嚴(yán)格的限制。通常情況下,需要設(shè)定信號數(shù)據(jù)的傳輸基站,并將周圍的基站進(jìn)行關(guān)聯(lián)與認(rèn)證,使其與衛(wèi)星的信號相一致,保持勘查數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸與處理。TK技術(shù)的設(shè)備位置分為基準(zhǔn)站位置與流動站位置,通過接收衛(wèi)星信號展開分析,對比設(shè)備固定位置所獲取的信息,使用GPS差分來降低數(shù)據(jù)的誤差,最后通過應(yīng)用傳輸系統(tǒng)來傳輸數(shù)據(jù),也能保證流動站的有效接收。

        3.5 RS技術(shù)

        RS技術(shù)又叫做無線遙感技術(shù),通常情況下,遙感技術(shù)都會與電法應(yīng)用技術(shù)結(jié)合使用,同時再加一定的計(jì)算機(jī)輔助程序,最終實(shí)現(xiàn)礦山水工環(huán)的地質(zhì)勘查。通過PC端的軟件與地質(zhì)遙感設(shè)備來構(gòu)建勘查區(qū)域的三維影像模型,此三維影像模型為初始的勘查處理模型,主要是應(yīng)用在礦山開采的初期,隨著數(shù)據(jù)的增加以及信息的復(fù)雜,需要在模型之中添加不同的標(biāo)準(zhǔn),隨后,勘查人員能夠通過建立的模型來分析地質(zhì)情況。現(xiàn)階段RS技術(shù)廣泛地應(yīng)用于工程測量、土地資源利用以及礦產(chǎn)資源勘查等工作中,再結(jié)合電法應(yīng)用技術(shù),一定程度上可以擴(kuò)大勘查的實(shí)際范圍,并提升整體的勘查效率,發(fā)揮出了重要的作用。近幾年來伴隨著我國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及硬件設(shè)備的不斷進(jìn)步與發(fā)展,這使得遙感技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)形成了緊密地聯(lián)系,極大地豐富了RS技術(shù)的適用范圍以及使用方式。但是需要注意的是,RS技術(shù)的應(yīng)用范圍可以再適應(yīng)前進(jìn)行智能設(shè)定,這樣可以盡量減少測量誤差的出現(xiàn)。同時,部分的RS技術(shù)還可以將其控制程序與總勘查程序相關(guān)聯(lián),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的勘查控制,避免相位差分的出現(xiàn)。不僅如此,現(xiàn)如今部分的RS技術(shù)設(shè)備可以進(jìn)行智能化的勘查范圍變化,并與其他的勘查技術(shù)相融合,可以產(chǎn)生更好的效果。RS技術(shù)也能夠與其他的技術(shù)進(jìn)行綜合利用,在礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查中,逐漸發(fā)揮出了重要的作用。伴隨著現(xiàn)代遙感技術(shù)的不斷進(jìn)步與升級,傳統(tǒng)的單一電磁波遙感已經(jīng)無法滿足勘查工作中產(chǎn)生的需求,遙感技術(shù)也在向著多元化、多波段的密集型遙感方向轉(zhuǎn)變,勘查人員能夠在多元化的模型中分析勘測區(qū)域的各項(xiàng)數(shù)據(jù),能夠得到更加準(zhǔn)確與詳細(xì)的地質(zhì)圖像[6]。

        3.6 TEM技術(shù)

        TEM技術(shù)也叫做瞬變電磁技術(shù),在礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查工作中,這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展與使用時間較短,但是目前已經(jīng)在礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查中起到的不可替代的重要作用。這項(xiàng)技術(shù)是通過使用垂直電磁偶源法與電偶源法來勘查需要勘查的區(qū)域。傳統(tǒng)的區(qū)域勘查一般是利用專業(yè)的勘查設(shè)備以掃描的形式對區(qū)域面積作出測量,同時再利用相關(guān)的軟件,對固定區(qū)域作出計(jì)算與執(zhí)行,以此來完成對區(qū)地區(qū)的勘查與測量。雖然這種方式可以完成預(yù)期的勘查目標(biāo),但是在實(shí)際應(yīng)用的過程中,仍然會出現(xiàn)不同程度的問題,而TEM技術(shù)可以在傳統(tǒng)勘查技術(shù)的基礎(chǔ)上,對相關(guān)的問題以及缺陷作出應(yīng)對,并取得較好的效果,具有實(shí)際的應(yīng)用價值。另外,TEM技術(shù)具有噪聲小、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高、靈敏度高的特點(diǎn),在使用過程中不會受到地形高度以及地質(zhì)情況的限制,并且也能測量出勘查區(qū)域的水體質(zhì)量。TEM技術(shù)在礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查中有著廣闊的發(fā)展前景,因此這項(xiàng)技術(shù)在水工環(huán)地質(zhì)勘查中能夠產(chǎn)生久遠(yuǎn)的影響。

        4 結(jié)語

        時代的發(fā)展,科技的進(jìn)步,會促進(jìn)礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查工作的發(fā)展。礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)的應(yīng)用是礦山勘查以及礦山開采中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。近幾年來,水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)在不斷的發(fā)展,水工環(huán)地質(zhì)勘查中的相關(guān)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也得到了進(jìn)一步的提升,極大地提升了水工環(huán)地質(zhì)勘查工作中的工作質(zhì)量與工作效率。在礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查中,充分地利用各種先進(jìn)技術(shù),加強(qiáng)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)與設(shè)備的使用,對礦山施工環(huán)的水文環(huán)境與環(huán)境地質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確地勘查與記錄,全方位的掌握礦山區(qū)域的水工環(huán)地質(zhì)環(huán)境,為礦山開展工作奠定穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

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