關于環境保護下的礦山水工環地質勘查技術的實踐應用

李 婷

現今時代，社會發展步伐越來越快，如何解決能源需求量日益劇增的方面的問題，已經成為專家和地質學者要投入研究的工作。我國地質工作的發展中，水工環地質勘查工作是很重要的一個環節，水工環地質勘查包含諸多項目，簡要說明就是水文地質、工程地質和環境地質的總稱。我國地勘行業的發展進程里，水工環地質勘查一直處于完善階段，相關技術手段還有待完善，在實際勘查過程中，也有問題出現。水工環地質勘查問題的出現，如果解決不好，制約了水工環地質勘查項目的發展，更會對礦區環境和整體生態環境的平衡發展造成影響?？茖W技術的提升幫助水工環地質勘查工作獲得了突破，既滿足了地質勘查現有需求，又推動了水工環地質勘查項目的發展進程。

1 研究區概況

1.1 礦區位置

朱溪銅礦位于江西省景德鎮市浮梁縣東南176 °方位直線距離約17.5km 處，礦區地理坐標：東經117 ° 16 ′ 57.27 ″ ～117 ° 17 ′ 29.32 ″， 北 緯29°12′00.48″～29°12′28.31″，面積約0.3715km2，為朱溪礦區內部的一個采礦權。行政隸屬于景德鎮市浮梁縣壽安鎮管轄。

礦區處在柳-科（柳家灣至科山）公路上寧廠村南側,往北東有約6 公里簡易公路在柳家灣與景德鎮黃-涌（山）公路及景-涌地方鐵路相接,經柳家灣到景德鎮市26 公里，在景德鎮市與杭瑞高速、濟廣高速、206 國道、贛皖鐵路互通。景德鎮至柳家灣水泥公路通客運班車，公路里程20 公里。

1.2 礦山自然概況

（1）地形地貌。礦區地貌類型總體屬丘陵地貌。地形切割較深，溝谷發育，多呈“U”形山谷，地形坡度一般為3°～38°之間。地形起伏變化不大。評估區地勢南東部高北西部低，最高點位于評估區東南部，最高山峰海拔265.9m，最低標高位于北西部朱溪河內，最低標高約58m，最大相對高差約208m，當地最低侵蝕基準面位于朱溪河，標高約+56.5m。

（2）土壤植被。區內的土壤主要是紅壤，紅壤質地以壤質粘土為主，土層厚度一般0.3m ～10m 之間，該紅壤是由在溫暖濕潤的亞熱帶季風性生物氣候條件下殘坡積和河流沖洪積形成。該區地表植被較發育，主要為各類雜草及濕地松、馬尾松，水杉、柳杉，綠竹、毛竹等。評估區內主要為林地和少量水田，水田主要分布在評估區北西部朱溪河兩旁階地處，植被覆蓋率在85%以上。

（3）氣象水文。礦區屬亞熱帶季風性氣候，熱量豐富，雨量充沛，光照充足，無霜期長，四季分明。境內幕冬早春，受西伯利亞冷高壓影響，多偏北風，天氣寒冷；春夏之交南北冷暖空氣交替，梅雨綿綿；盛夏多為副高壓所控制，多偏南風，天氣炎熱；夏秋之際則受單一熱帶海洋氣團控制，天氣晴熱。形成冬冷春寒，夏熱秋旱，春秋短而冬夏長的氣候特征。

根據浮梁縣氣象局最近十年統計資料，歷年平均日照時數為1968.5h，平均日照百分率為44%。歷年平均氣溫17.1℃，年平均積溫6238.3℃。年平均降水量1768.9mm，雨量充沛，1954年年最大降水量2673.6mm，1979年年最小降水量1126.4mm，1955年6月18日最大日降水量228.5mm。其中4月～7月為豐水期，降水量約為全年降水量的60%以上。多年平均濕度78%；歷年平均風速為1.99m/s；年最多風向為東北風，其次是偏南風；年平均蒸發量1366.74mm，年平均無霜期248 天。

1.3 朱溪銅礦區域地質背景

朱溪銅礦所在的塔前-賦春成礦帶大地構造位置上處在揚子準地臺江南臺隆東段內部，定位于宜豐-景德鎮贛深斷裂帶北東段南緣塔前-賦春斷陷帶中。朱溪銅礦是塔前-賦春成礦帶內查明的一處小型銅礦床，為礦帶的重要組成部分，受沿不整合面即硅鈣面發育的斷裂帶控制。

1.4 朱溪銅礦水文地質條件

根據《1:20 萬景德鎮幅水文地質圖及區域水文地質普查報告》，朱溪銅礦所在區域的構造盆地是區內松散堆積層、碳酸鹽巖層、晚古生代以后碎屑巖集中分布的場所。石炭系下統、上二疊龍潭組、上三疊安源組、下侏羅林山組等煤系地層，由礫巖、砂巖、頁巖互層組成，屬低丘地形，地表剝蝕較強烈，風化帶不發育。

其砂礫巖層構造裂隙較發育，裂隙充填物較少。水量貧乏的構造裂隙水主要賦存于砂礫巖層中。上侏羅至下白堊地層，主要為頁巖、粉砂巖、凝灰巖，含泥質很高，屬光禿的丘崗地形，剝蝕強烈，構造裂隙稀少，形成水量極貧乏、分布極不均勻的構造裂隙水。在黃柏塘盆地侏羅系冷水塢組頂部含鈣砂巖層中，風化帶下部溶孔和溶蝕裂隙較發育，形成分布較均勻、水量中等至貧乏的溶蝕孔隙裂隙水。石炭系中上統、二疊系下統和上統長興組、三疊系下統大冶組是碳酸鹽巖為主的地層，主要分布于黃柏塘、樂平、塔前至賦春三個盆地中，分裸露、覆蓋、淺埋三種埋藏條件，為中等-豐富的裂隙溶洞水賦存區。裸露區屬峰叢洼地丘陵地形，洼地吸收大氣降水，滲水量很大，但地下水水力坡度也大，因而徑流速度快，排泄暢通，地下水以水位深、動態變化大、分布極不均勻、水量中等的管道型潛水為主。覆蓋淺埋區處于溝谷地帶，地下水補給來源廣泛，排泄條件較差，賦存著水位淺、動態變化較小、分布相對均勻的管網狀微承壓水，水量豐富至中等。松散堆積層主要分布于樂安河中下游的黃柏塘、樂平兩盆地和昌江河谷，以全新統沖積層為主，組成一級階地。第四系地層的巖性、結構和厚度都較穩定?？紫端饕x存于砂礫石層中，水位埋藏較淺、補給來源廣泛、水量較豐富。由于河床切割較深水力特征以潛水為主、僅局部微承壓，這些構造盆地地下水匯流條件好，盆地中各類地下水不僅同時得到降水入滲補給，而且盆地周圍的各類型地下水一起向盆底匯集，往往形成較集中的匯流溢出帶和流量很大的上升泉。

綜上所述，區域水文地質條件復雜，區域地下水類型有松散巖類孔隙水、含鈣碎屑巖類溶隙水、碳酸鹽巖類巖溶水（碳酸鹽巖為主的裂隙溶洞水和碎屑巖、碳酸鹽巖巖溶裂隙水兩個亞類）和基巖裂隙水（包括風化帶網狀裂隙水和構造裂隙水兩個亞類）四種類型。

2 解析水工環地質勘查技術

水工環地質勘察屬于綜合性較強的勘察手段，包括水文、環境和工程三個勘察范圍的內容，目前，科技的發展擴展了水工環地質勘察范圍，勘察內容更復雜更廣泛?？辈旖Y果可以為城市建設、環境保護以及土地規劃等提供科學、客觀的參考依據，因此地勘單位和礦企越來越重視這部分內容，每個國家對自己的土地勘查都有自己的方法，但技術需要創新、需要優化，傳統的工作方式，勘查方式不能滿足于快速發展的社會需求。為了能夠讓整體朝向統一的方向發展，縮小評估風險因素的誤差，提高城市的建設效率，必須要革新，大力推動我國地質學的發展，靠近集成化、信息化 、綜合化的“三化”方向，增加服務領域，為國家發展進步做出貢獻。

3 水工環地質勘查所遇問題

3.1 政策上沒有落實各項制度，亟須完善

水工環地質勘查中的許多規章制度是制定了，但沒有貫徹落實到實踐中。礦產資源主要是依靠地質尋找到的，但我們往往會忽略了水工環地質勘查的質量，而是將礦石的品質以及數量作為工作核心，制度就只是“制度”，沒有發揮到它的作用。還有一個困境就是有些地質勘查管理人員沒有恪盡職守，單純為了降低投資費用，忽視礦床挖掘的大小，過于看重資源品質和存儲量，這樣就容易造成地質勘查數據與礦山設計不吻合的結果。其次由于缺乏政策執行力度，就算是違反了部分規定，也沒有被懲罰或者是要求整改，存在著僥幸心理，導致了礦山安全性沒有得到保障，影響到找礦工作的順利進行。

3.2 過度重視經濟效益，忽略人員素質培育

經濟效益是礦山開發的驅動力，正是因為這個驅動力讓很多地質勘查管理人員，片面追求經濟效益最大化，沒有把工作核心放在基礎勘查上，只希望能在最短的時間內完成礦山開采任務，獲得巨大收益。這是忽略水工環地質勘查重要性的結果，這個結果的出現是由于沒有掌握被開發礦山的詳細信息和礦山地質結構以及周邊環境等情況，貿然地進行了礦山作業，致使勘查結果誤差大，精準度低，影響礦山開采進度，增加了環境污染幾率。另外，水工環地質勘查工作人員，他們的整體素養不屬于高素質人才范圍，甚至是一些工作人員，專業技能掌握還達不到熟練程度，尤其是剛畢業的大學生缺乏實踐工作的經驗，這些問題的存在都會造成實際勘查過程中問題頻出。再有，小城市易出現較多勘查方法不夠先進的情況，不能充分發揮設備優勢，勘查質量不高但花銷很大。

3.3 先進技術的引進，不夠充分

隨著時間的推移，我國科學技術水平已經得到了明顯的進步，并在積極創新的路上。但創新與發展，還是體現少數城市中，大部分企業所沿用的還是傳統的水工環地質勘查技術，一方面是因為新的技術需要新人才操作，缺乏專業人才，第二是因為引進先進技術耗資增加。主要基于以上特點，大部分企業還是沒有將現代先進的技術手段應用到實踐當中。對于沒有引進先進技術的企業，其抱有這陳舊思想，室內實驗或者室外實踐操作缺失，沒有融入新的技術手段到在工作過程中。由此可知，水工環地質勘查技術落后的手段，陳舊的思維成為了阻礙地質勘查項目進一步發展的絆腳石?，F如今，水工環地質勘查階段的實際問題已經顯現出來了，目前水工環地質勘查工作進入了瓶頸期，我們能做到的是，轉變傳統思維，創新革新，不斷將新技術融入到勘查工作中，以更科學、更實效、更全面的技術手段去協同促進水工環地質勘查技術的發展。

4 礦山水工環地質勘查要點

4.1 把礦山水工環地質勘查影響評估機制落實到實處

礦山水工環地質勘查工作的目的，是協助采礦工程的順利實施過程。但同時也會對礦山地質造成一定程度的破壞。比如礦山地表勘查，會遇到進行大規模的鉆孔施工的情況，深度很深且數量多，鉆孔必然會破壞原有地質結構。如果遇到礦山地質結構脆弱的土壤環境，那后續的地質勘查、采礦施工后很有可能發生地質災害。對于這類地質情況，需要及時記錄是否有開采價值，如果有，那預防對策應該如何制定，都是工作人員需要考慮的問題。此外，地表植被、河流水系等都會受到地質勘查施工過程的影響，打破礦山整體的生態平衡狀態，引發山體滑坡、泥石流、洪澇、水土流失等幾大類礦山環境問題。所以為降低水工環地質勘查工作開展對礦山周圍環境的影響，需要勘查人員在實際勘查中抓住細節。評估風險就是一項很有效的手段，在地質工作開展之前對研究區進行評估，建立全面的礦山水工環地質勘查影響評估機制，并對其進行全面落實，最后，評估結果和危險等級，判斷是否有可采價值，并制定相應的預防措施和解決方案。目前，大多數礦山并沒有完全和嚴格地實施這方面，并沒有足夠重視相應評估機制的實施。因此，有關政府部門需要加強對礦山的監管，制定嚴格的監督制度，完善水工環地質勘探評價機制的構建。

4.2 勘探期間加強廢物處理

礦山水工環地質勘探項目需要很長時間，要使用許多類型和數量的勘探設備。在實際的勘探過程中，將產生大量的固體和液體廢物。這些廢物主要來自礦井洗滌，受益和勘探設備生產的廢油和國內垃圾。目前，在朱溪銅礦的地質環境勘探中，廢物的治理不合適，對此方面的注意力不足。其用的探索方法是相對傳統的，廢物堆疊在任何地方。在雨中浸透后，廢物中的毒性和有害化學物質將進入礦山周圍的地表水和土壤，導致周圍土壤中的淺地下水重金屬污染嚴重，這影響了居民的正常生活礦山并帶來嚴重的環境污染問題。因此，甘肅省礦井液壓環境地質勘探的重點還包括廢物處理在勘探過程中，改善廢物處理，引進先進有效的治療技術，提高了所有勘探人員的生態和環境保護的認識，禁止了使用不合理和非法的勘探工具和材料，以及分類和堆疊產生的浪費，堆疊地方盡可能遠離地表水。液壓環境的地質勘探完成后，現有的技術手段應用于廢物的集體處理。例如，對于固體廢物，可以選擇土壤埋葬的方法，但土壤埋藏的深度應相對深，土壤埋葬的位置應在非居民的區域中。也可以通過手動焚燒固體廢物并分解。液體廢物只能在通過檢查后處理。為了提高資源利用率，可以全面利用朱溪銅礦地質勘探中產生的廢物。例如，礫石和壓碎材料可用于周邊道路和建筑施工，這不僅可以保護江西省的礦山生態環境，而且還實現了江西省礦山的可持續發展目標。

5 加強礦井水力環境地質勘探技術的實踐

5.1 電法技術

電法技術廣泛應用于液壓和環境地質勘探，從而提高了地質勘探的質量和效率。隨著電法技術在實際工作中越來越深入地應用，許多問題已經逐漸提高，有效地促進了電法技術的持續改進，為液壓環境地質勘探有序有效地發展提供了技術支持。電法技術包括兩個方面，即高密度電氣方法和誘導極化方法。高密度電氣方法是一種基于陣列的勘探方法，其良好地應用了電探測方法和電型材方法。該方法具有簡單的設備布局和設備故障率低的優點，可以很好地滿足現場地質勘探的要求。傳統的高密度電法技術主要為手動控制，隨著現代科技的持續改進，它逐漸變為完全自動化，實現了數據收集的無人駕駛運行，增加了電極布置模式，有效提高了數據探索的速度和質量。就實際應用而言，本地地質勘探組織將電氣方法技術引入實際工作。由于本組織的地質勘探工作主要在戶外，選擇高密度電法技術。在實際工作中，為了驗證高密度電氣方法的準確性，組織已建立兩組地質勘探小組，兩組都使用高密度電法技術進行勘探。最后，從兩組的地質勘探數據可以看出，同一位置的地質數據總是相同的，這表明高密度電氣方法具有高精度，并確保礦產資源開發的充足性和科學性。

5.2 TEM顯微鏡技術和應用點

TEM 技術是一種新型的瞬態電磁勘探技術。它首先應用于航空材料勘探。隨著技術的不斷發展和進步，應用范圍變得更廣泛。目前，TEM 技術應用于液壓和環境地質調查，但雖然其應用時間相對較短，但它取得了某些結果。TEM 技術的應用要點如下：首先，使用電磁設備的環路原理，將脈沖電磁筆發送到地面，觀察渦流流場的變化。其次，全面整合和分析調查區的地質環境。TEM 技術在實際水力環境地質調查中的應用優勢是：抗干擾能力強，敏感度高，調查工作質量高。

5.3 GPR 地質雷達技術和應用點

GPR（地面穿透雷達）是一種地質雷達方法，采用106Hz ～109Hz 頻率的無線電電磁波來調查地下媒體的分布和搜索地質信息。與GPS 技術相比，GPR 技術的工作原理類似。該技術的關鍵點是將高頻電磁波傳遞到地下，然后接收反射回到地面的電磁波。分析電磁波信息的變化，例如接收的電磁波數據，幅度和波形，獲取地質結構，地下介質形狀，位置和埋地等信息，然后獲得不同的數據分析圖。目前，GPR 技術是液壓環境地質調查中最有效的方式之一，尤其是老城區或廢物建筑的地下水環境地質調查。GPR 技術引入液壓環境地質調查可以客觀地幫助地質測量師，直接掌握基本地質條件，巖石表面條件和其他地下空間條件。該技術可以直觀地調查巖體顏色和形狀等參數，并同時顯示信息圖像，因此它具有廣泛的應用。GPR 技術的實際工作過程如下：首先，通過使用聲吶的原理來建立用于在地下傳輸電磁波的傳輸裝置。其次，分析和整合數據。此過程需要先進的設備和儀器的幫助。最后，集成和分析的數據以圖形的形式顯示。但是，GPR 技術也有一些缺陷。例如，長途調查將受到各種因素的影響，難以建立圖形模型甚至完整的圖形。因此，在實際工程中使用該技術時，應避免長距離調查。

6 結語

只要采礦工程不停止，礦山地質勘查工作就要跟隨其腳步進行。而水工環地質勘查技術的發展離不開創新。創新的基礎是人才的培養，我們需要吸納更多的專業人才，培養創新型人才，通過不斷地改進優化現有工作，讓勘查數據更精準，提高地質勘查質量。