礦山開采區水文地質綜合勘查技術

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摘要：隨著礦山開發項目的數量與規模在不斷擴大，開采難度也在不斷提高。為了使開采工作順利進行，應當全面優化勘查過程，發揮出勘查技術的作用。通過對礦山水文地質勘查工作內容及發展現狀的分析，明確礦山開發中的綜合勘查技術，分析礦山開采區水文地質綜合勘查技術應用，提出綜合勘查技術在礦山水文地質勘查中的應用要點，以滿足礦山開采的實際需求，為開采水平的提升提供相應的條件，促進礦山資源開發的發展。

關鍵詞：礦山開采區；水文地質；綜合勘查技術

隨著經濟的快速發展，工業生產水平也有所提升，其中礦產作為重要的原料，對工業領域發展有著重要的意義。為進一步提升開采水平，應當積極落實地質水文勘查工作，掌握開采環境的水文地質條件，根據實際情況制定開采規劃，為提高開采效果提供有力支持。在勘查中可結合不同技術來選擇，使綜合技術的應用發揮出有效作用，進而提升我國的礦山開發水平，促進資源的可持續發展。

1礦山水文地質勘查工作內容及發展現狀

礦山水文地質勘查具有綜合性特點，其中包括了兩方面內容：第一是水文地質的勘查，可勘測地下水分布情況，并且在勘查過程中總結得到相應的數據，對結果的分析來判斷地下水的變化趨勢，根據勘查中存在的問題判斷可能出現的情況，提出相應的預防及解決方案。第二是水文環境勘查，為了使生態環境得到有效保護，同時為礦山工程的開發綠色化發展提供支持，應在開發前對周圍的環境進行勘查了解，將環境中資源分布記錄完善，根據其中存在問題提出有效的解決措施，以實現對礦山區域環境的有效保護。政府部門及主管機構應關注礦山水文地質勘查的最新情況，全面保護礦區環境，促進礦區資源開發工作健康、可持續發展，進而提升開發的產量[1]。

2礦山開發中的綜合勘查技術

2.1遙感勘查技術在勘查中運用遙感勘查技術可滿足工作需求，利用電磁波及傳感設備對遠距離的電磁波信息進行輻射，可為信息處理提供支持，獲取到相應的圖像反饋內容。通過對圖像信息的分析可明確不同對象所處的位置。應用該技術來開展地質勘查工作能夠使勘查的效率顯著提高，還可應用在防災管理工作方面。此外，應用遙感技術可使信息及資源的獲取更加便捷，對信息進行有效地輸送及儲存、處理。

2.2多道瞬態面波勘查技術多道瞬態面波法在地質勘查過程中可發揮出有效的作用，借助面波來沖擊地層介質產生新面波。通過裝置傳感器可對地表的波動進行接收，實現對相關信息的采集，經過對信息的分析可使礦層特點的判斷順利完成，為勘查工作提供參考依據。面波的突出特點是隨著介質變化而變化，以實現對于傳播速度的改變。該技術應用有著準確性、靈活性特點，能夠促進地質勘查水平的不斷提升。

2.3高密度電阻率勘查技術高密度電阻率勘查技術為陣列勘探方法，高密度電阻率勘查技術可通過高密度電阻率法來加強勘查結果的準確性，結合導電性等差異及人工增加電流場的方式來分析電流傳導的情況，可為礦山地質構造了解提供相應的依據。需要將電極劃分在觀測坡面的同一個觀測點上，在采集數據的過程中應使用程控電極轉換裝置及微機工程電測儀，可實現對信息數據的有效處理，得到相應的圖像結果，為勘查工作的進行提供完善的參考信息[2]。

2.4GPS勘查技術運用GPS技術開展勘查工作可使其發揮出有效的作用，由于該技術在應用上可實現準確地定位，為水文地質情況的調查及定位提供了支持。在應用過程中需要進一步明確數據采集過程，也可以利用無線電信息傳遞方式。完成后可使用GPS衛星信號來傳送勘查位置的相關信息，加強勘查工作的效果，對各類信息進行處理分析[3]。

2.5原位測試技術原位測試技術在地質勘查中可通過巖土工程力學特點分析來明確結構情況、含水量情況等。可使用恰當的技術方式對礦山的地質情況進行測定分析，將各項條件確定。運用該技術可在取樣難度大的地層條件下，展現出較多的優勢，該技術在地質勘查中可與其他技術結合使用，能夠進一步提升勘查結果準確性，也有利于勘查工作，適應新時期發展需求。

2.6X射線次級發射光譜分析技術可應用X射線次級發射光譜分析來進行微量元素測定分析，確定各類元素含量。應用該技術的原理是借助射線光子激發原子，經過激發作用后，可進一步進行成分的判定，完成化學分析工作。運用X射線次級發射光譜分析技術還可使地下復雜的斷層清晰地呈現出來，以便對于水源情況進行準確判斷[4]。2.7數字化技術應用數字化技術可對復雜多樣的信息進行轉換處理，并且建立相應的數字化模型，運用計算機來對其統一處理。在礦山地質勘查實施過程中可通過計算機來展現出礦層的基本構造，使信息之間具有關聯性，為信息的分析提供良好的技術條件。同時，還可以將數字化技術與其他技術緊密融合，讓勘查工作的效率變得更高。

3礦山開采區水文地質綜合勘查技術應用

3.1獲取礦山開采區地層結構特征根據礦山的實際情況來明確勘查工作的要求，全面掌握地層結構的情況。在不同的地質結構條件下，水文地質情況不同，可將地質分成不同的類型，不斷提升水文地質勘查工作準確性。在水文地質體系中包括：含水層、隔水層，在開發礦山資源時可將各結構層的關系明確，比如：開采層、隔水層等，并且分析之間存在的關系，之后應對開采區域產生重視，對相關情況進行關注[5]。礦山開采區域中有著同種類型水文地質單元及不同類型的水文地質單元，而跨過多個水文地質單元的礦區開采的難度比較大，會對于開采工作產生一定影響。開采作業過程中礦山水文地質情況會帶來較大的影響，為了避免水害等問題出現，相關人員應當全面了解情況，一般包括：大氣降水水害、地表水害等。其中大氣降水水害會使開采區域出現淤泥，無法保證開采的順利進行，地表水害受到海水、湖水及水庫等方面的影響，其中塌陷區會出現較多的積水。同時，頂板水害問題也會產生不良影響，其中包括了不同的類型，可根據其特點進行分類，對不同類型的水害深入分析。應加強對水害問題的控制，避免開采作業受到影響，為開采作業的安全進行提供保障。還需根據水文地質特點來做好開采區域的水害問題檢查工作，進行嚴格控制，以達到保護水文地質結構的目的，同時提供礦山資源的發育條件，使含水層結構得到改造，使勘查工作的進行發揮出可靠的作用。

3.2合理進行開采區鉆探設計及設備選擇進行水文地質綜合勘查過程中應對鉆探合理設計，并且合理地選擇設備，考慮到勘查工作開展需求。為了使水文地質綜合勘查的結果更加科學準確，應根據現場的情況來設計鉆孔、鉆具、間距等參數。其中鉆孔位置影響著勘查工作的準確性，對鉆具進行合理選擇可使勘查工作的效率得到改善，同時鉆孔間距的合理控制可使勘效率及準確性得到保障。在進行水文地質綜合勘查時應對鉆探設計及設備選擇要點進行明確，可避免勘查中出現安全問題，以保證勘查工作的順利進行。在勘查鉆探施工進行中存在著較多的影響因素，礦山地層結構作為鉆探設計的重要內容，地層結構因素可為鉆探作業設計提供相應的參考依據，包括：失穩地質巖性構造等。地層的巖石種類、硬度以及軸向壓力等巖性特點會對鉆探施工取芯率及鉆孔作業產生影響，巖石力學因素影響著產生人工應力干預下的巖石力學特點，巖石硬度及軸向應力關系到了鉆孔的速度、質量。地下水中包括：含水層、隔水層、頂板等，當地下水構造為破碎性或者溶解性，會對鉆孔的穩定性產生影響，還會使清潔度受到影響。礦物的成分、地質構造等都會對鉆具選擇及鉆探方式產生影響。在巖體構造方面，其中包括：紋理、種類及顆粒大小等因素，會對鉆速設計產生影響。當開采區域的水文地質條件比較復雜，需要對各項因素進行分析，以達到提升設計科學性的目的。可結合礦山開采區的實際情況進行全面分析，通過進行地圖計算，將開采區的鉆探鉆孔大小明確，提出合理的鉆孔間距參數，使鉆孔深度得到有效控制[6]。在選擇鉆探設備的過程中應根據當地的水文地質情況及開采需求進行分析，考慮到鉆孔設計深度、鉆孔傾角以及工程巖石條件等，制定合理的規劃，以保證鉆探的效果。孔深設計深度作為鉆機選擇的重要參考依據，一般情況下鉆機鉆孔能力應大于原本設計的孔深，對于礦山水文地質工程特殊情況，明確選擇系數，以保證鉆機選擇的有效性。可利用相應的系數計算公式來進行計算分析，參考鉆頭施工設計控制及鉆機能力來開展設計。通過對選擇系數的合理取值，可使鉆探作業的進行具備良好的條件。一般在水文地質結構比較復雜的區域中應將選擇系數提高，使取值符合實際情況。而在巖性結構穩定的區域內可使選擇系數降低，結合礦山水文地質結構的復雜程度來選擇系數，明確鉆機能力要求，為鉆取鉆機提供相應的參考依據。

3.3全面預測礦區地層壓力需選擇某個礦山開采區預測礦區的地層壓力，開采區域底層地層壓力預測可為水文地質勘查中鉆探孔內部壓力的平衡提供支持，實現礦山開采區域的水文地質情況的把握。當開采的環境條件較為復雜，需要采取有效的措施進行勘測，比如：密度調整法等，實現對壓力等勘查。而當環境條件比較簡單，可根據實際需求來選擇恰當的設備，使勘查工作順利進行，可為地質情況的掌握提供支持，為結構的分析提供參考依據。通過對水文地質中的礦山地層結構進行預判來了解結構與水文發育之間的詳細情況。比如：對某礦區進行地質勘查，應對該區域的情況進行了解，由于其中的結構具有復雜性，巖漿比較活躍，可采用密度調整法等技術方法來進行預測分析，使用泥漿以恰當的排量來傾倒，應對其密度合理控制。其中孔深為564m，孔中的遺失壓力為63.4kPa，通過對地層壓力的測定分析，可為地質勘查工作的進行帶來保障，獲取更加可靠的信息。當壓力出現了變化，可結合地層的壓力情況來進行鉆孔準備工作，以保證施工進行的效果，避免帶來影響。

3.4運用綜合勘查技術了解勘查情況水文地質綜合勘查技術是多種勘查技術的融合，水文地質綜合勘查技術類型有遙感勘查技術、多道瞬態面波勘查技術、高密度電阻率勘查技術、GPS勘查技術、原位測試技術和數字化勘查技術。其中遙感技術和高密度電阻率的勘查技術運用較廣泛，能夠有效提高勘查結果的真實性。利用電阻率與單位涌水量之間的關系，采用綜合勘查技術測出區域涌水量，最終完成某礦山開采區水文地質勘查，視電阻率與單位涌水量擬合曲線，根據電阻率情況來判斷區域涌水量，結合曲線關系來計算區域涌水量，將鉆孔位置設置好，對地層壓力值進行明確。比如：在進行某礦山開采區水涌水量檢測，該區域有著地下水及含水層分布不均勻的情況，將礦山開采區劃分成5個區域，在礦山開采區的東北部、東南部以及西北部、西南部、中部區域之內設置8個水文鉆孔，將開采區的鉆探孔內涌水量值計算出來。然后使用勘查設備測量出開采區上覆含水層頂板滲透系數，確定孔內水柱的高度及含水層厚度，分別為68m、35m。使用綜合勘查技術來測量出礦山開采區西北部的涌水量平均值，結果為24.5m3/h，西南部的涌水量平均值為35.1m3/h，東北部的涌水量平均值為4.5m3/h，東南部涌水量平均值為23.4m3/h，中部涌水量平均值為45.78m3/h。通過對通水量數值的分析，開采區東北部含水層的含水量比較少，沒有發現地下水，中部區域中含水層水含量比較多，地下水位于西側位置，根據其情況來獲取相關的數據[7]。

4綜合勘查技術在礦山水文地質勘查中的應用要點

4.1做好礦山施工現場檢驗及監測工作礦山工程項目施工需要保證工程的安全性及穩定性，避免帶來安全問題，要求工作人員對現場的檢驗及監測工作有效落實。在檢驗中施工人員應審查驗證巖土工程的質量，使工程質量得到有效控制。在現場監測中需要監測不同載荷以及巖土反應情況、結構物質等，監測的實施可為人員判斷施工受到的影響提供支持，根據實際情況來落實各項工作，使現場的施工能夠安全開展，保證礦山開發進行的效果，也可為礦山開發的效率帶來保障。應對檢驗及監測工作進行嚴格管理，明確其中的要求，使其發揮出有效的作用。

4.2合理應用綜合勘查技術及相關數據在礦山工程開發中企業應合理運用綜合勘查技術來開展工作，對需要勘測的地質條件進行重點分析，之后根據具體的地質條件來實施綜合治理工作，企業應將勘查小組劃分明確，由不同小組來負責不同勘查區域的內容。要求施工人員綜合分析其中的各項數據信息，及時進行匯總，運用先進計算機設備進行處理，可明確礦山地質的情況，為礦山開發作業提供可靠的依據。同時，企業需要建立專門技術模板，將不同勘查技術應用中獲取的信息數據整合，并且對其進行比較分析，可得到科學可靠的勘查目標。

5結語

在當前的礦山資源開發進行中需要對礦山開采的情況進行明確，根據水文地質情況來制定合理的開采方案，可使開采效率提高，減少成本的投入，以實現開發的目標。可應用遙感勘查技術、多道瞬態面波勘查技術、高密度電阻率勘查技術、GPS勘查技術以及數字化技術等，獲取礦山開采區地層結構特征，合理進行開采區鉆探設計及設備選擇，全面預測礦區地層壓力，并且運用綜合勘查技術了解勘查情況，以保證勘查的效果。通過對水文地質勘查的改善，可使礦山工程開發作業帶來更好的效果。

參考文獻

[1]張萌琦.礦山開采區污染場地水文地質勘查的技術要求及應用探討[J].世界有色金屬,2021,(23):180-182.[2]劉現川.淺析礦山開采區水文地質綜合勘查技術研究[J].世界有色金屬,2021,(19):123-124.

[3]宋慶昌.安徽蕪湖市礦山開采區水文地質綜合勘查技術研究[J].世界有色金屬,2021,(06):107-108.

[4]左瑞琦.礦山地質環境問題及地質勘查措施[J].世界有色金屬,2021,(04):193-194.

[5]翟克禮.礦山開采區發生地質災害的誘因及治理方案研究[J].中國金屬通報,2021,(01):233-234.

[6]賈晗,劉軍省,殷顯陽,王春光,耿浩,遲昊軒,唐世杰.安徽銅陵硫鐵礦集中開采區礦山地質環境評價研究[J].地學前緣,2021,28(04):131-141.

[7]尚佳楠.鶴壁市礦山地質環境調查評價及恢復治理研究[D].長安大學,2020.

作者:趙毓超 單位:河北省地礦局第七地質大隊（河北省地質礦產勘查開發局雄安地質調查監測中心）