礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)研究

孫建軍，格桑頓珠，田文

（西藏華泰龍礦業(yè)開發(fā)有限公司，西藏 拉薩 857000）

我國是礦業(yè)大國，擁有眾多礦山，且分布范圍廣，各地的地質(zhì)情況也有所不同。與此同時我國對礦產(chǎn)的開發(fā)強度不斷增強，這些連接不斷的開采作業(yè)在為我國經(jīng)濟做出貢獻的同時也增加了地質(zhì)環(huán)境的壓力，導(dǎo)致很多礦山的地質(zhì)環(huán)境問題日益突出，很多地區(qū)出現(xiàn)了地面下沉、地下水位下降等問題，而這些問題也會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生負面影響。礦山的環(huán)境問題與礦藏的種類、開采方式以及地質(zhì)背景等有著密切的關(guān)系。我國地域廣闊，地質(zhì)條件復(fù)雜，各個礦山產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境問題也各有不同，若要及時發(fā)現(xiàn)這些問題，需要通過科學專業(yè)且系統(tǒng)的監(jiān)測方能實現(xiàn)。只有對礦山地質(zhì)環(huán)境進行有效監(jiān)測，才能判斷礦山開發(fā)是否對地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生負面影響[1]。由于多種原因的限制，我國在礦山環(huán)境監(jiān)測方面起步較晚，監(jiān)測技術(shù)還不完善，本文對地質(zhì)環(huán)境問題進行分析并對監(jiān)測技術(shù)進行研究，為后期礦山環(huán)境管理、保護以及恢復(fù)的工作提供一定的基礎(chǔ)。

1 主要的地質(zhì)環(huán)境問題

（1）資源方面。礦山開采的同時會產(chǎn)生很多固體垃圾，通過對這些垃圾進行檢測可以發(fā)現(xiàn)這些物質(zhì)的組成相當復(fù)雜，成分中重金屬比重較大，一些還含有對人有害的物質(zhì)。這些物質(zhì)通常堆放在礦山露天環(huán)境里，不但妨礙了對礦山的地質(zhì)勘查或野外作業(yè)，還有可能影響周邊的耕地、地下水或是森林地資源。此外，隨著開采的深入，廢氣物質(zhì)越來越多，所占空間也逐漸增大，這些大大的增加了清理的難度和時間，而且一些有毒物質(zhì)對資源環(huán)境的破壞很難修復(fù)。若是一些有毒物質(zhì)滲入地下水，則會對周圍民眾的身體健康造成極其嚴重的損害。

（2）地質(zhì)環(huán)境問題。礦山區(qū)最常見的地質(zhì)環(huán)境問題一般為三種，一種是滑坡災(zāi)害。引起滑坡災(zāi)害的原因通常有兩個方面，一方面是由于對礦山的過度開采，導(dǎo)致當?shù)氐闹脖粚釉獾絿乐負p壞，礦山表面土層失去固定作用，在暴雨等外力作用下產(chǎn)生的滑坡現(xiàn)象。另一方面是開采產(chǎn)生的固體垃圾放置堆，開采單位沒有對其進行嚴格的管理，對方位置隨意，在外力作用下極其容易坍塌，影響開采進程[2]。第二種是地表災(zāi)害。礦山產(chǎn)生地表災(zāi)害通常都是由于對礦山采用了井工倉儲式的挖掘方式的過度開采，改變了地下水的分布，影響了地層間的壓力平衡，導(dǎo)致地陷或者是地貌的改變，進而影響了礦山的正常開采。第三種是地表裂縫災(zāi)害。導(dǎo)致這種災(zāi)害的原因跟第二種相似，這種災(zāi)害后果相當嚴重，裂縫可以大至數(shù)千米，并且這種災(zāi)害是永久的不可逆轉(zhuǎn)的。同時，地表裂縫也會損害開采時使用的基礎(chǔ)設(shè)施，若地表裂縫過于嚴重會導(dǎo)致地表沉降，開采中斷。

2 檢測內(nèi)容和方法

（1）地表水及井泉監(jiān)測。監(jiān)測對象包括礦區(qū)范圍內(nèi)的河水、水質(zhì)、泉、井等，監(jiān)測項目為河水流量，泉流量以及井水位。礦山開采前就要對以上數(shù)據(jù)盡心測量，并將其作為基線數(shù)據(jù)，觀察分析開采過程中各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化規(guī)律及影響因素。

（2）地下水監(jiān)測。礦山的開采不僅僅止于表面，對礦區(qū)內(nèi)的地下水、地表水都會產(chǎn)生一定程度的影響。例如榆神府礦區(qū)對煤炭的高強度開采導(dǎo)致薩拉烏蘇組地下水位嚴重下降，最多部分超過15m，導(dǎo)致窟野河基流量減少、干涸，對周邊的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了嚴重的影響，同時也影響了該地區(qū)的沙漠植被發(fā)育。對于不同的礦山其地質(zhì)背景不同，需檢測的地下含水層也屬于不同的地質(zhì)年代。因此，在檢測前要考察該地區(qū)的水文地質(zhì)條件，確定地下水含水層，再通過建立含水層檢測系統(tǒng)和泉流量檢測系統(tǒng)，定期采取水樣進行分析化驗，檢測變化情況。從而能夠及早發(fā)現(xiàn)礦區(qū)里地下水嚴重受開采影響的區(qū)域，采取對應(yīng)措施，保護含水層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水位和水質(zhì)的穩(wěn)定。

（3）地面變形與地裂縫監(jiān)測。礦山的開采往往會引發(fā)地面變形，礦產(chǎn)資源的儲層特征、埋藏史、上覆巖石物性以及采礦方法的不同都會或多或少的引起地面變形。

若是礦層埋深淺，上覆巖層巖石物性較軟，則地表變形程度高，反之則程度低。對于地裂縫的監(jiān)測通常與國家測量網(wǎng)相連，測量地縫的同時還要測量地震和地面沉降。測量范圍為200m，所以每200m設(shè)立一條監(jiān)測線，監(jiān)測線通常為直線，周期30天，通過每年一次的分析建立沉降標準[3]。

（4）滑坡監(jiān)測。對滑坡的監(jiān)測可以分為兩種，一種是絕對監(jiān)測法包括GSP測量法、大地測量法、近景攝影測量法等。它是借助測點的三維坐標，從而可以直觀的觀測到變形的位移量，速率及方向。而且這種測量并不限于地表。另一種是相對位移監(jiān)測，其通常用來監(jiān)測崩滑帶、裂縫、采空區(qū)等地質(zhì)條件特殊的地帶，具體就是監(jiān)測點位間的變化，即點位間的張開、下降、上升等現(xiàn)象。在設(shè)置監(jiān)測網(wǎng)時要結(jié)合礦區(qū)的地質(zhì)背景，由監(jiān)測點和線組成一個三維立體的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。監(jiān)測網(wǎng)常見的有十字型、任意型、多層型、方格型、放射型、對標型等。根據(jù)地質(zhì)情況和礦區(qū)滑坡的規(guī)模、成因等選擇監(jiān)測網(wǎng)型。

3 遙感技術(shù)監(jiān)測地質(zhì)環(huán)境

運用遙感技術(shù)監(jiān)測礦山地質(zhì)環(huán)境，主要運用計算機建立一個針對礦山地質(zhì)環(huán)境信息管理的數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)。在開采前首先對礦山和周邊的地質(zhì)環(huán)境進行勘查，采集所有相關(guān)數(shù)據(jù)后將這些信息錄入計算機數(shù)據(jù)處理管理系統(tǒng)中，進行更加細致的數(shù)據(jù)分析處理，進而評估。同時借由計算機網(wǎng)絡(luò)可以及時進行信息傳遞，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。當?shù)V山的地質(zhì)環(huán)境發(fā)生變化時，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的信息也會相應(yīng)的發(fā)生變化。例如遙感監(jiān)測最長見的成像圖有ETM和TM兩種圖像，它們可以真實地反映礦山的地質(zhì)情況。通過741和453波段組合強化TM和ETM的成像圖的色彩或?qū)Ρ榷龋阌谧R別泥石流發(fā)生的隱患區(qū)。SPOT5搭配上文所提的兩種成像可以更好的展現(xiàn)山體崩塌的邊界線。采用遙感技術(shù)對于塌陷區(qū)進行監(jiān)測時，遙感成像可以清晰的顯示出塌陷區(qū)域的詳細情況，并且根據(jù)所含礦物無元素和塌陷深度的不同圖像會呈現(xiàn)出不同的特點。此外，遙感技術(shù)還可以對礦山的地質(zhì)災(zāi)害進行評估和預(yù)警，一旦出現(xiàn)如地表裂縫、塌陷、變形、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的情況，就可以通過遙感技術(shù)所采集的數(shù)據(jù)進行及時分析和研究，科學有效的劃分災(zāi)害類型和等級，保證處理的及時性和有效性。同時可以綜合這些數(shù)據(jù)進行歸納總結(jié)，形成完善的礦山地質(zhì)災(zāi)害的評級標準或處理規(guī)則，進而保障開采過程的順利。

4 結(jié)語

由于礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測項目復(fù)雜、任務(wù)艱巨，且開采過程當中會出現(xiàn)諸多問題，并且對礦山的地質(zhì)環(huán)境保護也刻不容緩，所以應(yīng)當重視各種監(jiān)測技術(shù)的使用，尤其是新型技術(shù)，如遙感技術(shù)等。對礦山地質(zhì)環(huán)境進行有效的監(jiān)測，可以觀測、分析、預(yù)判、解決礦山開采留下的安全隱患，是制定礦山地區(qū)地質(zhì)環(huán)境保護措施的數(shù)據(jù)依據(jù)。