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

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)濟等方面，制定了符合自身特點的水工環(huán)工作勘查重點。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，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

我國的科學技術(shù)在不斷的發(fā)展與進步，擴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工作環(huán)節(jié)，同時，對于礦山相關(guān)經(jīng)濟生產(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)實際的建設(shè)開采情況，明確相應(yīng)的目標，然后在建設(shè)的基礎(chǔ)上，進行對應(yīng)指標的實現(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)不達標，發(fā)展建設(shè)需求不嚴謹、勘查不嚴密等，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、實測定位以及RTK等技術(shù)手段，在前期實際上取得了相對較好的效果，但是經(jīng)過長時間的實踐與沿用，還是暴露出一些問題以及缺陷，造成相對較為嚴重的影響。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，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)。在進行礦山地質(zhì)勘查時，這三項內(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)合這三項技術(shù)，能夠保證工程的順利開展與實施，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，能夠彌補在傳統(tǒng)施工中的不足，提升施工企業(yè)的經(jīng)濟效益以及建筑質(zhì)量，我國目前的科學技術(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用，GPS技術(shù)是通過衛(wèi)星來進行定位與導(dǎo)航，為人們提供實時路線播報。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，還可以進行精準的位置設(shè)定，這對于測量數(shù)值的計算和運用也會產(chǎn)生一定的積極作用，可以最大程度地減少計算誤差，確保開采工程可以順利進行。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確的定位目標地點，可以通過不同的衛(wèi)星來進行信號傳輸，從而實現(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備，也能夠在礦山工程中實現(xiàn)技術(shù)的引進與運用[3]。

3.2 GPR電子雷達技術(shù)

GPR電子雷達技術(shù)也叫做地質(zhì)雷達技術(shù)或是雷達探底技術(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，電磁波的實際波段以及運行傳輸?shù)念l率同樣也是要進行嚴格把控的，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，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)，實現(xiàn)全覆蓋式監(jiān)測。同時，在此基礎(chǔ)上，還可以擴大基站的作用范圍，并將信道的接收振幅作出相應(yīng)的調(diào)整，可以適當提高振幅，并將對應(yīng)信號鎖定在信道之中，確保其可以實現(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，并且具有較強的準確性，在實際的礦山水工環(huán)地質(zhì)勘探工作中得到了廣泛地運用。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，能夠為礦山地質(zhì)勘查提供準確的信息[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，適當增加遙感技術(shù)，當?shù)V山水工環(huán)工程在進行地質(zhì)勘查的過程中,遙感技術(shù)可以進一步實現(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)合計算機技術(shù)進行輔助勘查規(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，使其運行更加貼合實際，并符合礦山開采的實際需求。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)新與進步,在點法技術(shù)的應(yīng)用下，還可以進一步實現(xiàn)遙感圖像空間的擴大，并在合理的范圍之內(nèi)，大幅度提升光譜的地質(zhì)實際分辨率。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，可以在勘查初期進行標準的設(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)進行傳輸，一旦出現(xiàn)誤差，便會很難實現(xiàn)相位差分的明確，所以，對于傳輸?shù)沫h(huán)境也要進行嚴格的限制。通常情況下，需要設(shè)定信號數(shù)據(jù)的傳輸基站，并將周圍的基站進行關(guān)聯(lián)與認證，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，同時再加一定的計算機輔助程序，最終實現(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準，隨后，勘查人員能夠通過建立的模型來分析地質(zhì)情況?，F(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)，一定程度上可以擴大勘查的實際范圍，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)備的不斷進步與發(fā)展，這使得遙感技術(shù)與計算機技術(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)，實現(xiàn)遠程的勘查控制，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)域的各項數(shù)據(jù)，能夠得到更加準確與詳細的地質(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，但是在實際應(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，具有實際的應(yīng)用價值。另外，TEM技術(shù)具有噪聲小、數(shù)據(jù)準確度高、靈敏度高的特點，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，因此這項技術(shù)在水工環(huán)地質(zhì)勘查中能夠產(chǎn)生久遠的影響。

4 結(jié)語

時代的發(fā)展，科技的進步，會促進礦山水工環(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)的準確性也得到了進一步的提升，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技術(shù)，加強先進科學技術(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)進行準確地勘查與記錄，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)。