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摘要 :本文首先阐述了矿山地质勘查中水文地质工作的主 要内容以及该项工作所需要使用到的主要技术,然后从水文地 质对矿山工程的影响角度分析和研究了矿山地质勘查水文地质 工作的价值,并论述了做好水文地质勘查工作的必要性,最后 解析了如何发挥水文地质勘查工作在矿山地质勘查中的实际作 用, 以期能够为相关人员做以参考。
关键词 :水文地质,矿山地质,地质勘查,矿山工程
随着社会不断地进步,人类活动不断地增加,受气候经济的影响, 自然资源开采产业得到了广泛关注, 尤其是矿产资源的开 采尤为重要。其开采的质量与规模,不仅会影响我国的工业发 展,还会对生态环境造成破坏,而基于该产业的实际需求,为能 够减少过度和不科学开采对资源可持续发展所造成的影响,则要加大前期的水文地质勘查工作的质量,以此来保证矿山开采 工程的安全性。
1 矿山地质勘查水文地质的主要内容
1.1 地下水补给及径流
地下水补给的强度,是影响地区水文地质研究的重要因素, 其主要是通过研究地区降水的形式实施,并且还要分析降水时 间以及岩性强度之间的关系,其降水时间越长,强度也就越高, 所需要补水的量也就越大。由于地下水的分布较为复杂, 其局部 之间径流的方向也存在着一定的差异性, 因此, 要加大地下水补 给及径流方面的研究, 了解地域间岩性条件所存在的差异性。
1.2 断层水文地质特征
勘查断层水文地质的特征,也是此项工作的重要一环,首先 要对断层的性质展开分析,然后,再进行判断,并发现落差。同 时还要重视断层过程中钻孔内断层上盘的水文变化,研究其消 耗量和变化量。在此过程之中,需要结合水文的实际变化情况, 对断层的导水性加以分析, 假如导水性较差, 则该区域的富水性 也就较弱。最后,还要做好详细的编录工作,以此保证水文地质 参数的准确性, 便于后期相关工作的顺利开展。
1.3 地下水水力的联系。
地下水和水力之间的联系与大气降雨、含水带的补给和排 泄条件有着一定的关系,其影响的因素为埋藏的条件以及含水 层充水空间。假如在勘查的矿区之中, 周围未能发现水源以及雨 源性的溪流,则可以实施长期补给地下水。在排泄时,地下水通 常会沿着地形较低的河谷地带、岩溶大泉以及暗河流动。因此, 工作人员要对区域内的地下水动态变化进行精准分析,从而明 确地下水流和枯季水的流量变化。
2 矿山地质勘查中水文地质的主要技术
矿产地质勘查中的水文地质勘查工作,是一项复合性较强 并且严谨度较高的作业,为提高矿山地质勘查结果整体的精准 度,应充分运用现代化水文地质勘查技术,以确保结果的准确 性、安全性以及可靠性,并为后期的矿山工程,提供正确的理论 和数据保障。
2.1 遥感地质勘查技术
遥感地质勘查技术是一项综合性较强的勘查技术,其融合 了多种探测功能以及施工工艺, 适用范围较为广泛, 在现代高层 建筑项目地质勘测中也有所运用。其运作原理为 :利用探测设 备对实时接收发射到的地质勘查对象信息进行识别,再通过信 号接收设备发出电磁波,并搜索其中是否有所需要的信息,最 后进行研究。这种勘查方法, 能够在不同的地质勘查条件之下应 用,从经济性的角度而言具备开发成本较低的优势, 收集数据的 速度也较快, 因此也提升了工作效率。
通过遥感地质勘查技术可以提高地表地质特性检测结果的 准确度, 能够进一步明确区域内的地质信息与地质特征, 为后期 的作业开展提供了理论结果依据和数据支持。同时, 凭借遥感地 质勘查技术的多层次、综合性以及宏观性的特点, 可使水文地质 勘查结果变得更加精准。
2.2 全球定位地质勘查
全球定位地质勘查技术又被称为 GPS 定位技术,主要用于 我国矿山工程施工现场,其运作原理是通过对该防线技术的有 效综合应用, 能够进一步精准机电施工现场防线的位置, 然后再 使用机电防线工程进行测量与试验。其优势在于能够根据矿山 施工现场的环境条件需求, 进行综合分析, 可以提高勘查工作的 准确性, 同时能够对水文气象条件、地势与物理条件以及地质条 件进行实时勘测, 形成可靠的参考依据, 适用于矿山工程施工的 前期作业之中。
通过全球定位地质勘查技术,可以提高水文地质工作的精 准度,并不受外界因素的干扰。除此之外,在相关软件所提供的 三维坐标之上, 该技术能够对检测区域实行精准定位, 可实现全 天候作业, 便于在环境较为恶劣的矿山中进行勘查作业, 并起到 了重要作用。
2.3 数字摄影勘查技术
数字摄影勘查技术是当前应用较为广泛的一种勘查技术, 其结合了多种勘查显像设备,能够直观地看出水文地质中所含 有的信息要点。其主要由以下几种技术构成 :图像影响因素匹 配分析技术、计算机分析技术、影像数据库、影像分析处理技术。
在运用以上技术时, 要明确所需要勘查的具体范围, 根据实际情 况,进行选择。如想要进一步地提升勘查准确性,则可以考虑通 过综合应用的方式, 进行分析。
除此之外,在矿山勘查的水文地质勘查工作中,经常会遇到 部分人工难以测量的危险区域, 因此, 可采用数字摄影勘查技术 代替人工测量, 并生成精准的图像, 使得水文地质测量工作更加 便捷, 并提高矿山地质勘查数据的整体精准度。
3 矿山地质勘查水文地质的重要价值
3.1 水文地质对矿山地质勘查的影响
3.1.1 地下水升降方面
地下水升降速度与面积是影响地质环境的变量之一,通常 情况下,地下水位不断升高,会伴随着地下水面积的不断扩大, 并会侵蚀到地质生态,进而造成山体滑坡以及雪崩等自然灾害 的发生。像潜水区域水位提升,也会破坏地质的整体结构,影响 到整个矿山基础工程的抗腐蚀性能,致使土壤以及周围环境受 到污染。而导致地下水位上升的主要原因多数是季节性降雨等 问题所导致,容易造成矿体变化等情况发生。地下水的下降,会 导致区域内的水资源减少, 产生连续性自然灾害, 例如 :塌方以 及岩石层等,严重时还会引起水质的恶化。除此之外,当前人类 的过度开发以及对水文地质工作没有充分的重视,也是主导的 影响因素之一。
3.1.2 地下水压力方面
地下水在自然条件之下,压力较低并且较为稳定,对土质不 会造成太大的影响。而地下水压力发生改变的多数原因都是由 于人为破坏所造成的, 最终使得地质整体动态平衡遭到损害, 所 以地下水压力也是决定矿山工程质量的主要因素。另外, 矿山工 程的基础工作还会受到地下水的流动力影响,当地下水压力失 去平衡时, 通常会出现两种现象 :一是流砂 ;二是潜蚀。流砂按 照严重程度可分为三种,轻度流砂、中等流砂以及严重流砂,当 发生严重流砂时, 会改变土质结构, 进而引起塌方等重大事故的 发生。而潜蚀的形成多是由于地下水渗流所产生的动水压力小 于土壤颗粒的有效重力, 在土层之中形成管状孔洞所致, 从而降 低了土壤的强度, 并产生机械侵蚀。
3.1.3 地下水的腐蚀性
地下水含有丰富的矿物质,其中部分矿物质的腐蚀性较高, 例如 :氯盐、硫酸盐以及镁盐等, 尤其是对混凝土的腐蚀性以及 破坏力极强。就矿山工程而言,其对桩基的稳定性影响较深,在 勘查过程中如果不对地下水的分布情况以及流动状态做以研究 和分析,就会造成基坑选择失误,并危害整体工程的安全性。如 果矿井周围的地下水流量过多,也会导致岩土层出现松软的现 象,进而造成水土流失,影响桩基的安全稳定性。部分桩体受土 壤和地下水影响,会被腐蚀,因此,要充分做好水文地质的勘查 工作, 提高桩基整体的承载力, 避免氯离子与混凝土水泥石中的 物质产生过度反应, 造成桩基膨胀等现象发生。
3.1.4 对岩土物理破坏
岩体勘查也是矿山地质勘查中的重要一环,在勘查的过程 中经常会发现岩体破裂的现象,其主要原因是由于地下水对岩 体裂缝产生了物理破坏,因此,威胁到整体矿山工程的稳定性。 其对岩体的破坏方式可分为两种 :一是空隙静水压力 ;二是空 隙动水压力。就空隙静水压力而言, 地下水在岩体所形成的缝隙 之中累积压力,并减弱岩体的应力和强度,导致缝隙逐渐扩张, 形成较大的裂缝, 导致整体矿山岩土的不稳定。空隙动水压力主 要是由于地下水对岩石形成切向推力,最后导致岩体的抗剪强 度下降,因此,岩体中的颗粒物质就会被带动,最后流出岩体之 外,对矿山产生安全威胁。
3.2 做好水文地质勘查工作的必要性
从以上几点可以看出在水文地质的勘查工作对矿山地质勘 查的重要性,因此,要提高对水文地质勘查工作的认识,并明确 其重要性、必要性以及实施的意义。
3.2.1 增强勘查工作精度
矿山属于对自然资源的开采,由于气候等自然资源的影响, 使得该工作存在极大的不确定性,因此地质勘查工作会存在较 多的风险。而水文地质工作又是影响地质勘查的主要因素, 所以 通过水文地质勘查工作, 加大对地下水运动、变化、分布、形成、 性质以及构成元素的有效分析,提高整体矿山开采工作的准确 性,减少安全事故的发生。
3.2.2 提高矿山工程质量
通过对水文地质的勘查,能直接提升矿山工程的整体质量。 主要体现在 :矿山主要包括采矿车间(坑口、矿井、露天采场等)、 辅助车间以及选矿厂等作业复杂, 并且矿山工程要根据矿山所拥 有的矿产资源进行开采。而矿山地质勘查工作需要为其服务,并 提供可靠的依据,如前期的勘查工作不当,就会导致后续的作业 存在安全隐患,进而影响工程和开采出矿体的质量。因此,通过 对水文地质的勘查,结合物化探测、矿物检测化验等工作,能够 提高矿山工程建设质量,并扩大矿山资源的储量规模。对找矿方 向、矿床类型、勘查布置等作业有着辅助提升的作用,依据地质 勘查所整理和撰写的报告也能够提升整体工程实施的可靠性。
3.2.3 提升施工的安全性
提高矿产工程的建设质量,也能进一步提高施工人员的人 身安全, 减少矿山工程对于社会安全威胁的影响。通过水文地质 勘查, 研究地下水与地质结构之间的关系, 能够直接影响工程周 边地区环境考察结果,减少土壤功率指数对矿山工程成本造成 的影响, 用科学的方法减轻作业人员的负担。通过分析地质结构 的应力和地质层以及地下水水位的分布,能够让施工人员在工 作过程中, 提高作业施工的安全意识, 保证了工程施工现场的安 全稳定性,对推动和发展矿产工业,起到了积极性的作用。实现 了对施工开采人员的安全保护,为科学地开展相关矿产作业提 供了技术性资料支持。
3.2.4 加强对环境的保护
随着工业不断地发展,人类活动对环境的破坏也逐渐增多, 为遵循资源可持续性发展理念,应在矿山相关作业中,采用水 文地质勘查的方式, 加大对水资源的保护, 减少对周围环境的破 坏。对区域内地下水和地质的变化及环境研究是水文地质勘查 工作的基础,通过这种方式能够有效地分析出地区以及受施工 影响的地下水涌水量, 对开采风险起到了预防的作用, 能够减少 后期资源开采对,区域内的生态环境动态平衡的影响。除此之 外,通过水文地质勘查工作,还能够减少排水施工不及时的现 象,有效地避免地下水分布不平衡, 所导致的区域水资源匮乏和 矿体资源腐蚀以及破坏现象,并能够通过合理运用水资源的方 式,减少环境污染等问题。
3.2.5 增加开采经济收益
利用矿山地质勘查中的水文地质勘查工作,能进一步提高 开采的科学性,有助于发现矿类资源,并提升经济效益。地下水 内所含有的部分矿物质具有较高的腐蚀性,这种腐蚀元素不仅 能对岩体产生影响, 更会对矿产资源产生影响。通过水文地质勘 查工作, 不仅能够合理地帮助人类进行开采作业, 还能够减少地 下水对矿产的破坏, 降低地下水防治的支出成本, 有效提升矿产 经济效益,在保护环境和资源的同时,能使其被更好地利用。我 国的矿山地质勘查工作属于经济发展中最前端的上游产业,是 建设工程预防地质灾害的重要保证,通过水文地质勘查的指引, 能够对社会宏观经济产生影响, 决定着矿业开发的荣衰。
3.2.6 预防地质自然灾害
自然灾害是影响矿业发展和矿山地质勘查的重要因素,也 是影响工程采矿质量的不确定性因素之一,在爆发时人类对于 其的抵抗能力极弱。而当前只有依靠水文地质勘查, 才能有效预 防和避免自然灾害的发生。水文地质勘查技术可通过对排水层 岩性、岩体排水层的过滤性、排水层的水体等方面的研究,做出 合理的规划作业方案,能够降低人为因素所造成的地质自然灾 害影响。能防止在项目建设过程中水位出现上涨以及突然下降 等情况, 减少对于矿山整体结构的危害性, 提高矿山整体基础工 程对于地下水的抗腐蚀能力。并通过对地下水补给、径流、排泄 条件以及腐蚀性等勘查举措,可以提高矿山地质勘查工作在后 期作业过程中的应用效率。
3.3 深化水文地质勘查工作有效途径
为进一步提升水文地质勘查工作在矿山地质勘查中的价值 以及作用, 应通过深化水文地质勘查工作的方式, 不断提高数据 的准确率和工作人员的勘查技术,从而实现整体矿业勘查水平 的提升。
3.3.1 明确指导思想遵循原则
要明确矿山地质勘查中水文地质勘查的重要作用,勘查人 员应就地下水的形成、分布、物理、化学性质以及运动规律和开 发利用保护方面进行实地勘查以及分析研究。并通过现代信息 技术, 了解矿山区域内的水文地质条件, 做好相关评价和预报工作,为后续的矿山作业提供准确性的资料文件。在勘查的过程 中,还要就可能出现的风险因素,制定应对措施,注重现代信息 技术的引入与应用, 遵循人与自然和谐共生的原则。
3.3.2 重视水文地质勘查工作
基于以上几点不难看出水文地质对于矿山地质勘查工作的 重要性, 在开展矿山地质勘测时, 相关单位以及工作人员要充分 重视水文地质勘查的工作,时刻保持严谨的作风和认真的工作 态度, 对勘查中所收集和整理的数据进行反复核对, 利用现代技 术,提高勘查效率,实现工作的创新。要加大对水文地质工作的 实地考察力度,结合矿山实际工程需求和自然环境做出客观的 评估,遇到问题时要及时上报、解决,沉着应对。有关单位也要 充分重视现代信息技术以及勘查设备的资金投入,为研究人员 提供一个良好的工作环境,进一步提升水文勘查工作的准确性。 同时, 还要加强水文地质报告以及图鉴的编制工作, 根据勘查目 的以及要求, 确定不同文件编制的数量以及内容, 保证后期作业人员能够直观清晰地看出相关资料。
3.3.3 加大科研人员培训力度
工作人员的勘查技术也是影响矿山地质勘查工作中水文地 质勘查的重要因素,为提高勘查数据整体的质量以及技术水平, 还应从加大科研人员培训力度的角度,解决现存技术问题。首 先,勘查人员必须具备相应的岗位资质证明, 禁止出现无证上岗 的情况。其次,注重理论知识与实践工作的协同发展,通过集中 培训或外派学习的方式, 提高勘查人员的理论知识基础, 以便在 实际工作中对收集到的资料进行有效分析。最后, 加强勘查人员 的实地勘查作业,通过不同勘探形式,进行取样,在实验室做好 分析与记录, 形成系统性的资料。
3.3.4 创新工程勘查技术手段
创新是行业发展的不竭动力,在注重日常基础工作的同时, 更应不断创新工程勘查的技术并丰富勘查的手段,通过调整水 文勘查工作机制, 进一步优化矿山地质勘查整体工作水平。基于 当前我国信息化科学技术的不断发展,水文地质工作应充分利 用互联网以及信息化技术来实现信息共享, 提升工作的效率。可 通过搭建网络信息一体化勘查平台的方式,将收集到的数据进 行归类和上传与其他人员形成一个作业的整体,加强工作之间 的衔接性。
4 结语
综上所述,水文地质的勘查测量工作是矿山地质勘查中的 重点, 也是影响整体矿山工程质量的一大变量, 在勘查时一是要 充分重视此项工作, 二是要使用现代化的勘查技术, 保证勘查结 果的准确性, 提高矿山工程技术结构的整体安全性、稳定性与耐 腐蚀性,为实现高标准、高质量的矿山水文勘查工作不断努力, 以此提升我国的工业生产力。
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