礦山地質環境監測技術研究

賈蕊蕊 楊智 薛夢菲

摘要：由于礦山地質環境監測項目復雜、任務艱巨，且開采過程當中會出現諸多問題，并且對礦山的地質環境保護也刻不容緩，所以應當重視各種監測技術的使用，尤其是新型技術，如遙感技術等。對礦山地質環境進行有效的監測，可以觀測、分析、預判、解決礦山開采留下的安全隱患，是制定礦山地區地質環境保護措施的數據依據。

關鍵詞：礦山地質環境;監測技術;應用

1礦山地質中主要的一些災害

1.1崩塌、滑坡災害

在礦山進行礦產資源開采的工作環境有兩種，一種是露天開采，一種是地下開采;這兩種開采環境中都有較大可能發生礦山的崩塌和滑坡，事實上，崩塌和滑坡地質災害是較為常見的地質災害。這兩種災害同樣會對礦山地質環境造成較大的破壞和影響，同時也會給企業還有社會帶來經濟上的損失和人身安全上的危害。這兩種開采環境雖然都會發生崩塌和滑坡災害，但是也有一定的區別。比如在災害發生區域方面，開采環境為露天開采的礦山區域發生崩塌和滑坡通常是在礦邊坡，而地下開采通常會發生崩塌。表皮剝離易發生泥石流，地下水位下降易發生氣降。

1.2礦山地下水位變化所引發的災害

在礦山地質災害之中，有著多種類型的地質災害，其中發生率最高的還是由于礦山地下水位變化導致的災害。除礦山地下水位變化所引發的災害具有較高的發生率之外，其的危害性相對而言還非常高。礦井在采倔工作前，往往不會馬上進入采掘平面進行采掘工作，在此之前會對礦井內的涌水量和突水量進行一個測量。然而即使做了測量，仍然可能對采掘工作的進行造成影響，因為在礦山地下，其的水位受多種方面影響，如大氣降水、裂隙水等，由此，礦井的涌水量以及突水量擁有突發性的特點，當礦山的地下水位發生變化時，會影響到對涌水量的測量和判斷。礦山井內發生潰沙涌泥的災害有多種因素影響，而礦山地下水位變化也能引發這種災害。

在采掘工作進行中可能會采掘到蓄水溶洞。溶洞內主要是由大量的水、石屑和泥沙積累形成，會快速地涌入到采掘工程平面。那么較多的泥沙和石屑會隨著一起進入，還會一同涌進一些沉積物，這些沉積物是由礦井存在的透水斷層和地裂縫造成的，這些沉積物最終會對礦井造成堵塞，除了進行開采的相關設備和機器會被淹沒，工作人員也會有生命危險，如此嚴重地危害到了采礦工作人員的生命安全，而且對礦山開采難度也有非常大的影響。如果是較為嚴重的情況，甚至可能會對礦山造成毀滅性的破壞，在很大程度上會對礦山的地質環境造成不利影響。

2檢測內容和方法

2.1地表水及井泉監測

監測對象包括礦區范圍內的河水、水質、泉、井等，監測項目為河水流量，泉流量以及井水位。礦山開采前就要對以上數據盡心測量，并將其作為基線數據，觀察分析開采過程中各種監測數據的變化規律及影響因素。

2.2地下水監測

礦山的開采不僅僅止于表面，對礦區內的地下水、地表水都會產生一定程度的影響。例如榆神府礦區對煤炭的高強度開采導致薩拉烏蘇組地下水位嚴重下降，最多部分超過15m，導致窟野河基流量減少、干涸，對周邊的生態環境產生了嚴重的影響，同時也影響了該地區的沙漠植被發育。對于不同的礦山其地質背景不同，需檢測的地下含水層也屬于不同的地質年代。因此，在檢測前要考察該地區的水文地質條件，確定地下水含水層，再通過建立含水層檢測系統和泉流量檢測系統，定期采取水樣進行分析化驗，檢測變化情況。從而能夠及早發現礦區里地下水嚴重受開采影響的區域，采取對應措施，保護含水層的地質結構、水位和水質的穩定。

2.3地面變形與地裂縫監測

礦山的開采往往會引發地面變形，礦產資源的儲層特征、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。對于地裂縫的監測通常與國家測量網相連，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設立一條監測線，監測線通常為直線，周期30天，通過每年一次的分析建立沉降標準。

2.4滑坡監測

對滑坡的監測可以分為兩種，一種是絕對監測法包括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測，其通常用來監測崩滑帶、裂縫、采空區等地質條件特殊的地帶，具體就是監測點位間的變化，即點位間的張開、下降、上升等現象。在設置監測網時要結合礦區的地質背景，由監測點和線組成一個三維立體的系統網絡。監測網常見的有十字型、任意型、多層型、方格型、放射型、對標型等。根據地質情況和礦區滑坡的規模、成因等選擇監測網型。

3遙感技術監測地質環境

運用遙感技術監測礦山地質環境，主要運用計算機建立一個針對礦山地質環境信息管理的數據庫信息系統。在開采前首先對礦山和周邊的地質環境進行勘查，采集所有相關數據后將這些信息錄入計算機數據處理管理系統中，進行更加細致的數據分析處理，進而評估。同時借由計算機網絡可以及時進行信息傳遞，實現數據共享。當礦山的地質環境發生變化時，數據管理系統的信息也會相應的發生變化。例如遙感監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情況。通過741和453波段組合強化TM和ETM的成像圖的色彩或對比度，便于識別泥石流發生的隱患區。SPOT5搭配上文所提的兩種成像可以更好的展現山體崩塌的邊界線。采用遙感技術對于塌陷區進行監測時，遙感成像可以清晰的顯示出塌陷區域的詳細情況，并且根據所含礦物無元素和塌陷深度的不同圖像會呈現出不同的特點。

4結束語

礦山的環境問題與礦藏的種類、開采方式以及地質背景等有著密切的關系。我國地域廣闊，地質條件復雜，各個礦山產生的地質環境問題也各有不同，若要及時發現這些問題，需要通過科學專業且系統的監測方能實現。只有對礦山地質環境進行有效監測，才能判斷礦山開發是否對地質環境產生負面影響。由于多種原因的限制，我國在礦山環境監測方面起步較晚，監測技術還不完善，本文對地質環境問題進行分析并對監測技術進行研究，為后期礦山環境管理、保護以及恢復的工作提供一定的基礎。

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（作者單位：河南省地質礦產勘查開發局第三地質勘查院（河南省金屬礦產深孔鉆探工程技術研究中心））