萍鄉(xiāng)市水工環(huán)地質(zhì)在礦山地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)中的應(yīng)用

曹員兵

（江西省地質(zhì)調(diào)查研究院，江西 南昌 330030）

當(dāng)前，水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查是避免和預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的最佳有段，在一個(gè)完整的地質(zhì)調(diào)查過程中，不僅包括初步設(shè)計(jì)、初步勘察，而且還包括技術(shù)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)。這些環(huán)節(jié)的設(shè)置都以具體地質(zhì)條件和可能或已發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害隨時(shí)調(diào)整和優(yōu)化，并逐層進(jìn)行勘探，以明確地質(zhì)災(zāi)害的特點(diǎn)和影響因素。

1 研究水利工程與環(huán)境地質(zhì)工作的意義

伴隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步發(fā)展，人們的生活水平顯著提高，環(huán)境保護(hù)越來越受到人們的重視和關(guān)注，為環(huán)境地質(zhì)技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。伴隨著社會(huì)日新月異的發(fā)展，水工環(huán)地質(zhì)工程需要積極改革創(chuàng)新，不斷豐富工作內(nèi)容，不斷推進(jìn)社會(huì)主義建設(shè)。在水工環(huán)地質(zhì)工程中，除了保護(hù)和利用水土資源外，還應(yīng)注意對(duì)周圍環(huán)境的影響。在社會(huì)發(fā)展中，要重視水利工程、環(huán)境地質(zhì)工程，將相關(guān)知識(shí)合理運(yùn)用到實(shí)踐中，從而更好地推動(dòng)社會(huì)發(fā)展。

2 常見地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)特征

萍鄉(xiāng)采煤始于宋代，近幾十年來，隨著煤炭工業(yè)的歲展，礦山增多，采掘徹模日益擴(kuò)大，礦山環(huán)境地質(zhì)問題日益突出，多處發(fā)生地面塌陷、開裂。沉陷以及大范圍地下水位下降，井泉于枯甚至地表溪流干枯等現(xiàn)象，影響城鄉(xiāng)建設(shè)。另外，城市規(guī)劃區(qū)個(gè)別地段抽取地下水也發(fā)生類似情況，更是城市規(guī)劃和建設(shè)中須要重視的問題。工作中，盡最大可能收集有關(guān)采煤和抽排地下水引起地質(zhì)災(zāi)害的資料。茲分過如下。

2.1 地震災(zāi)害

地殼頻繁運(yùn)用是地震災(zāi)害的主要原因，不僅破壞性強(qiáng)，而且地震預(yù)報(bào)難度大。盡管科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步發(fā)展，相關(guān)勘探技術(shù)水平持續(xù)提高，但準(zhǔn)確預(yù)報(bào)地震還存在一定困難，對(duì)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全影響很大，同時(shí)還是引發(fā)社會(huì)不和諧的關(guān)鍵因素。

2.2 地面塌陷、滑坡、泥石流等災(zāi)害

當(dāng)發(fā)生泥石流、滑坡和地面崩塌時(shí)，相應(yīng)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造將發(fā)生巨大變化。這種災(zāi)害主要是由松散、不緊實(shí)地質(zhì)引起的。此外，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程不斷加快，人們對(duì)自然資源的需求越來越強(qiáng)烈，引發(fā)了資源過度開采等一系列問題，甚至導(dǎo)致地面沉降、滑坡和泥石流等災(zāi)害，嚴(yán)重阻礙了我國經(jīng)濟(jì)長足發(fā)展。

2.3 地面塌陷

不合理的工程建設(shè)將嚴(yán)重破壞地質(zhì)構(gòu)造，從而誘發(fā)地面沉降問題，其危害性極大。但通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地質(zhì)構(gòu)造，可以更加準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)，從而結(jié)合實(shí)際情況提出有針對(duì)性的應(yīng)急預(yù)案。如果礦產(chǎn)資源開采中存在過度開采而不及時(shí)修復(fù)，地面沉降問題將繼續(xù)惡化。

2.4 地裂縫

區(qū)域性斷裂是地裂縫的主要形式，雖然其破壞力不及上述地質(zhì)災(zāi)害，但同樣會(huì)對(duì)社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行造成一定負(fù)面影響。地下水開采不夠合理，沒有根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)條件制定科學(xué)的開采方案，進(jìn)而嚴(yán)重破壞地質(zhì)構(gòu)造的穩(wěn)定性，是造成地裂縫的主要原因之一。

3 水利工程環(huán)境地質(zhì)勘查技術(shù)研究

3.1 GPS技術(shù)

GPS又稱為全球定位系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于水利工程環(huán)境地質(zhì)勘探。與人工勘測(cè)相比，GPS技術(shù)有效提高了勘探效率，大大降低了勘探難度。全球定位系統(tǒng)需要使用三顆衛(wèi)星進(jìn)行全球地質(zhì)勘探。在其應(yīng)用過程中，在被測(cè)區(qū)域設(shè)置無線信號(hào)傳輸裝置，在基準(zhǔn)站安裝GPS接收機(jī)接收衛(wèi)星發(fā)送的信號(hào)，接收機(jī)采集相關(guān)數(shù)據(jù)，通過信號(hào)仿真將其轉(zhuǎn)換成新的數(shù)字系統(tǒng)，基準(zhǔn)站可以給出所需的實(shí)際坐標(biāo)。

3.2 GPR技術(shù)

地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)縮寫成GPR技術(shù)，此技術(shù)利用電磁波傳輸數(shù)據(jù)信息。運(yùn)用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)時(shí)，需要在地面上架設(shè)一個(gè)發(fā)射天線，通過天線向地面發(fā)射電磁波，再利用聲納進(jìn)一步探測(cè)地下結(jié)構(gòu)。相對(duì)于GPS技術(shù)，GPR技術(shù)自動(dòng)化程度更高，圖像信息更加清楚，被廣泛用于地下覆蓋層厚度檢測(cè)和基巖地表起伏測(cè)量等領(lǐng)域。

3.3 RTK技術(shù)

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法即RTK技術(shù)，此技術(shù)不僅測(cè)量精度高，而且能夠達(dá)到厘米級(jí)，有效縮減了衛(wèi)星數(shù)據(jù)中載波相位誤差和殘余誤差。其工作原理是在基準(zhǔn)站內(nèi)設(shè)置接收設(shè)備，在移動(dòng)臺(tái)內(nèi)放置多個(gè)相同的接收設(shè)備，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星信號(hào)的同步接收。工作人員需要充分利用GPS技術(shù)比較分析這些同步信號(hào)，并將校正后的數(shù)據(jù)傳送到流動(dòng)基站，從而取得精準(zhǔn)的移動(dòng)基站位置。

4 常見的巖土工程地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)

4.1 滑坡防治技術(shù)

在防治巖土工程滑坡災(zāi)害時(shí)，必須始終堅(jiān)持預(yù)防為主、治理為輔的原則，實(shí)際生活中，能夠誘發(fā)滑坡災(zāi)害的因素很多，地方政府需要詳細(xì)分析具體環(huán)境，通過積極有效的措施加以防治。常見的滑坡防治技術(shù)有兩種：①切實(shí)增大山體滑坡巖土強(qiáng)度，提高邊坡承載力，降低滑坡承載力，從而降低邊坡的荷載重力，提高固邊坡的承載力。②妥善處理地下水活動(dòng)問題，避免滑坡災(zāi)害發(fā)生。當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)災(zāi)害部門需要詳細(xì)掌握和了解邊坡附近水文情況，及時(shí)排出易發(fā)生滑坡災(zāi)害的山體下地下水。同時(shí)，還要積極在滑坡易發(fā)地段修葺邊坡排水溝，及時(shí)排出地表水，避免地表水威脅邊坡安全。此外，還可以在邊坡邊界處設(shè)置截水溝，避免地表水流入滑坡危險(xiǎn)區(qū)，阻斷地表水。為了有效預(yù)防和降低巖土工程滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生概率，相關(guān)部門有必要在滑坡易發(fā)區(qū)組建綜合化降雨自動(dòng)監(jiān)測(cè)站。此監(jiān)測(cè)站不但可以智能采集降雨量相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)雨量長期固態(tài)存儲(chǔ)，而且還擁有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽瑫r(shí)能夠聯(lián)動(dòng)其他設(shè)備，可以被用在惡劣的野外環(huán)境或者年降雨量大的巖土工程地質(zhì)區(qū)。監(jiān)測(cè)站內(nèi)雨量傳感器能夠支持多種分辨率，具有三種通信方式，能借助GPRS/SMS/CDMA/北斗衛(wèi)星等通訊順利完成數(shù)據(jù)傳輸。指揮中心可以遠(yuǎn)程響應(yīng)命令并喚醒設(shè)備。當(dāng)監(jiān)控設(shè)備處于休眠狀態(tài)時(shí)，指揮中心能夠隨時(shí)喚醒監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

4.2 崩塌防治技術(shù)

崩塌災(zāi)害的防治相對(duì)于滑坡災(zāi)害防治技術(shù)較為簡單。陡峭邊坡一旦發(fā)生崩塌，通常是因裂縫和巖土結(jié)合后，活動(dòng)程度與現(xiàn)今地質(zhì)構(gòu)造不相匹配造成的，這種狀況是目前為止人為無法控制的。因此，在預(yù)防和治理崩塌災(zāi)害時(shí)，人們必須時(shí)刻關(guān)注斷裂帶，一方確定該地段屬于危險(xiǎn)地段，為了增強(qiáng)土體強(qiáng)度，工作人員通常采用掛網(wǎng)和錨桿噴護(hù)方式來加固土體和巖體，從而有效預(yù)防和治理現(xiàn)崩塌地質(zhì)災(zāi)害。在巖土工程和地質(zhì)災(zāi)害防治過程中，相關(guān)部門可以合理使用地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警軟件平臺(tái)，充分利用平臺(tái)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，綜合治理崩塌災(zāi)害。平臺(tái)的主要內(nèi)容分析如下：①電子地圖處理模塊能夠?yàn)閺V大群眾提供電子地圖整理過程的處理功能和加工功能。②及時(shí)了解和查詢顯示模塊，準(zhǔn)確分析監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害情況，有針對(duì)性地監(jiān)測(cè)和采集隱患點(diǎn)，并呈現(xiàn)實(shí)時(shí)查詢信息。③多參數(shù)綜合分析模塊可為地質(zhì)災(zāi)害提供多種經(jīng)驗(yàn)依據(jù)。④用戶管理模塊，此模塊主要用于查詢管理和修改用戶ID、密碼、登錄名的名稱等。⑤其中聯(lián)動(dòng)視圖模塊和單個(gè)數(shù)據(jù)查詢模塊都能獨(dú)立選擇設(shè)備類型和數(shù)據(jù)查詢時(shí)間段，平臺(tái)可實(shí)時(shí)顯示聯(lián)動(dòng)加密采集數(shù)據(jù)。⑥預(yù)警信息發(fā)布模塊可以以短信和語音通知的形式將預(yù)警信息及時(shí)發(fā)送至指定人員的手機(jī)上，或者直接發(fā)送到報(bào)警設(shè)備上。當(dāng)相關(guān)人員接收到預(yù)警通知后，會(huì)以最快的速度趕到崩塌災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)，并采取相應(yīng)的處理措施，減少災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失。

4.3 泥石流防治技術(shù)

泥石流地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)能夠通過排水溝或攔泥沙壩達(dá)到預(yù)防治理效果，合理設(shè)置排水溝，不但可以有效減緩泥石流流速，而且還能轉(zhuǎn)變泥石流流向。如果位于泥石流多發(fā)區(qū)，建議在該區(qū)修建攔沙壩，因?yàn)橐坏┌l(fā)生泥石流災(zāi)害，泥石流經(jīng)過該地區(qū)后，流速也會(huì)大大減小，從而將大顆粒砂石沉淀在攔沙壩上，從而降低泥石流帶來的傷害。攔泥沙壩修建完成后，還應(yīng)派遣工作人員及時(shí)加寬大壩河床，降低壩坡角度，這樣可以更好地控制泥石流流向壩槽中部，盡量降低災(zāi)害對(duì)邊坡侵蝕的影響。由于不同巖土工程區(qū)的地形存在差異，攔泥沙壩的施工材料和實(shí)際施工標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)有一定差別。通常情況下，重力壩和平板壩常被用作攔砂壩。

5 在地質(zhì)災(zāi)害防治工程中合理運(yùn)用水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)

5.1 加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

在地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中經(jīng)常用到水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查，經(jīng)過對(duì)水利工程環(huán)境的地質(zhì)勘探，能夠更加精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害帶來的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)警和預(yù)防具有積極作用價(jià)值，同時(shí)還為地質(zhì)災(zāi)害的治理提供了科學(xué)有利的依據(jù)，因此，勘探部門任務(wù)艱巨，必須要將災(zāi)區(qū)水工環(huán)勘察工作落實(shí)到實(shí)處，認(rèn)真調(diào)查災(zāi)區(qū)水文地質(zhì)變化，從而及時(shí)掌握和了解災(zāi)害發(fā)生后可能帶來的危害。

5.2 高度重視地質(zhì)環(huán)境勘查

一旦不幸發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，不僅會(huì)嚴(yán)重破壞建筑物，而且還會(huì)威脅到整個(gè)災(zāi)區(qū)生態(tài)環(huán)境。舉個(gè)簡單例子，地震可能改變地下水的流向，而泥石流和山體滑坡可能帶來堰塞湖等危害。因此，水工環(huán)地質(zhì)工作人工必須認(rèn)真勘查災(zāi)害區(qū)整體環(huán)境，做好細(xì)節(jié)勘察工作，不僅要開展水文地質(zhì)、工程地質(zhì)以及環(huán)境地質(zhì)勘查，而且還要積極探索人類活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境帶來的影響，并將其列入到影響地質(zhì)自害治理之內(nèi)，同時(shí)結(jié)合有關(guān)勘探成果，提出有效防止災(zāi)害防治的有效辦法。

5.3 切實(shí)增強(qiáng)水工環(huán)勘查結(jié)果的應(yīng)用

在確定礦山地質(zhì)災(zāi)害防治方案時(shí)，一定要參考水工環(huán)地質(zhì)勘查成果，因此，有關(guān)部門必須及時(shí)整理和運(yùn)用水工環(huán)地質(zhì)勘察結(jié)果，通過完善數(shù)據(jù)分析和轉(zhuǎn)換技術(shù)，將地質(zhì)勘探和水環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有利于礦山地質(zhì)災(zāi)害管理的有效數(shù)據(jù)。

5.4 切實(shí)增強(qiáng)基層勘探隊(duì)伍建設(shè)

眾所周知，相關(guān)工作人員是水工環(huán)勘查工作的主體，因此，勘探隊(duì)伍的整體素質(zhì)在一定程度上決定了到工作質(zhì)量。有關(guān)勘探部門必須高度重視勘探隊(duì)伍組建。首先，必須高度重視水利工程和環(huán)境保護(hù)的勘探工作，全面制定專業(yè)人才招聘培養(yǎng)計(jì)劃，使勘探單位擁有一支技術(shù)過硬的高水平隊(duì)伍。三是政府部門要加大對(duì)環(huán)保工作的投入，提高水利部日常工作的準(zhǔn)確性，切實(shí)增強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備的引進(jìn)，使工作人員及時(shí)了解和運(yùn)用新技術(shù)、新設(shè)備，通過各種途徑有效提高勘探人員的整體綜合素質(zhì)和勘探工作質(zhì)量。

5.5 地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)

在地質(zhì)災(zāi)害防治工程中，地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)能夠取得良好的應(yīng)用效果，從而有效提高地質(zhì)災(zāi)害防治效果。在水工環(huán)地質(zhì)勘察工作中，合力運(yùn)用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)可以保證勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，從而有效控制地質(zhì)災(zāi)害。在探地雷達(dá)技術(shù)中，電磁波主要用于地下傳播。如果電磁波遇到障礙物，它會(huì)返回地面，然后結(jié)合電磁波傳播狀態(tài)，科學(xué)合理分析地下結(jié)構(gòu)。在運(yùn)用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)時(shí)，其可操作性非常強(qiáng)，無需太多工作人員參與，而且獲得的數(shù)據(jù)信息相對(duì)非常準(zhǔn)確，這對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防具有積極作用影響。例如，對(duì)于常見的地質(zhì)災(zāi)害，地裂縫有很好的應(yīng)用效果，能有效預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害。

6 結(jié)語

綜上所述，巖土工程施工過程相對(duì)復(fù)雜，對(duì)施工進(jìn)度提出了嚴(yán)格要求。因此，有必要開展有針對(duì)性的地質(zhì)調(diào)查。施工人員應(yīng)全面掌握和了解地質(zhì)調(diào)查程序，確保調(diào)查結(jié)果的客觀性和可靠性，并為樁基方案的選擇提供強(qiáng)大的理論支持。在樁基施工中，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件的差異，科學(xué)界定樁基礎(chǔ)方案，合理協(xié)調(diào)施工方案和程序，確保源頭工程巖土工程質(zhì)量的穩(wěn)定性。