礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測技術(shù)應(yīng)用研究

李凱舟，宋春暉

水工環(huán)地質(zhì)勘測是地質(zhì)勘探中較為重要的組成部分，包括工程、水文、環(huán)境這三方面勘測工作，目的是為地質(zhì)勘探提供更多支持，保證勘探作業(yè)的順利進(jìn)行。做好水工環(huán)地質(zhì)勘測對于后續(xù)工作開展起到了重要的推動作用，但該工作在落實(shí)中因?yàn)榇嬖诘挠绊懸蛩乇姸啵枰归_綜合分析和考量，以保障勘測結(jié)果的有效性，避免意外問題的發(fā)生。

1 水工環(huán)地質(zhì)的內(nèi)涵

水工環(huán)地質(zhì)包括地下水資源、工程建設(shè)及自然環(huán)境地質(zhì)這三方面內(nèi)容，對其進(jìn)行調(diào)查評估可獲取更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)資料，為地質(zhì)勘探工作的開展提供推動力。同時，也可實(shí)現(xiàn)該地區(qū)資源的科學(xué)利用。水工環(huán)地質(zhì)勘測工作的落實(shí)，可以為當(dāng)前存在的資源浪費(fèi)及環(huán)境污染治理提供指導(dǎo)。目前水工環(huán)地質(zhì)勘測工作已經(jīng)逐漸趨于成熟和穩(wěn)定，相應(yīng)的，作業(yè)體系也較為完善，經(jīng)驗(yàn)更加豐富，整體運(yùn)行效果更佳。在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，自然及經(jīng)濟(jì)一體化模式的要求下，開展水工環(huán)地質(zhì)勘測工作，創(chuàng)新了工作模式和理念，對于當(dāng)前存在的發(fā)展矛盾起到了緩解作用，并為各項(xiàng)災(zāi)害防控、信息數(shù)據(jù)收集和整理工作提供了重要的幫助。

2 推動水工環(huán)地質(zhì)勘測發(fā)展的驅(qū)動力

2.1 能源需求量明顯上升

2.2 城市化建設(shè)速度加快

社會經(jīng)濟(jì)形勢的轉(zhuǎn)變，人口流動的日益頻繁，使城市化建設(shè)進(jìn)程不斷加快，這也推動了水工環(huán)地質(zhì)勘測技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，因?yàn)橄嚓P(guān)要求有所提高，所以若想保障工程建設(shè)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)生態(tài)和自然環(huán)境的保護(hù)和規(guī)劃，就需要加大對水工環(huán)地質(zhì)勘測的重視力度，做到合理規(guī)劃，選擇有效的技術(shù)手段，確保勘測結(jié)果的準(zhǔn)確性，以此為后續(xù)工作提供保障。另外，對于人口密集度較高的城市來說，因受到工業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)活動、人們生活等因素的影響，產(chǎn)生的能源和資源消耗量也在不斷提升，對自然生態(tài)環(huán)境的破壞加劇，這不利于后續(xù)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的達(dá)成，所以需要做好水工環(huán)地質(zhì)勘測工作，以獲取精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)資料，注重開發(fā)和規(guī)劃。

3 水工環(huán)地質(zhì)勘測中存在的問題

3.1 政策影響

在礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測中，因受到現(xiàn)有政策措施的影響，將礦山內(nèi)礦石數(shù)量、質(zhì)量、種類等信息的了解作為主要內(nèi)容，忽略了水工環(huán)地質(zhì)勘測的重要性，導(dǎo)致實(shí)際工作落實(shí)中受到了諸多的阻礙和制約，削弱了后續(xù)工作的有效性。在資源和儲量的基本要求下，地質(zhì)勘測投資方為盡可能地降低勘查投入，忽略了礦床的開采規(guī)模，導(dǎo)致礦山設(shè)計(jì)與地質(zhì)勘查之間的矛盾日漸突出，這一政策方面的失誤顯然給地質(zhì)找礦帶來了安全隱患。

3.2 人員影響

在礦山開發(fā)利用過程中，地質(zhì)勘測人員將重點(diǎn)放在開發(fā)速度的提升上，忽略了礦床、礦山的具體情況，過度濫采情況屢屢發(fā)生，破壞了礦山原有的結(jié)構(gòu)和功能，這既違背了礦山勘測的基本規(guī)律和要求，又會增加作業(yè)中安全隱患出現(xiàn)的風(fēng)險，降低工程整體的安全性。另外，在礦山開發(fā)中，部分投資人堅(jiān)持以采代探的原則要求，盲目開展勘測工作，私自調(diào)整探查周期，對于礦山的實(shí)際情況及資源分布特征了解不夠全面，再加上作業(yè)人員自身經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐能力不足，實(shí)際作業(yè)中經(jīng)常會出現(xiàn)資源過度開采或浪費(fèi)現(xiàn)象，加劇損耗，進(jìn)而降低了水工環(huán)地質(zhì)勘測質(zhì)量，阻礙了地質(zhì)勘探的長遠(yuǎn)發(fā)展。

3.3 技術(shù)影響

目前，水工環(huán)地質(zhì)勘測工作還在沿用傳統(tǒng)的勘測方式和方法，技術(shù)創(chuàng)新速度較慢，對于先進(jìn)技術(shù)的利用率不高。雖然我國有加大對水工環(huán)地質(zhì)勘測的重視力度，逐漸增加了研究內(nèi)容，并作出相應(yīng)改變，但其服務(wù)對象仍然以地質(zhì)勘測為主，仍需要較為先進(jìn)的技術(shù)作為支撐，以確保工作的有序落實(shí)，保障最終結(jié)果的科學(xué)有效。但就目前情況來看，不管是在實(shí)驗(yàn)操作還是在野外環(huán)境勘測中，都存在著設(shè)備技術(shù)支撐不足的情況，技術(shù)因素沒有從根本上得到落實(shí)，這顯然極大的降低了地質(zhì)勘測水平，而這也是現(xiàn)階段水工環(huán)地質(zhì)勘測亟需解決的主要問題，并與長期工作方法的守舊存在必然的因果關(guān)系。

4 水工環(huán)地質(zhì)勘測新技術(shù)及其應(yīng)用

4.1 GPS技術(shù)應(yīng)用

礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測工作中，需要先完成勘測點(diǎn)的精準(zhǔn)定位，以保證信號接收和發(fā)送的及時性，準(zhǔn)確獲取的信息數(shù)據(jù)，保證勘測工作的有效落實(shí)。GPS技術(shù)在其中的應(yīng)用，能夠借助全球定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)點(diǎn)的精準(zhǔn)定位，改善信號接受和傳輸質(zhì)量。GPS技術(shù)的應(yīng)用原理為：利用4顆衛(wèi)星對地面基準(zhǔn)點(diǎn)信號接收裝置的位置加以合理設(shè)定，通過信號探測回路的運(yùn)行對衛(wèi)星信號實(shí)行接收和處理，之后再利用無線電通信設(shè)備將接收到的信號轉(zhuǎn)化成無線信號，并傳輸?shù)街付ㄔO(shè)備端口內(nèi)，了解勘測數(shù)據(jù)情況，之后再結(jié)合基準(zhǔn)點(diǎn)內(nèi)橫縱向向量的核算以及信號信息開展分析和探討，確定最終參數(shù)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確了解勘測部位所在位置及具體情況。GPS技術(shù)的應(yīng)用可以有效改善系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，確保信號收集和傳輸效率，幫助勘測人員更加明確地了解地區(qū)水工環(huán)地質(zhì)具體情況，分析其中存在的關(guān)系特點(diǎn)，以此為后續(xù)工作的順利開展提供有效依據(jù)。圖1即為GPS技術(shù)應(yīng)用原理圖。

圖1 GPS技術(shù)應(yīng)用原理

GPS技術(shù)在水工環(huán)地質(zhì)勘測中的科學(xué)應(yīng)用，能夠加強(qiáng)勘測坐標(biāo)及基準(zhǔn)點(diǎn)位置設(shè)置的精準(zhǔn)性，確保勘測數(shù)據(jù)接收的可靠性和高效性，而根據(jù)這些資料內(nèi)容也可明確了解區(qū)域?qū)嶋H環(huán)境變化特征及存在的地質(zhì)災(zāi)害問題，進(jìn)而給出良好的解決方案和措施。如野外調(diào)查并分析泉點(diǎn)過程，應(yīng)用GPS技術(shù)能夠全面調(diào)查泉點(diǎn)位置及地形地貌等特征，同時在分析水體問題的情況下，確定泉水氣味和顏色等參數(shù)，借此對地表水和泉水之間的關(guān)系加以了解，以此為后續(xù)各項(xiàng)工作的開展提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。

4.2 RS技術(shù)及應(yīng)用

RS技術(shù)在礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測中的應(yīng)用能夠?qū)Φ匚锬繕?biāo)反射的電磁輻射信號予以及時接收和了解，之后再應(yīng)用人造衛(wèi)星等設(shè)備，對這些信號加以轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)變成通俗易懂的數(shù)據(jù)資料，進(jìn)而對勘測地區(qū)的資源、環(huán)境加以科學(xué)分析和掌握，推動后續(xù)發(fā)展及建設(shè)工作的順利進(jìn)行。RS技術(shù)在應(yīng)用過程中，合理利用物體光譜原理，即任何物體都存在著接受、反射、輻射等功能，只是反射光纖長短、強(qiáng)弱不同，通過這些差異性的變化，能夠更加深入地了解物體的實(shí)際情況，開展科學(xué)規(guī)劃作業(yè)。礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測中即可借助這一特征的凸顯，對勘測地區(qū)內(nèi)物體種類、含量等予以詳細(xì)了解，通過差異性變化給出完整的勘測報告，以最終完成地質(zhì)勘探作業(yè)。

再者，RS技術(shù)在礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測中的應(yīng)用可更加全面地了解自然災(zāi)害發(fā)生率，判斷災(zāi)害出現(xiàn)的時間范圍，進(jìn)而做好提前預(yù)防和控制，減少損失的形成。現(xiàn)如今，該技術(shù)在不斷升級，從單一波段探測角度應(yīng)用的遙感技術(shù)，已經(jīng)逐漸發(fā)展為多元遙感探測。在園林建設(shè)及環(huán)境保護(hù)勘測工作中應(yīng)用遙感技術(shù)，能將大量數(shù)據(jù)提供給相關(guān)人員，為合理種植樹木提供有力的保障，保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境。

冰面消失對海洋生態(tài)系統(tǒng)也將帶來巨變。海洋浮游植物是所有海洋生物賴以生存的食物鏈的基礎(chǔ)和重要環(huán)節(jié)，在此之前人們一直認(rèn)為北冰洋海區(qū)的浮游植物只有在夏季冰面融化之后才會生長繁殖，而現(xiàn)在科學(xué)家們認(rèn)識到，由于全球變暖導(dǎo)致海冰冰層變薄，原本不透光的冰層已經(jīng)開始變得可以通過光線，這一變化造就了這里海水中浮游植物的生長，這會對北冰洋食物鏈上的高級海洋生物帶來影響。

4.3 GPR技術(shù)及應(yīng)用

GPR技術(shù)即探地雷達(dá)技術(shù)，其在礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測中的應(yīng)用主要是通過對寬帶高頻時域電磁脈沖波的掌握，來判斷勘測區(qū)域的具體情況，進(jìn)而給出完善勘測報告的一種方式。在實(shí)際應(yīng)用中，要求脈沖波控制在10～1000兆赫茲內(nèi)，借助脈沖波的反射效果對目標(biāo)予以精準(zhǔn)探查，之后運(yùn)用地質(zhì)雷達(dá)設(shè)備，對脈沖波進(jìn)行收集、分析和處理，深入探測內(nèi)部具體情況，從而獲取精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)資料。GPR技術(shù)在礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測中的應(yīng)用原理為：利用高頻電磁脈沖波對地下目標(biāo)物實(shí)行勘測，在遇到障礙物的過程中會存在明顯的反射信號，且障礙物不同，反射信號變化特征不同。通過對這些信號的接收和處理，能夠更加深入地了解和掌握地下目標(biāo)物的實(shí)際情況及具備的特征，最終獲取精準(zhǔn)勘測數(shù)據(jù)。圖2為GPR技術(shù)原理圖。

圖2 GPR技術(shù)原理

GPR技術(shù)在礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測中的應(yīng)用，可以獲取近距離內(nèi)的全部數(shù)據(jù)，且該技術(shù)自身具備的較高分辨率和高精度畫面為勘測人員工作的開展提供了更多的幫助和支持。探地雷達(dá)技術(shù)的顯著優(yōu)勢體現(xiàn)在高分辨率及操作簡單等方面，因而該技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛。該技術(shù)能采取自動化方式來處理各項(xiàng)數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)處理效率和準(zhǔn)確性得到有效提升。

4.4 RTK技術(shù)及應(yīng)用

RTK技術(shù)為載波相位差分技術(shù)，在應(yīng)用中主要是借助對位置、位距、相位差分的了解和掌握來判斷勘測目標(biāo)實(shí)際情況的。同時，該技術(shù)有理想的糾偏功能，提高了定位精準(zhǔn)度，增強(qiáng)了勘測結(jié)果的準(zhǔn)確性。具體來說，RTK技術(shù)原理為：在基準(zhǔn)點(diǎn)和流動點(diǎn)上分別進(jìn)行信號接收裝置的安裝，通過兩處設(shè)備的共同運(yùn)作，對衛(wèi)星發(fā)射信號予以接受和處理，從對信號觀測值的觀察和對比分析中，得出最終差分改正值，將差分改正值利用無線信號傳輸?shù)搅鲃狱c(diǎn)上，以此對流動點(diǎn)實(shí)時位置予以準(zhǔn)確判斷。

礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測中RTK技術(shù)的科學(xué)運(yùn)用，合理利用衛(wèi)星信號關(guān)系對各項(xiàng)數(shù)據(jù)予以準(zhǔn)確掌握和了解，有效降低勘測中誤差生成，避免外界不良因素對其帶來的干擾和影響，加強(qiáng)勘測結(jié)果的準(zhǔn)確性。RTK技術(shù)的具體應(yīng)用過程中，通常需要對不同基地加以利用，借此對流動點(diǎn)實(shí)行拓展，從而合理發(fā)揮各種設(shè)備的功能作用，使設(shè)備有效聯(lián)系到附近衛(wèi)星設(shè)備，對比已知及已接收的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，保證信息誤差的有效消除。現(xiàn)階段，該技術(shù)多被應(yīng)用在礦山內(nèi)環(huán)境污染及地質(zhì)災(zāi)害的勘察工作中，效果較為明顯。

4.5 TEM技術(shù)及應(yīng)用

TEM技術(shù)為瞬變電磁技術(shù)的縮寫，該技術(shù)以間斷性方式利用信號發(fā)射裝置完成信號的接收和轉(zhuǎn)化，有效開展勘測活動。作業(yè)原理為：將脈沖電磁波發(fā)送到地下環(huán)境中，利用電磁波反饋的間隙性信號特征，開展二次渦流場的構(gòu)建工作，判斷渦流場內(nèi)的情況，找出其中存在的差異性，之后再對這些差異性實(shí)行細(xì)致分析，了解地質(zhì)環(huán)境的具體特征，對礦山內(nèi)資源分布及種類實(shí)行細(xì)致探討。該技術(shù)早期多被應(yīng)用在航空探索作業(yè)中，之后因?yàn)槠洫?dú)特性能逐漸被應(yīng)用到礦山金屬探測上，用以準(zhǔn)確了解礦山物質(zhì)種類和含量。

此外，該技術(shù)還能夠?qū)ΦV山內(nèi)水文地質(zhì)予以詳細(xì)勘測和了解，對可能出現(xiàn)的自然災(zāi)害加以提前了解和掌握，做到提前預(yù)防，將災(zāi)害損失降到最低。水工環(huán)地質(zhì)勘測中應(yīng)用TEM技術(shù)，應(yīng)注意適當(dāng)延長發(fā)射時間，有效減少自然磁場產(chǎn)生的干擾，逐步增強(qiáng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。該技術(shù)應(yīng)用過程中體現(xiàn)出來的顯著特征還包括比較穩(wěn)定這一方面，應(yīng)用于復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中時，能使勘測質(zhì)量和勘測效率大幅提升，防止出錯。

5 礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測要點(diǎn)

5.1 強(qiáng)化礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測環(huán)境管理質(zhì)量

新時代下，礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測工作的責(zé)任和義務(wù)也得到了一定程度的創(chuàng)新和優(yōu)化，相關(guān)部門對該項(xiàng)工作的質(zhì)量要求在不斷提升，且隨著生態(tài)平衡及可持續(xù)發(fā)展理念的影響，對礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測的要求也越來越嚴(yán)格。現(xiàn)階段的礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測工作除要做好新形勢轉(zhuǎn)變及理念的更新外，還應(yīng)該加大創(chuàng)新力度，不斷提高勘測技術(shù)水平，加強(qiáng)環(huán)境管理的有效性，以此保障地質(zhì)勘探工作的有效落實(shí)。

5.2 明確工作標(biāo)準(zhǔn)

如今，社會對能源、資源的消耗量也在不斷加大，針對該種情況，如果不采取相應(yīng)的措施，人們的生產(chǎn)、生活將會受到較大程度的威脅和影響。在城市化建設(shè)進(jìn)程持續(xù)深入的當(dāng)下，自然和生態(tài)失衡現(xiàn)象日益嚴(yán)重，水文地質(zhì)存在的問題不斷增多。相關(guān)部門需要采取相應(yīng)措施防治水文地質(zhì)問題，提高水工環(huán)地質(zhì)勘測標(biāo)準(zhǔn)，以加強(qiáng)該方面管理工作為主要內(nèi)容，通過有效的調(diào)查與集中建設(shè)，推動可持續(xù)發(fā)展理念的逐步滲透，切實(shí)的保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

5.3 構(gòu)建專業(yè)勘測隊(duì)伍

礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測工作能夠順利開展，與人才儲備的充足性有直接關(guān)系，只有構(gòu)建專業(yè)性強(qiáng)的勘測團(tuán)隊(duì)，提高人員的專業(yè)技能，方可推動礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測的順利進(jìn)行，及時解決存在的各類問題，創(chuàng)新勘測技術(shù)，優(yōu)化勘探質(zhì)量，最終為建設(shè)發(fā)展提供有效的支持和幫助。為此，應(yīng)定期開展人才培訓(xùn)，做好實(shí)踐教育工作，保證工作落實(shí)的專業(yè)性，同時還要為勘測人員提供交流、進(jìn)修的機(jī)會，豐富人才自身經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)化其綜合素質(zhì)與能力，規(guī)范其工作行為，從而提高勘測作業(yè)質(zhì)量。同樣重要的是，激發(fā)人才創(chuàng)新意識，根據(jù)目前實(shí)際情況開展創(chuàng)新優(yōu)化活動。以專業(yè)的設(shè)備配比推動勘測工作的有效開展。對人員掌握的專業(yè)知識予以審核，鼓勵其付諸實(shí)踐，從而優(yōu)化勘測技術(shù)人員的理論水平與技能。

5.4 注重全面監(jiān)督和把控

對礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測工作理念實(shí)行優(yōu)化和調(diào)整，科學(xué)布局并保證全面性、合理性。了解新時期的作業(yè)特點(diǎn)，針對礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測工作，給出針對性的管理措施和方案，從而提高勘測質(zhì)量，推動建設(shè)活動的順利進(jìn)行。另外，加大監(jiān)督管控力度，明確每個環(huán)節(jié)作業(yè)要求和要點(diǎn)，進(jìn)行綜合分析和研究，推進(jìn)礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測的穩(wěn)定發(fā)展。

新形勢下，礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測工作效率和質(zhì)量得到提高，落實(shí)標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化作業(yè)要求，對于地質(zhì)勘探行業(yè)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)效益增長有著非常重要的作用和意義，這也為資源、能源的科學(xué)利用提供了有力的保障。除此之外，還要以戰(zhàn)略發(fā)展眼光看待水工環(huán)地質(zhì)勘測工作，將生態(tài)平衡和地質(zhì)環(huán)境作為日常工作開展的主要目標(biāo)，并對其展開全面探測與分析，通過對工作現(xiàn)狀的深度掌握與綜合性評價，確保全面部署工作高度貫徹落實(shí)的到每個作業(yè)環(huán)節(jié)中。

5.5 技術(shù)及方法創(chuàng)新

礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測技術(shù)及方法的創(chuàng)新優(yōu)化是提高工作效率的關(guān)鍵手段。在技術(shù)和方法創(chuàng)新上，作業(yè)人員需要對地質(zhì)情況展開綜合分析，結(jié)合實(shí)際情況開展創(chuàng)新和改良，為礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測提供更多可靠的技術(shù)支持，強(qiáng)化勘測工作整體效果，為開發(fā)建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)的保障。如可應(yīng)用遙感技術(shù)開展礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測工作，并建立完善的模型結(jié)構(gòu)，以定量和定性評價的方式，對模型數(shù)據(jù)實(shí)行科學(xué)轉(zhuǎn)換，注重綜合利用，以此對礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測進(jìn)行管理和控制，加快信息數(shù)據(jù)收集和轉(zhuǎn)換速度，準(zhǔn)確了解被測目標(biāo)的具體情況。技術(shù)和方法的創(chuàng)新對于礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測有著非常重要的作用和意義，可以打破以往技術(shù)局限性帶來的束縛，確保工作質(zhì)量，提高數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度。

6 結(jié)語

綜上所述，礦山水工環(huán)地質(zhì)勘測是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的工作，要求專業(yè)人員要做到科學(xué)分析和探討，并給出合理的措施，注重相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新和優(yōu)化，做到全面監(jiān)督和把控，構(gòu)建專業(yè)的勘察隊(duì)伍，以此全面改進(jìn)勘測工作質(zhì)量，獲取精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)資源的科學(xué)開發(fā)和利用。