礦山地質環境監測技術研究

孫建軍，格桑頓珠，田文

（西藏華泰龍礦業開發有限公司，西藏 拉薩 857000）

我國是礦業大國，擁有眾多礦山，且分布范圍廣，各地的地質情況也有所不同。與此同時我國對礦產的開發強度不斷增強，這些連接不斷的開采作業在為我國經濟做出貢獻的同時也增加了地質環境的壓力，導致很多礦山的地質環境問題日益突出，很多地區出現了地面下沉、地下水位下降等問題，而這些問題也會對生態環境產生負面影響。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[1]。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。

1 主要的地質環境問題

（1）資源方面。礦山開采的同時會產生很多固體垃圾，通過對這些垃圾進行檢測可以發現這些物質的組成相當復雜，成分中重金屬比重較大，一些還含有對人有害的物質。這些物質通常堆放在礦山露天環境里，不但妨礙了對礦山的地質勘查或野外作業，還有可能影響周邊的耕地、地下水或是森林地資源。此外，隨著開采的深入，廢氣物質越來越多，所占空間也逐漸增大，這些大大的增加了清理的難度和時間，而且一些有毒物質對資源環境的破壞很難修復。若是一些有毒物質滲入地下水，則會對周圍民眾的身體健康造成極其嚴重的損害。

（2）地質環境問題。礦山區最常見的地質環境問題一般為三種，一種是滑坡災害。引起滑坡災害的原因通常有兩個方面，一方面是由于對礦山的過度開采，導致當地的植被層遭到嚴重損壞，礦山表面土層失去固定作用，在暴雨等外力作用下產生的滑坡現象。另一方面是開采產生的固體垃圾放置堆，開采單位沒有對其進行嚴格的管理，對方位置隨意，在外力作用下極其容易坍塌，影響開采進程[2]。第二種是地表災害。礦山產生地表災害通常都是由于對礦山采用了井工倉儲式的挖掘方式的過度開采，改變了地下水的分布，影響了地層間的壓力平衡，導致地陷或者是地貌的改變，進而影響了礦山的正常開采。第三種是地表裂縫災害。導致這種災害的原因跟第二種相似，這種災害后果相當嚴重，裂縫可以大至數千米，并且這種災害是永久的不可逆轉的。同時，地表裂縫也會損害開采時使用的基礎設施，若地表裂縫過于嚴重會導致地表沉降，開采中斷。

2 檢測內容和方法

（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）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。

（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[3]。

（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。此外，遙感技術還可以對礦山的地質災害進行評估和預警，一旦出現如地表裂縫、塌陷、變形、泥石流等地質災害的情況，就可以通過遙感技術所采集的數據進行及時分析和研究，科學有效的劃分災害類型和等級，保證處理的及時性和有效性。同時可以綜合這些數據進行歸納總結，形成完善的礦山地質災害的評級標準或處理規則，進而保障開采過程的順利。

4 結語

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。