礦山水文地質(zhì)勘查的深部地質(zhì)勘探技術(shù)研究

毛海龍

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

近年來，我國的礦山產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，國家對礦山水文地質(zhì)勘查工作越來越重視，地質(zhì)勘探技術(shù)也在不斷創(chuàng)新和加速發(fā)展，水文地質(zhì)勘探技術(shù)在一定程度上促進礦山產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[1]。首先，對礦山水文地質(zhì)勘查的深部地質(zhì)勘探技術(shù)不僅能夠讓工作人員了解當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)狀況，還能夠?qū)Φ屯莸貐^(qū)的涌水情況進行預(yù)測并提前采取有效防范措施，避免不必要的意外事故發(fā)生；其次，做好地質(zhì)勘查工作可以避免在礦物開采過程中突發(fā)狀況的發(fā)生，并根據(jù)突發(fā)狀況擬寫解決方案、做出合理的防預(yù)措施；當(dāng)然，深部地質(zhì)勘探技術(shù)能為設(shè)計人員提供真實可靠的數(shù)據(jù)，從而設(shè)計出一套給排水方案。設(shè)計人員通過地質(zhì)勘探結(jié)果能夠設(shè)計出一套完美而合理的給排水方案，利用低洼處的礦坑水達(dá)到降低成本的目的。礦山水文地質(zhì)勘探工作不僅能夠檢測礦區(qū)設(shè)施是否完善和安全，還能提高礦區(qū)產(chǎn)量、提升工作效率、保證開采質(zhì)量、降低不必要的礦山事故發(fā)生幾率。國家應(yīng)該大力宣傳水文地質(zhì)勘探技術(shù)，讓礦山企業(yè)意識到水文地質(zhì)勘查工作的重要性，必須經(jīng)常對地質(zhì)勘探人員進行技術(shù)培訓(xùn)，提高技術(shù)人員的專業(yè)素質(zhì)，不斷改進和創(chuàng)新地質(zhì)勘探技術(shù)，推動礦山行業(yè)在國際發(fā)展中的良好地位。

1 深部地質(zhì)勘探技術(shù)設(shè)計

深部地質(zhì)勘探工作在礦山開采過程中是非常重要的，但是由于社會的種種因素導(dǎo)致我國地質(zhì)勘探技術(shù)比較落后[2]，第一，中國的地質(zhì)勘探技術(shù)與發(fā)達(dá)國家相比差距較大，發(fā)展速度完全跟不上國外礦山產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度[3]。在計劃經(jīng)濟初級階段，針對礦山水文地質(zhì)勘探工作，國家都有特定部門的高技術(shù)水平人員來負(fù)責(zé)指導(dǎo)，經(jīng)過改革開放時期，礦山行業(yè)的發(fā)展越來越快，勘探部門出現(xiàn)設(shè)計人員供不應(yīng)求、技術(shù)有待提高的現(xiàn)象，導(dǎo)致在開采礦山過程中為了節(jié)省開支省略了礦山水文地質(zhì)勘探工作，使地質(zhì)勘探工作出現(xiàn)了暫停的狀態(tài)。另外，礦山產(chǎn)業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)了違背時代發(fā)展的情況，這一情況的發(fā)生不僅會導(dǎo)致礦山開采的速度變慢、效率變低、質(zhì)量變差等，還會導(dǎo)致礦山水文地質(zhì)勘探技術(shù)得不到更好的發(fā)展。第二，礦山企業(yè)家缺乏對礦山水文地質(zhì)勘探工作的認(rèn)識。礦山水文地質(zhì)勘探工作是作為礦山開采工作的重中之重，有利于礦山產(chǎn)業(yè)的開發(fā)和企業(yè)的安全生產(chǎn)，但是水文地質(zhì)勘探工作對很多礦山企業(yè)家并沒有受到重視，工作人員沒有端正自己的工作態(tài)度，企業(yè)也沒有為勘探工作提供人力、物力和財力上的支持，甚至減少勘探內(nèi)容從而降低開采成本，這些因素都違背了礦山企業(yè)家的預(yù)期值。礦山管理人員輕視礦山勘探工作，在開采過程中只進行了簡單基礎(chǔ)的勘探工作，并沒有仔細(xì)進行深入勘探，導(dǎo)致很多礦山出現(xiàn)安全問題。第三，加大礦山開采深度導(dǎo)致礦山水文地質(zhì)勘探難度增加，導(dǎo)致礦山水文地質(zhì)越來越復(fù)雜，在國有礦山企業(yè)中，復(fù)雜的水文地質(zhì)條件占28%，簡單的水文地質(zhì)條件占36%（見圖1），但是由于我國勘探技術(shù)比較落后，在礦山企業(yè)的發(fā)展中不斷的遇到新問題，致使礦山水文地質(zhì)勘探工作難上加難[4]。除此之外，一些給排水設(shè)計人員在工作中經(jīng)常遇到技術(shù)方面的難題，這些問題的出現(xiàn)需要資歷深、水平高的技術(shù)人員來解決。另外，開采深度加大導(dǎo)致水害事故不斷發(fā)生，瓦斯事故現(xiàn)已成為礦山產(chǎn)業(yè)的“殺手”之一。有關(guān)部門的工作人員要根據(jù)不同問題采取有效措施來解決，從而推動礦山產(chǎn)業(yè)的繼續(xù)前行，滿足其發(fā)展需求。第四，礦山水環(huán)境問題嚴(yán)重。礦山每天的開采工作和工作人員的生活用水增加了礦山開采的成本，導(dǎo)致礦山附近的水文地質(zhì)環(huán)境遭到污染，地下水位下降、潛水層干枯和地面塌陷等一系列問題導(dǎo)致水資源短缺，使得原本水資源就缺少的礦山區(qū)“雪上加霜”，因此，水環(huán)境問題制約著礦山產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

圖1 我國礦產(chǎn)水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度圖

1.1 設(shè)定RQD指數(shù)

通過RQD指數(shù)來比較深部地質(zhì)勘探技術(shù)與原始地質(zhì)勘探技術(shù)的區(qū)別，RQD指數(shù)是一種衡量巖體質(zhì)量的指標(biāo)，也是巖體分類和評價的重要指標(biāo)，RQD指數(shù)是以單位鉆孔長度中大于10cm巖的巖芯所占的比例，劃分巖體質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 按RQD劃分巖體質(zhì)量

1.2 計算RQD指數(shù)

在礦山水文地質(zhì)勘查過程中，努力做好深度勘探工作才能擴大礦山的資源存儲量，為了順利進行礦山深度地質(zhì)勘探工作，需要不斷擴大礦山的開采范圍，同時采用先進的勘探技術(shù)，從而降低成本，提高效率，RQD指數(shù)計算公式如下:

通過上述公式可以得到巖石的RQD指數(shù)，再結(jié)合巖體的風(fēng)化程度來研究深部勘探技術(shù)的優(yōu)勢。

1.3 確定巖體風(fēng)化程度

巖體的風(fēng)化程度對勘探技術(shù)也有一定影響，對于輕微風(fēng)化的巖石來講，具有鮮明的顏色，敲打聲清脆透亮，很難被擊碎，碎片的邊緣很鋒利，幾乎很難用手直接拔斷，用水浸泡過后形態(tài)也會保持不變；對于中度風(fēng)化的巖石，敲打的聲音不明顯，很容易就會被擊碎，碎片的邊緣是圓潤的，用手就會拔斷，用水浸泡后變軟，強度降低；重度風(fēng)化的巖石，敲打聲為啞音，輕輕敲打就會呈小碎塊，小碎塊用手一碰就會變成粉末，與水接觸就會變成泥狀團物。因此風(fēng)化程度越低，RQD指數(shù)越高，巖體質(zhì)量越好；風(fēng)化程度越高，RQD指數(shù)越低。巖體質(zhì)量越差，降低巖體風(fēng)化程度，能為深部勘探技術(shù)提供大力幫助。

1.4 實現(xiàn)多因素檢測

為了驗證深部勘探技術(shù)的實用性和可信度，通過不同因素對RQD指數(shù)的影響進行檢測[5]。

首先，巖體結(jié)構(gòu)面對RQD指數(shù)有一定影響。巖體結(jié)構(gòu)面強度越大，巖體的強度越大，RQD指數(shù)越高，巖體的結(jié)構(gòu)面往往會出現(xiàn)變形，在巖體的發(fā)育過程中會出現(xiàn)斷層、裂痕和節(jié)理等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象都在不同程度上影響著巖體的穩(wěn)定性，因此，通過增大巖體結(jié)構(gòu)面強度來提高RQD指數(shù)，實現(xiàn)深部地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展。其次，地下水特征也影響著深部勘探技術(shù)的發(fā)展。在實際水文地質(zhì)勘探工作中，很容易忽略地下水特征對勘探工作的順利進行，地下水環(huán)境好，巖體的性質(zhì)就好，RQD指數(shù)越高。在礦山水文地質(zhì)勘查工作中，要隨時發(fā)現(xiàn)影響勘查工作的種種因素，并及時解決和處理不利因素對地質(zhì)勘查工作的負(fù)面影響。

2 深部地質(zhì)勘探技術(shù)實驗

在礦區(qū)內(nèi)選取同一個水文地質(zhì)進行勘查，保證周圍環(huán)境穩(wěn)定，包括氣溫恒定、氣候標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)向一致等，實驗前測量當(dāng)前礦區(qū)的地下水位，在地下水位不影響實驗正常操作的情況下進行，在礦區(qū)內(nèi)選取10出實驗基地鉆孔，分別使用原始地質(zhì)勘探技術(shù)和深部地質(zhì)勘探技術(shù)鉆孔，鉆孔的深度要一致，并且都選用大于10cm的巖心累計長度，比較兩種技術(shù)的RQD指數(shù)，結(jié)果如表1所示。

表2 原始勘探技術(shù)和深部地質(zhì)勘探技術(shù)RQD指數(shù)表

表2結(jié)果表明，采用不同的勘探技術(shù)檢測的巖體質(zhì)量有很大差別，采用深部勘探技術(shù)勘查的巖體質(zhì)量明顯要好于原始勘探技術(shù)勘查的巖體質(zhì)量，因此，可以采用深部勘探技術(shù)來進行礦山水文地質(zhì)勘查工作。

3 結(jié)語

地質(zhì)勘探技術(shù)的研究對促進礦山開采技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。隨著當(dāng)今信息技術(shù)的快速發(fā)展，水文地質(zhì)勘探技術(shù)也在不斷完善，為礦山的安全生產(chǎn)做出巨大貢獻，尤其采用深部地質(zhì)勘探技術(shù)之后，水文地質(zhì)勘查的效率有了明顯提高[6]。雖然我國的水文地質(zhì)勘探技術(shù)已經(jīng)取得一番成就，但是距離國際水文地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展還存在一定差距，突破原有的水文地質(zhì)勘探技術(shù)，推廣采用深部地質(zhì)勘探技術(shù)來促進礦山企業(yè)的發(fā)展，希望本文的礦山水文地質(zhì)勘查的深部地質(zhì)勘探技術(shù)研究能讓我國礦山水文地質(zhì)勘查工作越來越完美。