不同地質(zhì)條件下礦山常用水文地質(zhì)勘探技術(shù)手段

蔡義名

（新汶礦業(yè)集團(tuán)地質(zhì)勘探有限責(zé)任公司，山東 泰安 271200）

在礦山勘探過(guò)程中，水文地質(zhì)問(wèn)題對(duì)礦山地質(zhì)勘探、礦山資源的開(kāi)發(fā)，以及后續(xù)的運(yùn)輸有很大的影響，還影響著礦山勘探人員的人身安全和礦山勘探的后續(xù)結(jié)果，因此礦山的水文地質(zhì)問(wèn)題需要重視起來(lái)[1]。使用不正確的方法進(jìn)行礦山勘探可能加劇水文地質(zhì)破壞，引發(fā)自然災(zāi)害，因此，水文地質(zhì)與礦山勘探之間存在著微妙的聯(lián)系，應(yīng)引起重視，慎重對(duì)待[2]。礦山地質(zhì)勘查是保證礦山資源順利開(kāi)發(fā)的重要前提，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，需要關(guān)注不同地質(zhì)條件下的礦山水文地質(zhì)問(wèn)題，并提出相應(yīng)的解決方案，從而改善礦山地質(zhì)勘探的效率。

為增加調(diào)查數(shù)據(jù)的真實(shí)性，保證礦山水文地質(zhì)勘探的順利進(jìn)行，減少誤判的發(fā)生，需要積極改進(jìn)礦山地質(zhì)勘探技術(shù)，積極引進(jìn)遙感設(shè)備、電磁透視設(shè)備、流量設(shè)備等先進(jìn)設(shè)備[3]。這些先進(jìn)設(shè)備的使用，不僅有助于提高礦山水文地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，而且大大縮短了水文地質(zhì)的勘探時(shí)間，節(jié)省了時(shí)間和金錢(qián)，因此需要對(duì)礦山水文地質(zhì)勘探技術(shù)手段進(jìn)行研究。

1 礦山水文地質(zhì)勘探現(xiàn)狀

礦山的勘探受到多種因素影響，目前，我國(guó)由于工業(yè)發(fā)展速度加快，礦山勘探工作也在逐漸進(jìn)步，但由于我國(guó)地形復(fù)雜，礦山勘探技術(shù)難以得到進(jìn)步，還存在著一些問(wèn)題：

第一就是我國(guó)的礦山水文地質(zhì)勘探速度較低，發(fā)達(dá)國(guó)家的水文地質(zhì)勘探往往由各個(gè)分部門(mén)進(jìn)行，使用高新技術(shù)工具進(jìn)行勘探，因此勘探效率高，我國(guó)的地質(zhì)勘探通常由政府負(fù)責(zé)，因此影響了勘探的速度。但是隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，在改革開(kāi)放后，工業(yè)發(fā)展速度與日俱增，礦產(chǎn)資源也出現(xiàn)了供不應(yīng)求的狀況，面對(duì)這種狀況相關(guān)的采礦機(jī)構(gòu)不進(jìn)行地質(zhì)勘探就開(kāi)始盲目地開(kāi)采，嚴(yán)重破壞了礦山的生態(tài)環(huán)境，也影響礦山開(kāi)采的效率，阻礙了勘探技術(shù)的發(fā)展。

第二則是缺乏礦山勘探意識(shí)，部分采礦機(jī)構(gòu)為了節(jié)約礦山開(kāi)采的開(kāi)支，在礦山開(kāi)采之前不進(jìn)行勘探工作，或者只進(jìn)行簡(jiǎn)單的勘探工作，這種情況經(jīng)常導(dǎo)致采礦意外發(fā)生，嚴(yán)重影響了礦區(qū)的水文地質(zhì)環(huán)境。第三則是隨著礦山開(kāi)采深度的日益增加，礦山環(huán)境變得越來(lái)越差，在進(jìn)行地質(zhì)勘探時(shí)也會(huì)面臨很多環(huán)境問(wèn)題，這也限制了礦山地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展。

2 礦山水文地質(zhì)勘探問(wèn)題

礦山地質(zhì)勘探對(duì)水文地質(zhì)的影響分為兩個(gè)主要部分，一是地下水分布的變化，二是水文地質(zhì)環(huán)境的變化。這都是勘探過(guò)程中遇到的問(wèn)題，礦山地質(zhì)勘探過(guò)程中的水文地質(zhì)問(wèn)題如下。

第一是未開(kāi)展礦山地質(zhì)調(diào)查，在采礦過(guò)程中，勘探工作是采礦順利進(jìn)行的重要保障。在實(shí)際礦山地質(zhì)勘探過(guò)程中，相當(dāng)一部分勘探人員對(duì)水文地質(zhì)勘探不夠重視，缺乏相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致水文地質(zhì)勘探工作開(kāi)展得不到位。除此之外，由于部分復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境需要提前考察，礦山勘探人員沒(méi)有進(jìn)行提前考察，就會(huì)導(dǎo)致勘探結(jié)果不準(zhǔn)確，因此在進(jìn)行地質(zhì)勘探時(shí)，首先，要根據(jù)勘探人員的工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)地下水位進(jìn)行分類，依靠科學(xué)的工具進(jìn)行檢測(cè)，避免造成誤判。其次對(duì)地下水進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，由于地下水的流動(dòng)方向和流速存在動(dòng)態(tài)變化，這些變化對(duì)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)的影響未知，因此應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。但地質(zhì)勘探時(shí)往往遺漏了這一重要步驟，給礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)帶來(lái)隱患，也給地下水開(kāi)發(fā)利用帶來(lái)諸多問(wèn)題。總體而言，礦山地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目實(shí)施不到位，會(huì)嚴(yán)重影響礦山項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)度。

第二是政策制度保障不完善，礦山地質(zhì)勘查由于缺乏有效、科學(xué)、系統(tǒng)的勘查管理制度，經(jīng)常造成勘探人員工作職責(zé)不清、工作效率低、工作過(guò)程監(jiān)控困難，導(dǎo)致后續(xù)勘探進(jìn)展緩慢，甚至工作無(wú)法開(kāi)展勘探工作。除此之外，沒(méi)有完善的政策和制度保障，礦山地質(zhì)勘查工作將處于混亂狀態(tài)，水文地質(zhì)勘探成果無(wú)法得到保證。因此，建立完善的礦山地質(zhì)調(diào)查和水文地質(zhì)體系至關(guān)重要。

第三是水文地質(zhì)勘探技術(shù)落后，礦山地質(zhì)勘探的有效性與勘探技術(shù)密切相關(guān)。先進(jìn)的勘探技術(shù)可以使礦山勘探結(jié)果更加真實(shí)和全面，但由于調(diào)查人員對(duì)水文地質(zhì)缺乏興趣、勘探資金缺乏等原因，當(dāng)今的礦山地質(zhì)勘探缺乏良好的水文地質(zhì)勘探技術(shù)和設(shè)備支持。由于勘探技術(shù)創(chuàng)新不夠，仍沿用傳統(tǒng)勘探方法，難以保證水文地質(zhì)人員的工作效率和工作質(zhì)量。因此在進(jìn)行礦山地質(zhì)勘探時(shí)，需要結(jié)合先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)綜合創(chuàng)新，研發(fā)更實(shí)用的礦山勘探技術(shù)。

第四是地質(zhì)勘探人員素質(zhì)不足，礦山地質(zhì)勘探人員是影響水文地質(zhì)勘探效率的重要因素。由于礦山地質(zhì)勘探所需時(shí)間較短，地質(zhì)勘探資金不足，降低了勘探人員的招聘標(biāo)準(zhǔn)，也缺乏水文地質(zhì)勘探技能的培訓(xùn)和考核，因此，在實(shí)際礦山地質(zhì)勘探過(guò)程中，不能全面開(kāi)展水文地質(zhì)勘探，也無(wú)法保證水文地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，這些人員勘探反饋的圖紙也出現(xiàn)水流指示不清晰、不全面的問(wèn)題。這種情況的發(fā)生，不僅是礦山地質(zhì)勘探人員專業(yè)技能不足的表現(xiàn)，也是礦山地質(zhì)勘探人員工作態(tài)度不認(rèn)真的標(biāo)志。由于礦山地質(zhì)勘探人員水文地質(zhì)知識(shí)不足，對(duì)地質(zhì)勘探不重視，給礦山地質(zhì)勘探工作留下諸多隱患，也增加了礦產(chǎn)資源勘探的風(fēng)險(xiǎn)，制約了礦產(chǎn)資源的開(kāi)采。

第五是礦區(qū)周邊水文地質(zhì)勘探較少，礦山水文地質(zhì)勘探缺乏對(duì)礦區(qū)地下水流的勘探，近幾年的勘探圖如圖1所示。

圖1 礦山勘察柱狀圖

由圖1可知，由圖1可知，五年來(lái)，研究人員對(duì)礦山周邊地區(qū)的地質(zhì)勘探次數(shù)明顯少于礦區(qū)，因此缺乏對(duì)礦山周邊地下水徑流的了解，不考察礦區(qū)地下水徑流，就不能更全面地了解礦區(qū)地下水情況，更不能更好地了解地下水的動(dòng)態(tài)變化和水位變化對(duì)環(huán)境的影響，從而影響了礦山勘探的效果。

3 不同地質(zhì)條件下礦山常用水文地質(zhì)勘探技術(shù)

3.1 鉆孔透視技術(shù)

由于無(wú)線電波理論知識(shí)的普及，鉆孔透視技術(shù)在礦山水文地質(zhì)勘探中的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣。這種勘探技術(shù)背后的原理是無(wú)線電波對(duì)巖石結(jié)構(gòu)的透視效應(yīng)和發(fā)射效應(yīng)之間的差異，可以從鉆探的角度更好地了解含水層和巖溶洞穴。在此期間，無(wú)線電波傳播時(shí)，如果遇到積水，相關(guān)頻率會(huì)發(fā)生變化和波動(dòng)，為礦山水文地質(zhì)勘探提供專業(yè)支持，獲得具有參考價(jià)值的勘探成果。同時(shí)，通過(guò)思考無(wú)線電接收和發(fā)生裝置的設(shè)置路徑，可以為鉆孔透視技術(shù)提供豐富的電磁數(shù)據(jù)，滿足礦山水文地質(zhì)勘探高效發(fā)展的要求。對(duì)礦山洞穴和隧道位置所在地區(qū)的地層進(jìn)行勘探可以使采礦活動(dòng)更加安全。此外，鉆孔透視技術(shù)的引入和有效利用，可以增加勘探技術(shù)在礦山水文地質(zhì)條件應(yīng)用中的創(chuàng)新作用，逐步實(shí)現(xiàn)勘探目標(biāo)。

3.2 瞬變電磁技術(shù)

為提高采礦水文地質(zhì)勘探工作過(guò)程中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，勘探方法優(yōu)化應(yīng)注重瞬變電磁的科學(xué)應(yīng)用。具體應(yīng)用如下：第一，綜合考慮開(kāi)采要求和水文地質(zhì)勘探條件，加強(qiáng)瞬變電磁法的使用頻率，有利于科學(xué)應(yīng)對(duì)復(fù)雜地形結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確獲取勘探數(shù)據(jù)，滿足開(kāi)采要求。利用瞬變的電磁激發(fā)接地磁場(chǎng)，記錄磁場(chǎng)第一次接收間歇的時(shí)間，根據(jù)該間歇時(shí)間繪制出電磁曲線，從而進(jìn)行地質(zhì)勘探。

第二，基于瞬變電磁法的礦山水文地質(zhì)勘探可以從樣品采集、分析和計(jì)算等方面入手，了解礦山的水文地質(zhì)特性。同時(shí)，該勘探技術(shù)的應(yīng)用具有靈敏度高、穿透性好等特點(diǎn)，增加了其在礦山水文地質(zhì)勘探中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，使勘探作業(yè)得到技術(shù)支持，避免了勘探效率的降低。為全面提高礦山水文地質(zhì)勘探的準(zhǔn)確性，保持勘探業(yè)務(wù)的良好發(fā)展作出貢獻(xiàn)。這種方法雖然具有效率高的特點(diǎn)，但也有一定的局限性。對(duì)于內(nèi)部金屬結(jié)構(gòu)較大、礦區(qū)電阻率低的場(chǎng)地，瞬變電磁法測(cè)得的數(shù)值誤差較大，因此不能普遍使用。

3.3 流量測(cè)井技術(shù)

流量測(cè)井技術(shù)主要通過(guò)測(cè)量礦山中各個(gè)地區(qū)的巖層和水層深度來(lái)實(shí)現(xiàn)地質(zhì)勘探，通常情況下，該方法可以測(cè)量不同深度的巖層，從而確定巖層的含水層深度，在測(cè)量過(guò)程中需要對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行預(yù)處理，該方法具有數(shù)據(jù)獲取簡(jiǎn)單，數(shù)值準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，除此之外，還能減少人力物力消耗，避免其受到地層作用影響，但目前流量測(cè)井技術(shù)還存在著一些問(wèn)題，包括精確度低，難以利用計(jì)算機(jī)測(cè)量等，都限制了該技術(shù)的進(jìn)步。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在綜合考慮當(dāng)前勘探現(xiàn)狀的情況下，產(chǎn)生的新勘探技術(shù)有助于提高礦山水文地質(zhì)勘探的效率和質(zhì)量，保持勘探的效率，為實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)勘探長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展作出了貢獻(xiàn)，因此，在礦山水文地質(zhì)勘探中，需要利用現(xiàn)有的知識(shí)分析新勘探技術(shù)的重要性，有效完成勘探計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)勘探技術(shù)的全面進(jìn)步。