淺談礦山水工環地質勘查中的技術及應用分析

陳存銀

（甘肅省有色金屬地質勘查局蘭州礦產勘查院，甘肅 蘭州 730046）

水工環地質勘查工作與人們的生活有著緊密的關系。如今全球各國都在面臨著經濟與自然環境的可持續發展問題，不同國家結合自身的環境、資源與經濟等方面，制定了符合自身特點的水工環工作勘查重點。在水工環地質勘查工作中，工作內容也逐漸出現了多樣化的特點，因此研究水工環地質勘查中的技術以及應用，是未來行業發展的必然趨勢。

1 水工環地質勘查現狀

我國的科學技術在不斷的發展與進步，擴大了我國在資源開發與利用以及水文地質環境方面的工程建設，但是人們在享受資源帶來的便捷的同時，也不能否認大規模的工程開發，已經對自然環境造成了非常大的破壞[1]。對自然的大肆開采與破壞使我國面臨著嚴重的環境與資源上的問題，這也影響了我國社會主義道路的建設以及可持續發展方針的開展。隨著我國社會各個領域的不斷發展，對于資源的需求也在逐漸擴大，而礦山開采工程數量也在慢慢增加。這也使得我國的礦山開采環境變得糟糕。礦山水工環地質勘查工作是礦山開采過程中十分重要的一項工作環節，同時，對于礦山相關經濟生產領域的發展也起到推動的作用。通常情況下，在水工環地質勘查的工作過程中，會先依據實際的建設開采情況，明確相應的目標，然后在建設的基礎上，進行對應指標的實現。但是最近幾年，隨著我國科技的不斷創新與發展，使得部分的礦山開采工程受到了極大地沖擊，主要原因是操作人員專業操作技術不達標，發展建設需求不嚴謹、勘查不嚴密等，這對于礦山的開采會起到極大地消極影響。尤其是礦山水工環地質的勘查，更是對最終的開采結果會產生直接的影響。目前來說，礦山水工環的勘查工作主要會應用GPS、實測定位以及RTK等技術手段，在前期實際上取得了相對較好的效果，但是經過長時間的實踐與沿用，還是暴露出一些問題以及缺陷，造成相對較為嚴重的影響。不僅如此，現如今的礦山水工環勘查還不符合低碳環保的社會發展社會發展目標，對于環境的破壞也是日益顯現。因此，為了確保水工環地質勘查技術向著節能環保綠色低碳的方面順利發展，與此同時也要加強對于水工環地質勘查工作的監管力度，提升工作中的規范性，從而促進我國自然環境與資源的可持續性發展。

2 水工環地質勘探概述

水工環地質主要包括以下三項內容，分別是水文地質、工程地質與環境地質。在進行礦山地質勘查時，這三項內容具有重要的應用價值，能夠提升工程勘查的效率與質量。在礦山勘查中結合這三項技術，能夠保證工程的順利開展與實施，提升后續工程的質量安全。施工單位在工作中結合水工環地質理論，能夠彌補在傳統施工中的不足，提升施工企業的經濟效益以及建筑質量，我國目前的科學技術水平仍在不斷地發展，使施工單位能夠更加熟練與廣泛地使用水工環技術[2]。

在應用水工環理論開展地質勘查工作時，要合理地運用資源，在不破壞生態環境的基礎上，展開相關的工程施工。如今水工環已經在資源開發、環境監測與工程建設等方面中得到了廣泛地運用，例如在資源開采作業中，首先就會使用水工環地質理論來勘查施工場地，結合勘查結果開展施工計劃。在檢測地下水質的過程中，同樣會使用水工環地質理論，水工環地質理論主要應用于地質勘查活動中，尤其是在采礦工程、水利工程與水文工程。

3 礦山水工環地質勘查中的技術

3.1 GPS技術

GPS技術目前已經在人們的日常生活中得到了廣泛地運用，GPS技術是通過衛星來進行定位與導航，為人們提供實時路線播報。最近幾年，我國的定位技術在科技的發展與推動下，逐漸成熟，對比與傳統的單項定位技術，最近幾年研發的雙向和多向定位技術更加符合礦山水工環地質的勘查工作。一定程度上可以提升勘查工作整體的質量以及效率。此外，GPS定位技術在地質勘查的工作處理過程中，還可以進行精準的位置設定，這對于測量數值的計算和運用也會產生一定的積極作用，可以最大程度地減少計算誤差，確保開采工程可以順利進行。在礦山水工環地質勘探工作中，同樣可以使用GPS技術，在地面建立出三個不同位置的控制站，通過對無線信號的測距交匯來準確的定位目標地點，可以通過不同的衛星來進行信號傳輸，從而實現高效的礦山水工環地質勘探。通過GPS技術形成的位置信息能夠進行多形態、多角度的直觀顯示，能夠幫助勘探人員了解測量區域的詳細地勢走勢、能量分布以及構造特征等。能夠極大地縮短勘探工作中的前期準備，也能夠在礦山工程中實現技術的引進與運用[3]。

3.2 GPR電子雷達技術

GPR電子雷達技術也叫做地質雷達技術或是雷達探底技術。在礦山水工環地質勘探工作中，技術人員經常會在勘測區域內使用輸出裝置來輸出高頻脈沖，高頻脈沖在傳播過程中遇到各種類型的地質情況都會產生不同類型的反射弧，當電子脈沖遇到多元介質時，能夠折射出不同頻率的電磁波，借助電子脈沖的發射設備能夠提升電磁波的轉化頻率。但是需要注意的是，電磁波的實際波段以及運行傳輸的頻率同樣也是要進行嚴格把控的，這對于未來勘查的最終結果會產生間接的影響。可以在預設的距離范圍之內，依據電磁波的傳輸波段以及傳輸信道，設定相應的傳輸節點，也就電磁傳輸基站。在基站中安裝固定的監測裝置，并將其與總控制站相關聯，實現全覆蓋式監測。同時，在此基礎上，還可以擴大基站的作用范圍，并將信道的接收振幅作出相應的調整，可以適當提高振幅，并將對應信號鎖定在信道之中，確保其可以實現順利傳輸，但是，仍然需要設定限制信道，對于部分雜亂信號進行收集和處理，避免出現信號混亂、傳輸失敗等現象，降低應用勘查的實際成本。完成輸出之后，使用聲納原理收集地下電磁波所返回的波段數據以及反射弧數據，通過專用的分析儀器來獲取電磁波的頻率與振幅，能夠對地下介質的具體情況產生充分的了解，最后將收集到的各項信息匯總在PC端[4]，這時收集的數據只是原始的電磁波信號，為此要配備專用的軟件來構造電磁波的模擬圖，勘測人員能夠通過模擬圖，對勘測區域的地質形態、環境狀況以及各項信息產生直觀地了解。使用GPR技術能夠獲得清晰的圖像，并且具有較強的準確性，在實際的礦山水工環地質勘探工作中得到了廣泛地運用。與此同時，GPR技術也存在著一定的缺陷，在定向勘測時有效勘測距離較短，一旦超過了有效勘測距離，就會出現一系列的未知變量，從而對最終測量結果的準確性產生影響。

3.3 電法應用

電法技術在礦山的水工環地質勘探工作中得到了廣泛地運用，電法技術分為高密度電法與激發極化法。高密度電法是一種陣列式的勘查方法，將電剖面法與電側面法進行了結合。這種技術使用方式簡單，并且發生故障的概率也很小，適用于野外地質勘查。高密度電法也能夠實現自動化的數據采集工作，電極的排列方式得到了極大地豐富，能夠為礦山地質勘查提供準確的信息[5]。隨后，在此基礎之上，還需要添加相對應的輔助監測技術，這部分可以在電法應用的過程中，適當增加遙感技術，當礦山水工環工程在進行地質勘查的過程中,遙感技術可以進一步實現礦山開采的智能化處理，遙感技術雖然不能作為主應用技術，但是可以結合計算機技術進行輔助勘查規劃,需要先建立多元地質勘查模型,并依據實際的開采情況，創建相應的勘查結構，將規劃條件添加在模型之中，使其運行更加貼合實際，并符合礦山開采的實際需求。之后，在此基礎上，生成多源的波段,將波段依據勘查處理層級作出分類調整，利用層級的處理模式，來減少波段的傳輸誤差，以此來提升勘查信號整體的傳輸效率以及質量，從而獲取清晰而完整的地質勘查圖像。另外，隨著我國遙感技術的創新與進步,在點法技術的應用下，還可以進一步實現遙感圖像空間的擴大，并在合理的范圍之內，大幅度提升光譜的地質實際分辨率。在多向勘查的條件下,設定合理地勘查范圍，還可以擴大遙感技術和電法應用的范圍，以此來優化完善礦山水工環最終的勘查效果。

3.4 PTK技術的應用

在礦山水工環地質勘查中，使用PTK技術要借助系統差分法才能夠有效的得以實施。主要工作內容是完善勘查數據，改善勘查中產生的數據誤差，也能夠調整載波相位數據上的誤差，現階段PTK技術能夠將誤差值精確到厘米單位。在水工環地質勘查中，PTK技術主要有三種相位差分，都能夠完成數據的接收與發送。但是在數據傳輸接收的過程中，相位差分也是存在相應的上限和下限，可以在勘查初期進行標準的設定，同時對差分的極限差值作出明確。在勘查的過程中，對數據進行傳輸，一旦出現誤差，便會很難實現相位差分的明確，所以，對于傳輸的環境也要進行嚴格的限制。通常情況下，需要設定信號數據的傳輸基站，并將周圍的基站進行關聯與認證，使其與衛星的信號相一致，保持勘查數據的穩定傳輸與處理。TK技術的設備位置分為基準站位置與流動站位置，通過接收衛星信號展開分析，對比設備固定位置所獲取的信息，使用GPS差分來降低數據的誤差，最后通過應用傳輸系統來傳輸數據，也能保證流動站的有效接收。

3.5 RS技術

RS技術又叫做無線遙感技術，通常情況下，遙感技術都會與電法應用技術結合使用，同時再加一定的計算機輔助程序，最終實現礦山水工環的地質勘查。通過PC端的軟件與地質遙感設備來構建勘查區域的三維影像模型，此三維影像模型為初始的勘查處理模型，主要是應用在礦山開采的初期，隨著數據的增加以及信息的復雜，需要在模型之中添加不同的標準，隨后，勘查人員能夠通過建立的模型來分析地質情況?，F階段RS技術廣泛地應用于工程測量、土地資源利用以及礦產資源勘查等工作中，再結合電法應用技術，一定程度上可以擴大勘查的實際范圍，并提升整體的勘查效率，發揮出了重要的作用。近幾年來伴隨著我國互聯網技術以及硬件設備的不斷進步與發展，這使得遙感技術與計算機技術形成了緊密地聯系，極大地豐富了RS技術的適用范圍以及使用方式。但是需要注意的是，RS技術的應用范圍可以再適應前進行智能設定，這樣可以盡量減少測量誤差的出現。同時，部分的RS技術還可以將其控制程序與總勘查程序相關聯，實現遠程的勘查控制，避免相位差分的出現。不僅如此，現如今部分的RS技術設備可以進行智能化的勘查范圍變化，并與其他的勘查技術相融合，可以產生更好的效果。RS技術也能夠與其他的技術進行綜合利用，在礦山水工環地質勘查中，逐漸發揮出了重要的作用。伴隨著現代遙感技術的不斷進步與升級，傳統的單一電磁波遙感已經無法滿足勘查工作中產生的需求，遙感技術也在向著多元化、多波段的密集型遙感方向轉變，勘查人員能夠在多元化的模型中分析勘測區域的各項數據，能夠得到更加準確與詳細的地質圖像[6]。

3.6 TEM技術

TEM技術也叫做瞬變電磁技術，在礦山水工環地質勘查工作中，這項技術的發展與使用時間較短，但是目前已經在礦山水工環地質勘查中起到的不可替代的重要作用。這項技術是通過使用垂直電磁偶源法與電偶源法來勘查需要勘查的區域。傳統的區域勘查一般是利用專業的勘查設備以掃描的形式對區域面積作出測量，同時再利用相關的軟件，對固定區域作出計算與執行，以此來完成對區地區的勘查與測量。雖然這種方式可以完成預期的勘查目標，但是在實際應用的過程中，仍然會出現不同程度的問題，而TEM技術可以在傳統勘查技術的基礎上，對相關的問題以及缺陷作出應對，并取得較好的效果，具有實際的應用價值。另外，TEM技術具有噪聲小、數據準確度高、靈敏度高的特點，在使用過程中不會受到地形高度以及地質情況的限制，并且也能測量出勘查區域的水體質量。TEM技術在礦山水工環地質勘查中有著廣闊的發展前景，因此這項技術在水工環地質勘查中能夠產生久遠的影響。

4 結語

時代的發展，科技的進步，會促進礦山水工環地質勘查工作的發展。礦山水工環地質勘查技術的應用是礦山勘查以及礦山開采中的一項重要內容。近幾年來，水工環地質勘查技術在不斷的發展，水工環地質勘查中的相關數據的準確性也得到了進一步的提升，極大地提升了水工環地質勘查工作中的工作質量與工作效率。在礦山水工環地質勘查中，充分地利用各種先進技術，加強先進科學技術與設備的使用，對礦山施工環的水文環境與環境地質進行準確地勘查與記錄，全方位的掌握礦山區域的水工環地質環境，為礦山開展工作奠定穩定的基礎。