矿山开采区水文地质综合勘查技术

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摘要：随着矿山开发项目的数量与规模在不断扩大，开采难度也在不断提高。为了使开采工作顺利进行，应当全面优化勘查过程，发挥出勘查技术的作用。通过对矿山水文地质勘查工作内容及发展现状的分析，明确矿山开发中的综合勘查技术，分析矿山开采区水文地质综合勘查技术应用，提出综合勘查技术在矿山水文地质勘查中的应用要点，以满足矿山开采的实际需求，为开采水平的提升提供相应的条件，促进矿山资源开发的发展。

关键词：矿山开采区；水文地质；综合勘查技术

随着经济的快速发展，工业生产水平也有所提升，其中矿产作为重要的原料，对工业领域发展有着重要的意义。为进一步提升开采水平，应当积极落实地质水文勘查工作，掌握开采环境的水文地质条件，根据实际情况制定开采规划，为提高开采效果提供有力支持。在勘查中可结合不同技术来选择，使综合技术的应用发挥出有效作用，进而提升我国的矿山开发水平，促进资源的可持续发展。

1矿山水文地质勘查工作内容及发展现状

矿山水文地质勘查具有综合性特点，其中包括了两方面内容：第一是水文地质的勘查，可勘测地下水分布情况，并且在勘查过程中总结得到相应的数据，对结果的分析来判断地下水的变化趋势，根据勘查中存在的问题判断可能出现的情况，提出相应的预防及解决方案。第二是水文环境勘查，为了使生态环境得到有效保护，同时为矿山工程的开发绿色化发展提供支持，应在开发前对周围的环境进行勘查了解，将环境中资源分布记录完善，根据其中存在问题提出有效的解决措施，以实现对矿山区域环境的有效保护。政府部门及主管机构应关注矿山水文地质勘查的最新情况，全面保护矿区环境，促进矿区资源开发工作健康、可持续发展，进而提升开发的产量[1]。

2矿山开发中的综合勘查技术

2.1遥感勘查技术在勘查中运用遥感勘查技术可满足工作需求，利用电磁波及传感设备对远距离的电磁波信息进行辐射，可为信息处理提供支持，获取到相应的图像反馈内容。通过对图像信息的分析可明确不同对象所处的位置。应用该技术来开展地质勘查工作能够使勘查的效率显著提高，还可应用在防灾管理工作方面。此外，应用遥感技术可使信息及资源的获取更加便捷，对信息进行有效地输送及储存、处理。

2.2多道瞬态面波勘查技术多道瞬态面波法在地质勘查过程中可发挥出有效的作用，借助面波来冲击地层介质产生新面波。通过装置传感器可对地表的波动进行接收，实现对相关信息的采集，经过对信息的分析可使矿层特点的判断顺利完成，为勘查工作提供参考依据。面波的突出特点是随着介质变化而变化，以实现对于传播速度的改变。该技术应用有着准确性、灵活性特点，能够促进地质勘查水平的不断提升。

2.3高密度电阻率勘查技术高密度电阻率勘查技术为阵列勘探方法，高密度电阻率勘查技术可通过高密度电阻率法来加强勘查结果的准确性，结合导电性等差异及人工增加电流场的方式来分析电流传导的情况，可为矿山地质构造了解提供相应的依据。需要将电极划分在观测坡面的同一个观测点上，在采集数据的过程中应使用程控电极转换装置及微机工程电测仪，可实现对信息数据的有效处理，得到相应的图像结果，为勘查工作的进行提供完善的参考信息[2]。

2.4GPS勘查技术运用GPS技术开展勘查工作可使其发挥出有效的作用，由于该技术在应用上可实现准确地定位，为水文地质情况的调查及定位提供了支持。在应用过程中需要进一步明确数据采集过程，也可以利用无线电信息传递方式。完成后可使用GPS卫星信号来传送勘查位置的相关信息，加强勘查工作的效果，对各类信息进行处理分析[3]。

2.5原位测试技术原位测试技术在地质勘查中可通过岩土工程力学特点分析来明确结构情况、含水量情况等。可使用恰当的技术方式对矿山的地质情况进行测定分析，将各项条件确定。运用该技术可在取样难度大的地层条件下，展现出较多的优势，该技术在地质勘查中可与其他技术结合使用，能够进一步提升勘查结果准确性，也有利于勘查工作，适应新时期发展需求。

2.6X射线次级发射光谱分析技术可应用X射线次级发射光谱分析来进行微量元素测定分析，确定各类元素含量。应用该技术的原理是借助射线光子激发原子，经过激发作用后，可进一步进行成分的判定，完成化学分析工作。运用X射线次级发射光谱分析技术还可使地下复杂的断层清晰地呈现出来，以便对于水源情况进行准确判断[4]。2.7数字化技术应用数字化技术可对复杂多样的信息进行转换处理，并且建立相应的数字化模型，运用计算机来对其统一处理。在矿山地质勘查实施过程中可通过计算机来展现出矿层的基本构造，使信息之间具有关联性，为信息的分析提供良好的技术条件。同时，还可以将数字化技术与其他技术紧密融合，让勘查工作的效率变得更高。

3矿山开采区水文地质综合勘查技术应用

3.1获取矿山开采区地层结构特征根据矿山的实际情况来明确勘查工作的要求，全面掌握地层结构的情况。在不同的地质结构条件下，水文地质情况不同，可将地质分成不同的类型，不断提升水文地质勘查工作准确性。在水文地质体系中包括：含水层、隔水层，在开发矿山资源时可将各结构层的关系明确，比如：开采层、隔水层等，并且分析之间存在的关系，之后应对开采区域产生重视，对相关情况进行关注[5]。矿山开采区域中有着同种类型水文地质单元及不同类型的水文地质单元，而跨过多个水文地质单元的矿区开采的难度比较大，会对于开采工作产生一定影响。开采作业过程中矿山水文地质情况会带来较大的影响，为了避免水害等问题出现，相关人员应当全面了解情况，一般包括：大气降水水害、地表水害等。其中大气降水水害会使开采区域出现淤泥，无法保证开采的顺利进行，地表水害受到海水、湖水及水库等方面的影响，其中塌陷区会出现较多的积水。同时，顶板水害问题也会产生不良影响，其中包括了不同的类型，可根据其特点进行分类，对不同类型的水害深入分析。应加强对水害问题的控制，避免开采作业受到影响，为开采作业的安全进行提供保障。还需根据水文地质特点来做好开采区域的水害问题检查工作，进行严格控制，以达到保护水文地质结构的目的，同时提供矿山资源的发育条件，使含水层结构得到改造，使勘查工作的进行发挥出可靠的作用。

3.2合理进行开采区钻探设计及设备选择进行水文地质综合勘查过程中应对钻探合理设计，并且合理地选择设备，考虑到勘查工作开展需求。为了使水文地质综合勘查的结果更加科学准确，应根据现场的情况来设计钻孔、钻具、间距等参数。其中钻孔位置影响着勘查工作的准确性，对钻具进行合理选择可使勘查工作的效率得到改善，同时钻孔间距的合理控制可使勘效率及准确性得到保障。在进行水文地质综合勘查时应对钻探设计及设备选择要点进行明确，可避免勘查中出现安全问题，以保证勘查工作的顺利进行。在勘查钻探施工进行中存在着较多的影响因素，矿山地层结构作为钻探设计的重要内容，地层结构因素可为钻探作业设计提供相应的参考依据，包括：失稳地质岩性构造等。地层的岩石种类、硬度以及轴向压力等岩性特点会对钻探施工取芯率及钻孔作业产生影响，岩石力学因素影响着产生人工应力干预下的岩石力学特点，岩石硬度及轴向应力关系到了钻孔的速度、质量。地下水中包括：含水层、隔水层、顶板等，当地下水构造为破碎性或者溶解性，会对钻孔的稳定性产生影响，还会使清洁度受到影响。矿物的成分、地质构造等都会对钻具选择及钻探方式产生影响。在岩体构造方面，其中包括：纹理、种类及颗粒大小等因素，会对钻速设计产生影响。当开采区域的水文地质条件比较复杂，需要对各项因素进行分析，以达到提升设计科学性的目的。可结合矿山开采区的实际情况进行全面分析，通过进行地图计算，将开采区的钻探钻孔大小明确，提出合理的钻孔间距参数，使钻孔深度得到有效控制[6]。在选择钻探设备的过程中应根据当地的水文地质情况及开采需求进行分析，考虑到钻孔设计深度、钻孔倾角以及工程岩石条件等，制定合理的规划，以保证钻探的效果。孔深设计深度作为钻机选择的重要参考依据，一般情况下钻机钻孔能力应大于原本设计的孔深，对于矿山水文地质工程特殊情况，明确选择系数，以保证钻机选择的有效性。可利用相应的系数计算公式来进行计算分析，参考钻头施工设计控制及钻机能力来开展设计。通过对选择系数的合理取值，可使钻探作业的进行具备良好的条件。一般在水文地质结构比较复杂的区域中应将选择系数提高，使取值符合实际情况。而在岩性结构稳定的区域内可使选择系数降低，结合矿山水文地质结构的复杂程度来选择系数，明确钻机能力要求，为钻取钻机提供相应的参考依据。

3.3全面预测矿区地层压力需选择某个矿山开采区预测矿区的地层压力，开采区域底层地层压力预测可为水文地质勘查中钻探孔内部压力的平衡提供支持，实现矿山开采区域的水文地质情况的把握。当开采的环境条件较为复杂，需要采取有效的措施进行勘测，比如：密度调整法等，实现对压力等勘查。而当环境条件比较简单，可根据实际需求来选择恰当的设备，使勘查工作顺利进行，可为地质情况的掌握提供支持，为结构的分析提供参考依据。通过对水文地质中的矿山地层结构进行预判来了解结构与水文发育之间的详细情况。比如：对某矿区进行地质勘查，应对该区域的情况进行了解，由于其中的结构具有复杂性，岩浆比较活跃，可采用密度调整法等技术方法来进行预测分析，使用泥浆以恰当的排量来倾倒，应对其密度合理控制。其中孔深为564m，孔中的遗失压力为63.4kPa，通过对地层压力的测定分析，可为地质勘查工作的进行带来保障，获取更加可靠的信息。当压力出现了变化，可结合地层的压力情况来进行钻孔准备工作，以保证施工进行的效果，避免带来影响。

3.4运用综合勘查技术了解勘查情况水文地质综合勘查技术是多种勘查技术的融合，水文地质综合勘查技术类型有遥感勘查技术、多道瞬态面波勘查技术、高密度电阻率勘查技术、GPS勘查技术、原位测试技术和数字化勘查技术。其中遥感技术和高密度电阻率的勘查技术运用较广泛，能够有效提高勘查结果的真实性。利用电阻率与单位涌水量之间的关系，采用综合勘查技术测出区域涌水量，最终完成某矿山开采区水文地质勘查，视电阻率与单位涌水量拟合曲线，根据电阻率情况来判断区域涌水量，结合曲线关系来计算区域涌水量，将钻孔位置设置好，对地层压力值进行明确。比如：在进行某矿山开采区水涌水量检测，该区域有着地下水及含水层分布不均匀的情况，将矿山开采区划分成5个区域，在矿山开采区的东北部、东南部以及西北部、西南部、中部区域之内设置8个水文钻孔，将开采区的钻探孔内涌水量值计算出来。然后使用勘查设备测量出开采区上覆含水层顶板渗透系数，确定孔内水柱的高度及含水层厚度，分别为68m、35m。使用综合勘查技术来测量出矿山开采区西北部的涌水量平均值，结果为24.5m³/h，西南部的涌水量平均值为35.1m³/h，东北部的涌水量平均值为4.5m³/h，东南部涌水量平均值为23.4m³/h，中部涌水量平均值为45.78m³/h。通过对通水量数值的分析，开采区东北部含水层的含水量比较少，没有发现地下水，中部区域中含水层水含量比较多，地下水位于西侧位置，根据其情况来获取相关的数据[7]。

4综合勘查技术在矿山水文地质勘查中的应用要点

4.1做好矿山施工现场检验及监测工作矿山工程项目施工需要保证工程的安全性及稳定性，避免带来安全问题，要求工作人员对现场的检验及监测工作有效落实。在检验中施工人员应审查验证岩土工程的质量，使工程质量得到有效控制。在现场监测中需要监测不同载荷以及岩土反应情况、结构物质等，监测的实施可为人员判断施工受到的影响提供支持，根据实际情况来落实各项工作，使现场的施工能够安全开展，保证矿山开发进行的效果，也可为矿山开发的效率带来保障。应对检验及监测工作进行严格管理，明确其中的要求，使其发挥出有效的作用。

4.2合理应用综合勘查技术及相关数据在矿山工程开发中企业应合理运用综合勘查技术来开展工作，对需要勘测的地质条件进行重点分析，之后根据具体的地质条件来实施综合治理工作，企业应将勘查小组划分明确，由不同小组来负责不同勘查区域的内容。要求施工人员综合分析其中的各项数据信息，及时进行汇总，运用先进计算机设备进行处理，可明确矿山地质的情况，为矿山开发作业提供可靠的依据。同时，企业需要建立专门技术模板，将不同勘查技术应用中获取的信息数据整合，并且对其进行比较分析，可得到科学可靠的勘查目标。

5结语

在当前的矿山资源开发进行中需要对矿山开采的情况进行明确，根据水文地质情况来制定合理的开采方案，可使开采效率提高，减少成本的投入，以实现开发的目标。可应用遥感勘查技术、多道瞬态面波勘查技术、高密度电阻率勘查技术、GPS勘查技术以及数字化技术等，获取矿山开采区地层结构特征，合理进行开采区钻探设计及设备选择，全面预测矿区地层压力，并且运用综合勘查技术了解勘查情况，以保证勘查的效果。通过对水文地质勘查的改善，可使矿山工程开发作业带来更好的效果。

参考文献

[1]张萌琦.矿山开采区污染场地水文地质勘查的技术要求及应用探讨[J].世界有色金属,2021,(23):180-182.[2]刘现川.浅析矿山开采区水文地质综合勘查技术研究[J].世界有色金属,2021,(19):123-124.

[3]宋庆昌.安徽芜湖市矿山开采区水文地质综合勘查技术研究[J].世界有色金属,2021,(06):107-108.

[4]左瑞琦.矿山地质环境问题及地质勘查措施[J].世界有色金属,2021,(04):193-194.

[5]翟克礼.矿山开采区发生地质灾害的诱因及治理方案研究[J].中国金属通报,2021,(01):233-234.

[6]贾晗,刘军省,殷显阳,王春光,耿浩,迟昊轩,唐世杰.安徽铜陵硫铁矿集中开采区矿山地质环境评价研究[J].地学前缘,2021,28(04):131-141.

[7]尚佳楠.鹤壁市矿山地质环境调查评价及恢复治理研究[D].长安大学,2020.

作者:赵毓超 单位:河北省地矿局第七地质大队（河北省地质矿产勘查开发局雄安地质调查监测中心）