矿区水工环地质工作重要性及措施分析论文

2023-05-22 14:11:47 来源: 作者:xieshijia
摘要: 文章首先分析了矿区水工环地质工作的重要性。其后,结合水文地质、工程地质、环境地质三个部分,探讨了矿区水工环地质工作措施的实践要点。最后,从转变认知观念、建立动态机制、运用先进技术三个角度入手,提出了矿区水工环地质工作措施的改善思路。
摘要:文章首先分析了矿区水工环地质工作的重要性。其后,结合水文地质、工程地质、环境地质三个部分,探讨了矿区水工环地质工作措施的实践要点。最后,从转变认知观念、建立动态机制、运用先进技术三个角度入手,提出了矿区水工环地质工作措施的改善思路。
关键词:矿区;水工环地质工作;重要性;勘查技术
水工环地质是水文地质、工程地质、环境地质的统称,对于矿业的生产与发展而言,做好水工环地质工作极具重要性。一方面,通过开展水工环地质工作,相关人员能够更全面、更清晰地了解矿区原生条件,并以此作为采矿规划与开采施工的基础依据。另一方面,水工环地质工作也是相关人员识别矿区风险的关键途径,对采矿作业的安全性、环保性、规范性起着很大保障作用。基于此,有必要对矿区水工环地质工作的相关话题展开探究讨论。
1矿区水工环地质工作的重要性
结合行业经验来看,矿区水工环地质工作的重要性主要表现在以下几方面:
第一,《固体矿产地质勘查规范总则》规定,在矿山开采活动中,必须要落实多项勘查工作,主要包括勘查矿区地质、勘查矿体地质、勘查开采技术条件、评估矿石加工技术性能等。其中,勘查开采技术条件的主要渠道与核心环节便是水工环地质工作。因此,做好该项工作,是保证矿山开采活动合法合规开展的前提和基础。
第二,采矿行业多部规范文件规定,若水工环境地质资料不符合要求,则相关储量报告、工程报告不可被批准。所以,做好矿区水工环地质工作,对于矿山工程开发建设的可行性具有决定作用。
第三,采矿作业对矿区原生环境具有较高依赖性,若并未完全掌握矿区整体的岩组性质、水土结构等信息,相关设计图纸、施工方案将存在较大盲目性,继而很容易在落地执行过程中受到客观条件限制。如此一来,既容易导致施工质量、施工效率大幅降低,也会引发设计变更、资源浪费、工期延长等问题。所以,做好矿区水工环地质工作,对于保障采矿作业综合效益具有重要意义。
第四,在工业建设新时期,我国矿业越来越强调环保生产、绿色生产。与此同时,由于资源形势日益严峻,现阶段找矿、采矿作业的攻深找盲倾向越发明显,施工安全性也随之不断降低。在此背景下,做好矿区水工环地质工作,一方面能为采矿活动提供更全、更多的矿区原生条件信息,以促成人为活动与地质环境、自然环境间负面影响的最小化控制。另一方面,也能帮助相关人员充分了解矿坑边坡稳定性、巷道围岩稳定性等实际情况,从而有的放矢地实施施工管理与风险治理,以提升采矿作业的安全性、稳定性。
2矿区水工环地质工作措施的实践要点
在矿区的水工环地质工作中,主要包括水文地质工作、工程地质工作以及环境地质工作三个部分。落实好各部分工作措施,明确相关实践要点,是确保采矿作业综合效益的前提和基础。具体来讲:
2.1矿区水文地质工作要点
落实矿区水文地质工作措施的主要目的与根本任务,是对矿区内部的水文地质条件、矿床充水情况进行勘查掌握,并据此分析、预测矿区综合水文地质条件对采矿作业的影响。具体实践中,首先要对矿区内水资源分布与补给的实际情况进行了解,如地表水的区位、面积,老窿积水的区位、特征,矿体含水层的部位、复杂程度,地表水及地下水的补给来源、补给规律等。其次,在明确矿区水文地质结构的基础上,需要对各区域水资源的类型、丰度、变化情况等进行分析,如矿床的充水类型(孔隙充水、裂隙充水、溶洞充水、暗河充水等),矿体含水层的含水量,地下水位,含水层漏失量,矿坑涌水量等。最后,在实现矿区水文地质情况的基本掌握与变化预测后,还需要对水的采矿影响性进行分析,如水对采矿施工质量、施工安全、施工环保性、施工经济性的影响等。
开展矿区水文地质工作时,会涉及到多种作业环节与技术手段。在工作前期,相关人员需要做好资料收集工作,具体应包括地质资料、水文资料、气象资料等类型,以确保为后续的调查、勘探、分析等环节夯实信息基础。在工作中期,相关人员应进入矿区现场进行调查勘探。一方面,需要全面采取水文地质分布信息,实现相关图像、模型的测绘产出。另一方面,需要运用钻探、测井、实验室分析等技术手段,对矿区水文地质的具体情况作出明确,如水位、岩性、水类型、涌漏量等。在工作后期,需要结合气象、施工等多方面因素,对矿区水文地质条件的影响关系进行综合研究。在此过程中,既要结合气象观测、预测结果,对采矿周期内矿区水文地质环境的波动变化实施科学预测,也要为采矿作业中用水、防水等方案的编制提供可靠信息。此外需要注意的是,为了保证水文地质工作的规范性、严谨性,在规划相关工作量及工作内容,执行水文地质调查与勘探的相关任务时,均应以《矿区水文地质工程地质勘查规范》(GBT12719-2021)为实践标准。
2.2矿区工程地质工作要点
开展矿区工程地质工作时,应将明确工程地质条件、分析工程地质风险作为主要目标。在具体工作实践中,需要完成的工作任务主要包括以下几点:第一,应全面勘查矿区岩组的分布结构、分布特点、岩性组成等原生情况。在此基础上,结合采矿作业的方案计划,对施工活动可能涉及的岩组作出明确,并做好相关测绘图纸、工程资料的编制。第二,对各岩组、岩体的结构层次、力学性质进行勘测分析,并着重掌握软弱夹层、节理裂隙、不稳定岩体等特殊的地质信息。第三,从工程角度出发,分析矿坑边坡、巷道围岩等部位的地质稳定性。以此为前提,进一步预测、评估采矿施工活动中可能发生的危害性地质问题,并提出相关防治建议。
在矿区工程地质工作中,主要包括调查测绘、地质钻探、岩土分析、工程地质评价四个环节。在调查测绘环节中,相关人员应以工程资料、地质资料的收集利用为基础,对矿区工程地质的结构、特征进行掌握,并按1:10000~1:2000的比例尺完成测绘工作。在地质钻探与岩土分析环节中,则需要通过钻孔取样检测分析的技术手段,明确各岩组、岩体的具体情况,并将岩性、岩层结构、力学性质、矿石名称、软弱夹层位置、软弱夹层深度等信息编录到工程地质资料中。在工程地质评价环节中,可运用露采边坡稳定性评价法、岩土质量系数法、岩土质量指数法等方法,对矿区地质条件与采矿活动间的适应性、影响性进行分析。其后,根据分析结果,促成矿坑边坡治理、巷道围岩支护等方面施工设计与安全管理的优化调整。
2.3矿区环境地质工作要点
在矿区环境地质方面,相关工作措施的应用与把控目标在于掌握矿区环境基本条件,并对采矿作业、人工活动可能造成的环境影响进行分析和预测。具体实践中,工作要点主要包括如下方面:第一,对矿区环境的原生情况进行调查掌握,如地形地貌、资源储量、灾害隐患、污染程度等。第二,结合矿区实际的水文、地质、资源等基本条件,分析地质活动、资源循环等常态作用下矿区地质环境的变化情况、影响机制。第三,对矿区环境破坏、矿区地质灾害的主要类型、发生机理、发展规律、危害后果等作出明确,并从自然影响、工程影响两个角度入手,研究矿区环境恶化的风险问题与防治方法。
开展矿区环境地质工作时,首先要做好多方面的矿区环境调查工作,具体包括矿区地质稳定性调查、矿区自然环境调查、矿区地形地貌调查、矿区水土资源调查、矿区污染现象调查等。其次,应根据矿区整体的原生条件,对其环境破坏、地质灾害的现状和趋势进行分析预测,常用手段包括案例分析法、模型分析法、环境变量检测法等。再后,应基于矿山基本情况,对矿产资源开发活动可能引发的环境问题进行评估分析。例如,在露天开采、地下开采等采矿作业中,涉及到坑道采矿、矿坑排水、矿坑排渣、岩体剥采等环节,可能导致土地资源受损、地貌景观破坏、地面植被破坏、岩体崩塌、岩体滑坡、地表裂缝、水资源污染、土壤资源污染等负面环境问题。最后,在完成环境问题分析工作后,付诸规划出行之有效的采矿作业防治思路。一方面,应尽量降低开采、选矿等环节中三废污染、施工扰动等方面的环境影响几率、环境影响程度。另一方面,还应立足矿区作业体系,建立科学的环境保障与环境支持机制,从而通过有效的施工举措,对矿区环境原有的灾害、污染等问题进行改善解决。
3矿区水工环地质工作措施的改善思路
3.1加快转变观念,重视勘查工作
矿区优质生产、安全生产与开采技术条件有着密切关系,而水工环地质工作正是掌握开采技术条件的关键途径。但从目前来看,“重储量,轻开采条件”或“重地质勘探,轻水工环勘探”的现象在矿区生产领域中时有发生。这样一来,一方面会导致工程资源、技术力量的投入过度倾向施工环节,水工环地质工作难以获得稳定、充足的资金资源支持,继而出现技术落后、设备不足等问题。另一方面,也会导致水工环地质工作变得粗放化,水文地质、工程地质、环境地质等勘探成果的可靠性、全面性、准确性难以保证。对此,为了改善上述问题,实现水工环地质工作价值的有效发挥,相关单位、人员必须要加快转变认知观念,对水工环地质勘查的工作需求、执行把控提起重视。
首先,要加大资金资源投入力度,在确保已有仪器设备性能稳定、维修及时的基础上,积极引进先进、优质的工作设备与技术工具,如GPS定位仪、无人机、智能测绘系统、凿岩台车、取芯钻机、矿物分析仪等。只有这样,才能保证水工环地质工作具备良好的软硬件条件,避免陷入“难为无米之炊”的境地当中。
其次,要全面保证水工环地质工作的精细性、严谨性,严格杜绝粗放化、形式化的问题发生。一方面,应以矿区基础资料、现行规范标准为依据,做到有准备工作、按规范工作。另一方面,应做好工作方案的完善编制,明确预查、普查、详查、勘探四个阶段的工作内容、工作重点与工作要求。例如,在预查阶段,应对矿区内水文地质、工程地质、环境地质的基本资料进行初步采集,勘查精度多在1/50000~1/10000万之间。在普查阶段,若矿床结构相对简单,可通过同类型矿山条件对比的方式,对其开采技术条件实施评价。若矿床结构相对复杂,则需要适度提高水工环地质工作精度,对矿区的地下水深度、围岩强度、岩体分布等情况进行调查了解。在详查阶段,需要通过抽水试验、钻芯取样检验等技术手段,对矿体主要含水层的水文地质参数、岩体性能参数进行明确掌握,并做好区域稳定性分析、矿坑涌水量预估等工作。在勘探阶段,应对水文、工程、环境等多方面地质条件的复杂信息进行全面勘查采集,并对各项信息的作用关系、变化规律实施分析预测,勘查精度应控制在1:10000~1:2000之间。在此基础上,查明矿区原生条件与自然因素、工程因素之间的相互影响,并针对地下水位变化、矿区地质灾害等方面提出治理措施。只有这样,才能对水工环地质工作起到指导与规范作用,确保其工作质量、工作效率均处于较高水平。
最后,对于矿区水工环地质工作的不同环节、不同阶段,均应确立具体的工作目标与任务要求,并建立责任机制,保证目标、任务细分到岗、落实到人。如此一来,能够进一步实现相关工作实践的约束和导向,为各项开采技术条件信息的精准采集、科学分析、高效利用提供有力保障。
3.2建立动态机制,保证工作实效
在矿区生产周期内,相关区域地质条件往往是不断变化的。所以,若仅在采矿前期开展水工环地质工作,将很可能出现地质勘查结果与实际开采条件存在差异的问题,继而削弱水工环地质工作对采矿作业的支持与保障工作。基于此,为了发挥勘查作用、保证工作实效,应建立动态开展、贯穿全程的水工环地质工作机制。例如,在水文地质勘查工作中,应针对地表水、地下水分别规划动态监测方案。监测地表水时,应按照每月1次的频率,对矿区内各地表水体的标高、水深等数据进行采集。若矿区所在地有明显雨季,可将雨季下的监测频率调整为每月2次。在此基础上,还应重点观测突水、涌水情况。对于突水点,应按照平时每月2次、雨季每月3次的频率进行监测,监测内容包括突水点出现的时间、地点、方位、层位、出水形式、水质类型以及相关岩层的岩性、厚度、围岩破坏情况等。对于矿井涌水,监测频率与突水点相同,监测内容应包括涌水量、水质、水温等。监测涌水量时,常用方法有容积法、堰测法、流速仪法等。监测地下水时,应依托矿区内的钻孔、矿井等,通过布孔设点的方式构建地下水监测网,进而实现地下水位、地下水温度、地下水质等信息的动态采集。在未明确地下水变化规律前,监测频率以每5日~7日一次为宜。查明规律后,可将监测频率调整为每月1次至每月3次。通过这样的方式,一方面能满足矿区水文地质状态的动态掌握需求,从而为相关采矿作业规划提供可靠依据。另一方面,也能及时发现矿区水文地质条件的异常变化,以便相关人员及时采取防治措施,确保采矿作业始终处在低施工风险、低环境影响的稳定状态当中。
3.3运用先进技术,提高工作质量
基于我国工业领域技术研究的持续开展,将先进、优质的技术工具应用到勘查实践当中,是提高水工环地质工作质量的必要举措。例如,在矿区水文地质、环境地质、工程地质等数据信息的采集方面,可将3S技术、无人机技术运用到工作当中。其中,前者集遥感、遥测、卫星定位于一体,可大幅提升勘查结果的精度与全面性,并能实现区位、空间等信息采集与信息分析的一体化处理。后者则能为高精度摄影机、地勘扫描仪等设备提供优质的搭载主体,从而利用无人机飞行的高速度、多角度、多高度等优势,快速、规范地完成信息采集工作。如此一来,既能提高水工环地质工作的采集效率与采集质量,也能大幅提升勘查作业的安全性与灵活性。再如,在水工环地质工程测绘方面,可将BIM技术运用到工作当中。与传统测绘方式不同,矿区水工环地质信息在输入BIM平台后,可自动生成直观、立体的三维模型,从而实现矿区地质环境、地质构造的仿真复现。在此基础上,将相关动态监控信息、采矿方案信息、灾害治理信息载入模型体系,还能实现矿区地质变化趋势、采矿方案安全隐患、地质灾害治理效果等方面的分析模拟,从而为矿山开采、矿区治理等活动的最优化实施提供重要依据。
4结论
综上所述,对于现代矿业生产实践而言,矿区水工环地质工作极具重要性。做好水工环地质工作,能够全面保障采矿作业的规范性、安全性、高效性、环保性等多重效益。具体实践中,相关人员既要明确水工环地质工作的主要任务与实践要点,也要积极优化工作条件、加强先进技术运用,以确保水工环地质勘查结果的全面性、精准性、可靠性,从而为采矿作业提供高质量的信息支持。
