矿山岩土工程勘察的重点与技术研究论文

2024-04-08 11:36:08 来源: 作者:heting
摘要:为保证矿山勘察与检测工作的有序开展,应充分加强对岩土工程勘察技术的应用。本文对矿山岩土工程勘察的重点加以分析,对现场常用的技术进行探讨,包括岩土工程物探技术、3S技术、遥感技术、水文、地质及岩土力学技术以及物理勘探与化学勘探技术,同时提出了落实岩土工程勘察制度规范、加大矿山环境治理力度、提升作业人员技术水平的优化措施。
摘要:为保证矿山勘察与检测工作的有序开展,应充分加强对岩土工程勘察技术的应用。本文对矿山岩土工程勘察的重点加以分析,对现场常用的技术进行探讨,包括岩土工程物探技术、3S技术、遥感技术、水文、地质及岩土力学技术以及物理勘探与化学勘探技术,同时提出了落实岩土工程勘察制度规范、加大矿山环境治理力度、提升作业人员技术水平的优化措施。
关键词:矿山岩土工程勘察,原位测试,3S技术
随着矿山开采技术水平的提升,开采面积、深度都持续扩大,这也导致了矿山施工作业量的增加。在这样的情况下,岩土工程勘察得到了更为广泛的关注。矿山开采工作受到气候条件、地质环境等多方面因素的影响,只有灵活应用岩土工程勘察技术才能获取相关数据信息,为后续工作的推进提供保障。为提高矿山工程效益,矿山企业应不断提升对岩土工程勘察的重视,明确技术实施重点,并促进相关技术的优化创新。
1矿山岩土工程勘察的重点
1.1明确工程勘察目的
目前矿山岩土工程以工程地质钻探为主,为推进整体工程的顺利开展,应在不同的勘察阶段落实具体的钻探任务。因此在开展矿山岩土工程勘察的过程中,首先要做的就是确定具体任务,通常包括现场测量、调查土层均匀性及分布规律、分析地层断裂带情况、掌握硬壳层分布情况等。与此同时,为保证岩土结构的稳定性,一般需要对地下水位进行观测。总的来说,只有落实明确的钻探任务和目的,才能为矿山岩土工程勘察顺利推进打下基础。
1.2选择合适的钻探方式
工程地质钻探是矿山岩土工程勘察的重要组成部分,因此作业人员需选择合适的钻探方式,并按照破碎土体、取出岩芯、孔壁加固的流程完成钻探,而其中破坏土体的步骤则分为冲洗工艺、振动工艺、冲击工艺及回转工艺。例如在土层较浅的位置进行钻探,可采用勺型钻探、麻花钻探等口径较小的钻探方式,避免对土层造成较大破坏;而对于软土结构来说,则应采用干钻法,尽可能减少对软土结构的影响。在实际钻探中,还需要关注以下重点,一是要加强对钻探间距和深度的控制,通常勘察间距为≤30m,岩土分层钻探深度为5cm;二是应通过回转方式完成岩土样取出。
1.3开展原位测试
地质钻探和原位测试都是矿山岩土工程勘察中的关键环节,原位测试在其中有着较高的使用频率,原位测试指的是被检测对象在未被影响或少量影响的前提下在原始位置进行实验,完成对其物理量的检测,而作业人员则可以根据被检测对象的状态和性能展开后续工作。矿山岩土工程勘察中多个环节都需要进行原位测试,当前较为常见的方法包括静力触探以及动力触探等。以静力触探为例,这种方法往往适用于软土、黏土土层,实际操作中作业人员应加强对触探深度的把控,需要进入持力层约3m。根据静力触探作业人员可以明确地基承载力,进而对相关力学参数进行计算。
1.4做好室内实验工作
矿山岩土工程勘察的室内实验主要包括室内土工实验和岩石实验。对于土工实来说,作业人员应以工程土体力学为重点,加强对现场排水条件的研究,且土容量、土粒比重等参数都需要通过土工实验获取。而对于岩石试验来说,作业人员则应以强度试验为重点,计算出岩石在破坏状态下承受极限应力的数值,通过直剪抗压等方法得到岩石强度参数,并为后续的岩石稳定性计算提供依据。
1.5现场检验与勘察修正
在进行矿山岩土工程勘察的过程中,作业人员应进行现场检验,实现对勘察结果的修正。具体操作中,作业人员可通过基坑开挖获取岩石土体,直观了解到岩石土层的地质情况,保证勘察结果可以更接近实际情况。将勘察阶段的成果与现场实际情况进行对比,若存在较大出入则需要进行二次勘察,保证可以取得更精准的观测结果,为后续施工阶段提供保障。这一环节中需要进行监测的内容包括结构物检测、反应监测、环境监测等,尽可能避免勘察过程受到不良地质现象的影响。
1.6岩土工程勘察技术创新
随着技术水平的升级,可以将更多先进技术引入到矿山岩土工程勘察中,以满足新时代背景下的发展需求。例如,作业人员可以借助大数据技术矿山数据收集与汇总,再通过BIM技术实现三维仿真模拟,对现场环境、地质条件等建立三维模型。在大数据技术的支持下,还可以有效获取地质地貌、管网分布等信息,进而作为场地建模的依据,作业人员通过建模可以掌握具体的工程环境要素,进而编制切实可行的勘察方案。基于大数据技术可以实现仿真创建,而BIM技术则可以规避信息失真的问题。BIM模型可以将现场岩土情况直观地展现出来,作业人员可以获取岩层状态、断层情况等数据,实现从不同角度充分了解地质状况。通过大数据技术还可以在各部门间实现信息共享,提升部门之间协作沟通的协调性,避免“信息壁垒”问题的出现。其中,岩土勘察就是对岩土的取样与参数分析,一般流程是通过现场取样、室内实验来获取岩土参数,但这样的方法不适用于黄土、风化岩的检测中,需要进行原位实验,这也就导致勘察工作面临更大难度。针对这样情况,可以通过大数据技术进行动态环境信息监测,在获取环境数据的同时进行对比,进而得出各个区域的岩土情况,完成岩土参数计算。而地质管理指的是作业人员对暗穴、溶洞等区域进行勘察,掌握地下环境情况。
2矿山岩土工程勘察的技术应用
2.1岩土工程物探技术
岩土工程物探技术主要分为3种技术类型,包括探地雷达检测、CT检测以及TSP检测。其中探地雷达检测是通过高频脉冲电磁波完成地质检测,帮助作业人员获取地下介质的分布情况。这种勘探技术主要应用在浅层岩土探测中,具有效率高、无破坏、无污染的优势,而且在较为简单的流程标准下实现,具有很高的实用性。CT检测是通过地震波实现成像分析,对激发点与接受点之间地震波的波形变化进行监测,以获取地下地形分布与断层情况。这种技术在实时性、准确性方面具有优势,并在近年来逐渐兴起。TSP检测可通过测量深度偏移成像来获取地质数据,该方法实现了软件与硬件的有机结合,具有准确性强、抗干扰能力强的优势,同时还可以最大限度上减少对环境的影响。
2.2 3S技术
3S技术是RS(遥感技术)、GPS(全球定位技术)、GIS(地理信息技术)三项技术的统称,并在矿山岩土工程勘察中发挥重要作用。具体来看,RS技术的功能是接收地球表面电磁波信息并转换为数据图像信息,为现场作业人员提供依据;GPS技术的主要功能是对矿山具体位置进行确定;GIS技术的主要功能是整合处理地理数据信息并提供给作业人员,进而以此为基础选择合适的矿山开采技术。RS、GPS、GIS三项技术的集成需要在计算机技术与网络技术的基础上实现,进而为矿山管理决策提供支持。
考虑到矿山现场环境的复杂性,对勘察设备与技术均提出更高要求,而传统的探查测量方法也逐渐显露弊端。针对这样的情况,可构建完善的数字矿山技术系统,保证在一个系统中发挥出3S技术的功效,实现对地质数据信息的精准获取。与此同时,根据勘察工程建立数据库系统,将3S技术所获取的各项数据进行汇总,为矿山地质分析提供依据。基于数字矿山技术系统可以实现对3S技术的灵活应用,例如可以将GPS与InSAR相结合进行矿山开采沉陷监测,在获取数据的同时有效减少误差;将GIS与遥感影像资料相结合全面获取矿山土地利用情况数据;将GPS与GIS相结合,为数据采集和管理提供支持。总的来说,3S技术在矿山岩土工程勘察中可呈现出良好的勘察效果,而且在相关技术的支持下,为矿山绿色开采提供矿体、岩层数据。为满足绿色开采标准,作业人员可将模拟仿真技术引入到地质勘察中,同时还可以将3S技术将可视化技术等结合起来全面评价矿山地质情况,为矿山绿色开采及环境治理提供技术支持。
2.3遥感技术
对于遥感技术来说,在矿山岩土工程勘察中,具有视野随高度变化、形状随角度变化、精细化程度随尺度变化的特点,因此在工程实践中也应围绕这3个特点对遥感技术进行合理应用。例如,通过应用1∶100000、1∶50000遥感地质勘察图像可以有效获取矿床信息,并为矿山开采打下基础;基于遥感技术可通过遥感光波图形提取矿物数据信息,提升地质环境评价的准确性;三维影像飞行图等体现出不同尺度遥感数据在矿山岩土工程勘察中的应用,有助于提升信息准确性,推动地质勘察工作的稳定开展。
2.4水文、地质及岩土力学技术
矿山岩土工程勘察会受到多方面因素的影响,包括地质环境、资源分布情况等,导致勘察工作面临较大难度。为提升矿产勘察质量和效率,可以将水文、地质及岩土力学技术引入其中,保证在勘察工作开展期间发挥重要作用。作业人员可借助相关技术分析历史数据与当前数据间的关联性,提出可能存在的地质问题,并对潜在地质灾加以预测,同时提出合理的预防措施。在水文、地质及岩土力学技术的应用下,显著提升相关数据的准确性与可靠性,确保矿山岩土工程勘察可在满足国家规定的基础上进行。
2.5物理勘探与化学勘探技术
物理勘探技术是矿山岩土工程勘察中较为常见的技术类型,主要包括以下几种。一是磁法勘探技术,通过探测物质间的磁场强度变化情况得出地质构造,主要适用于金属矿山的探测中,具有成本低的优势。二是重力勘探,可有效实现岩体判断与断层划分,在矿山地质构造勘察、矿产勘探以及金属矿勘察中得到广泛应用。三是电法勘探,即以直流或交流电为基础进行地质勘探。具体操作中,作业人员可通过直流电阵列勘探地质构造,但其结果易受到地形影响;还可以利用矿石、岩石激电效应的不同进行观测,得出金属的分布情况。综合来看,电法勘探具有较高的探测效率与抗干扰能力,进而可以得出较为准确的结果。化学勘探技术在矿山勘察领域则是一种全新的技术类型,主要应用于埋藏较深、体量较大的金属勘察中,工程实践中往往与其他技术融合使用。化学勘探技术具有工作效率高、数据精准性高的优势,可在短时间内准确找到矿藏位置,但同时也对环境条件与技术水平提出较高要求,因此作业人员在应用化学勘探技术期间应深入探究,为矿山岩土工程勘察提供保障。
3矿山岩土工程勘察的优化策略
3.1落实岩土工程勘察制度规范
在进行矿山岩土工程勘察的过程中,除了要保证各项数据的准确性外,还要针对各个环节落实相应的制度规范,通过完整的勘察制度实现相关工作质量与效率的提升。首先,应加大土工程勘察的监管力度,将精细化管理理念引入其中,满足多样化勘察需求。同时对具体的勘察过程进行简化,提升数据精确性,为岩土工程勘察的实际效果提供保障。其次,应对岩土勘察方式进行创新,在前期准备阶段应开展更全面的信息收集工作,通过对矿山工程项目有关资料进行分析来找出限制项目开展的不利因素,并提出针对性应对措施。对于矿山岩土工程勘察来说,获取精确数据是相关工作的重要基础,只有创新勘察方式才能更好地保证数据精准性,并根据地质条件变化情况选择合适的勘察方法。最后,随着技术水平的提升,还可以将更先进的信息技术引入到勘察工作中,同时建立起勘察单位与其他企业间的密切联系,提出高质量勘察目标,进而为矿山开采作业的开展奠定基础。
3.2加大矿山环境治理力度
为应对我国城市化进程,对矿产资源的需求量逐渐增加,若只重视效益,忽略对生态环境的保护,则会对矿山环境带来极大威胁。为实现相关工作的可持续发展,相关人员应提升对矿山环境治理的重视,针对勘察及开采环节普遍存在的问题提出防治措施。为加强矿山环境治理,矿山企业在进行开采工作之前需要获取相关部门的审批文件,同时达到相应的环境准入标准,最大限度上减少对矿区环境的损害。矿山企业应针对矿山环境治理制定专项计划,实现资源开发与环境保护相结合。与此同时,在开展矿山环境治理的过程中,还应落实与现场实际需求相适应的监测体系,加大环境监管检查力度,保证在遵循相关法律法规的基础上开展矿产开采。在矿山环境治理监管体系下,应逐步引进先进的环保设备与工艺,针对有毒有害物质采取合理的治理措施,一旦出现违法违规行为应及时报告有关部门,并落实相应惩罚。为进一步提升矿山环境治理效率,还可以加强对信息技术的应用,构建合理的数据模型及评价指标,实现事前预测、事中管理、事后反馈的有机结合。在信息技术手段的支持下,可以在矿山内部及矿区外围设置若干监测点,定期评估矿山开采对周围环境的影响,并对可能出现的突发事件制定应急措施,避免因过量开采引发的一系列生态环境问题。
3.3提升作业人员技术水平
矿山工程具有工程量大、周期长、技术复杂的特点,当前很多作业人员仍采用传统的施工思想与工作模式,对新技术的应用比较抗拒,进而也阻碍了矿山工程技术的改革与创新。要想提升矿山岩土工程勘察水平,转变作业人员思想落后、技术水平较低的现状是关键。因此矿山企业应加强对作业人员的培训工作,提升其技术理念和专业能力,进而从根本上转变对先进岩土探勘技术的认识。结合矿山工程现场的实际情况,以3S技术、数字化综合应用等为培训内容,提升其对先进设备的使用能力,实现理论知识与实践技术的有机结合。在此期间,矿山企业可以聘请岩土勘察专家及专业研究人员进行现场指导,通过讲座或培训班等形式加深作业人员对相关理论技术的理解与应用,进而根据学习到的专业知识制定合理的勘探计划。值得注意的是,矿山岩土工程勘察具有复杂性与综合性强的特点,各部门之间应加强交流沟通,针对重点与难点环节提出解决方案,以实现作业人员矿山勘察技术水平的提升。
4结语
综上所述,复杂的地质环境对岩土工程勘察工作提出了更高的要求,在工程实践中,作业人员应明确技术重点,同时将传统勘察技术与先进勘探技术加以整合,实现对各项数据信息的处理与分析。在此期间,应充分发挥出岩土工程物探技术、3S技术、遥感技术等技术优势,通过针对性勘察手段来保证勘察的准确性,同时积极应对勘察工作中存在的问题,提出相应的解决方案,为矿山地质勘探工作的开展奠定基础。
