礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作方法初探

艾爾西丁·克然木

【摘要】礦山地質(zhì)環(huán)境是指曾經(jīng)開采、正在開采或準備開采的礦床及其鄰近地區(qū)，礦業(yè)活動所影響到的巖石、土壤、地下水、地質(zhì)作用、地質(zhì)現(xiàn)象及其與大氣圈、水圈、生物圈之間相互作用所組成的相對獨立的環(huán)境系統(tǒng)。本文圍繞礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作的必要性展開論述，并且對礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測目標進行了研究，提出了礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測方法。

【關(guān)鍵詞】礦山地質(zhì)環(huán)境；地質(zhì)遙感；滑坡

礦山是礦產(chǎn)資源開發(fā)的主要來源，礦山維能源資源利用提供源源不斷的支持，但是，過度高強度的礦山開發(fā)也帶來了一系列的地質(zhì)環(huán)境問題，引發(fā)多種地質(zhì)災(zāi)害，對于礦山地區(qū)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有不利影響。做好礦山地區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測成為礦產(chǎn)地區(qū)經(jīng)濟長效發(fā)展的必然要求。通過強化對礦山地區(qū)地質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測，能夠幫助了解采礦可能帶來的地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害，提醒有關(guān)單位和部門重視礦山地區(qū)地質(zhì)環(huán)境變化，提升對于地區(qū)地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害的預(yù)測能力，為地區(qū)地質(zhì)環(huán)境保護、礦山生態(tài)恢復(fù)提供有效的數(shù)據(jù)支持和技術(shù)基礎(chǔ)。

1.礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作的必要性

據(jù)統(tǒng)計，目前，礦產(chǎn)資源豐富地區(qū)采礦企業(yè)眾多，礦產(chǎn)資源開發(fā)總量之大導(dǎo)致地區(qū)因為過度的地下資源開采開始不斷出現(xiàn)地表塌陷、地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害。因為礦產(chǎn)大多儲藏在地下水層以下，因此，礦產(chǎn)資源的開采必須要經(jīng)過地下水層，這又給地區(qū)地下水帶來水層破壞和水質(zhì)污染，還順帶造成地下水位下降、地表水滲漏等水源水質(zhì)問題。根據(jù)現(xiàn)階段我國礦區(qū)的地下礦產(chǎn)資源開采速度和數(shù)量計算，易形成巨大的采空區(qū)，而且這個采空面積每年還在以較快速度不斷增長，礦區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)地表塌陷的區(qū)域面積巨大，地面的塌陷也造成地表植被、生物的破壞，破壞地區(qū)生態(tài)平衡，造成生物多樣性的減少。

礦產(chǎn)資源的大量開采已經(jīng)導(dǎo)致了嚴重的地表塌陷、地下水位迫降等現(xiàn)象，地區(qū)井泉下降，河道徑流減少，水源干枯，地區(qū)性缺水問題已經(jīng)越來越嚴重。而一些地貌地區(qū)因為地質(zhì)條件的復(fù)雜和生態(tài)環(huán)境的脆弱，礦產(chǎn)資源的開采給這些地區(qū)帶來了更加難以修復(fù)的生態(tài)環(huán)境問題，這些問題都在時刻威脅著礦區(qū)經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展，不容忽視。

2.礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測目標

對礦山地區(qū)進行地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測，是為了更好的了解和掌握礦山地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境問題及其潛在危害，根據(jù)一系列的動態(tài)數(shù)據(jù)，加強對于礦山地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境動態(tài)變化及其演變趨勢掌握，在此基礎(chǔ)上，注重在保護礦山地區(qū)地質(zhì)環(huán)境的前提下，實現(xiàn)合理有效的礦山礦產(chǎn)資源開發(fā)，為礦山地質(zhì)環(huán)境的綜合整治、礦山地區(qū)環(huán)境監(jiān)督管理、礦山地區(qū)的生態(tài)恢復(fù)及重建等提供依據(jù)。就礦山地區(qū)的具體地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測內(nèi)容來看，主要包括以下幾個方面：

（1）開展單個礦山的地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測與區(qū)域集中開采區(qū)或群采點礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測；

（2）構(gòu)建礦山地區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測信息系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫；

（3）實現(xiàn)礦山地區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)分析、共享和處理；

（4）實現(xiàn)對于礦山地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境評價及監(jiān)測；

（5）根據(jù)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)提出礦山地區(qū)地質(zhì)環(huán)境管理對策與地質(zhì)環(huán)境綜合治理建議；

（6）編制礦山地區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測年報；

（7）向社會提供礦山地質(zhì)環(huán)境方面的信息服務(wù)等。

3.礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測方法

3.1 單個礦山監(jiān)測方法

使用單個礦山監(jiān)測方法，針對重要的礦區(qū)，設(shè)立下水位、地面沉降及滑坡等一些監(jiān)測點進行固定的專業(yè)監(jiān)測。監(jiān)測的具體方法是：一、針對礦區(qū)裂縫進行監(jiān)測時，選取的是簡單的人工觀測、大地測量法和應(yīng)力計等方法；二、針對礦山地區(qū)地面沉降問題進行監(jiān)測，采取高精度GPS監(jiān)測法進行監(jiān)測，也可以使用現(xiàn)場埋設(shè)基巖標進行自動監(jiān)測；三、針對礦山地區(qū)山體開裂進行監(jiān)測時，可采用人工實地測量和現(xiàn)場調(diào)查法進行。

3.2 崩塌、滑坡、泥石流遙感監(jiān)測技術(shù)

目前遙感處理技術(shù)通過后臺知識庫的積累，已經(jīng)實現(xiàn)對水體、道路、機場、建筑、飛機、船艦等相對單一場景下的信息提取和解譯能力。遙感技術(shù)結(jié)合大數(shù)據(jù)分析處理，廣泛運用于水資源、農(nóng)業(yè)災(zāi)害、滑坡、泥石流、火災(zāi)、重要道路損毀等領(lǐng)域的監(jiān)測。隨著技術(shù)的發(fā)展，未來人們將需要面向更復(fù)雜的遙感環(huán)境，從業(yè)人員必須從這些非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)中，挖掘人們需要的信息。

基于高分辨率多光譜衛(wèi)星影像的應(yīng)用，人們能快速地掌握關(guān)于某一礦山地點的所有信息，能更有效地對災(zāi)難進行監(jiān)測，并評估災(zāi)難影響，進一步有效地提高政務(wù)管理能力。在礦山地區(qū)實施地質(zhì)災(zāi)害隱患點遙感監(jiān)測，是地質(zhì)災(zāi)害點常態(tài)監(jiān)測項目的重要部分。

礦山地區(qū)的主要地質(zhì)災(zāi)害為崩塌、滑坡和泥石流。其中，崩塌災(zāi)害對縫隙的監(jiān)測精度要求達到毫米級；滑坡需要對滑坡體進行面域的監(jiān)測，確定面域內(nèi)重點部分的變化趨勢，監(jiān)測精度要求達到厘米級；泥石流是監(jiān)測相應(yīng)區(qū)域的宏觀變化趨勢，監(jiān)測精度要求達到亞米級。

針對礦山存在崩塌隱患、存在滑坡隱患和泥石流區(qū)域，分別采用攝影全站儀測量、近景攝影測量和無人機技術(shù)進行監(jiān)測并布設(shè)三個區(qū)域的控制網(wǎng)，獲取近景影像和無人機影像，構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害遙感動態(tài)監(jiān)測體系，監(jiān)測精度從毫米級到亞米級，全面滿足各種地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測的需要，同時能夠解決長期困擾地質(zhì)部門山區(qū)野外作業(yè)的難題，拓展遙感技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。

在近幾年汶川、玉樹、蘆山地震及舟曲泥石流等重大自然災(zāi)害中，遙感技術(shù)大顯身手。比如排除堰塞湖險情等過程中，遙感技術(shù)隨時監(jiān)測周邊地質(zhì)動態(tài)。而北斗衛(wèi)星作用更大，在當?shù)赝ㄓ嵵袛嗟那闆r下，北斗所具備的短信功能，對及時傳遞信息發(fā)揮了不可替代的作用。

3.3 巖溶塌陷監(jiān)測

對礦山地區(qū)的巖溶監(jiān)測的任務(wù)是要結(jié)合地質(zhì)調(diào)查情況、物探情況和現(xiàn)場踏勘情況，明確監(jiān)測范圍和監(jiān)測對象，根據(jù)塌陷區(qū)域和實際情況選取監(jiān)測手段和設(shè)備，建立一個完善的監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r地對監(jiān)測范圍內(nèi)的各種塌陷（正在發(fā)育變形的塌陷）和高風險易發(fā)區(qū)域（以人口密集區(qū)和主要交通干線為主）進行監(jiān)測，結(jié)合地質(zhì)情況、外在因素影響等綜合分析塌陷變形的原因，總結(jié)不同地面塌陷的趨勢和特點，同時以指導(dǎo)其他正在發(fā)育變形的塌陷監(jiān)測工作，對地面塌陷的變形進行預(yù)警預(yù)報，達到有效監(jiān)控的目的。

采用多點位移計實時自動監(jiān)測變形中的塌陷坑或高風險易發(fā)區(qū)域的土體、建構(gòu)筑物、公路等的地表位移，也可實時自動監(jiān)測裂縫的寬度和長度變化，以此分析塌陷的發(fā)展情況已成熟運用于地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)。

結(jié)論：礦山地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測關(guān)系重大，對于礦山地區(qū)經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境發(fā)展影響深遠，因此，在堅持科學(xué)發(fā)展觀的前提下，礦山地區(qū)采礦企業(yè)和相關(guān)管理部門要切實做好礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作，采用科學(xué)有效的監(jiān)測方法，為礦山地區(qū)經(jīng)濟、環(huán)境持續(xù)健康發(fā)展提供依據(jù)。

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