山东黄金矿业(莱州)有限公司焦家金矿 山东莱州 261441
摘要:在矿山地质施工过程中,工程施工单位需要对水文地质条件进行全面研究和分析,水文地质条件重点包含了施工区域的地下水环境状况、地下水分布情况以及地质条件变化规律等多方面问题。其中重点涵盖了地下水的形成特点、水流走向含水量大小、水体排放情况等相关影响因素,有效做好各个方面的预防工作,保证矿山地质施工的高质量开展。
关键词:矿山水文地质勘探;现状;勘探技术
1水文地质因素对矿山地质灾害的影响
1.1砂土液化
砂土受水文地质因素的影响会出现液化现象。砂土液化是指细腻、松软的砂土在受到水文地质因素影响突然破坏迅速变为液态土的现象。通常情况下,受到地震等地质灾害影响砂土会变得更加密实,而砂土密实也会给孔隙水带来巨大压力,受到周期性地震因素影响,孔隙率会逐渐升高,从而导致砂土逐渐液化。同时,不同水文地质条件对砂土液化程度的影响不同,对矿山地表形态的破坏也产生了差异。当海拔达到一定程度后,所受到的地质灾害影响也会放大,这进一步对安全开采矿山构成了威胁。再加上砂土保水性能差,内部水分随着时间推移而慢慢流逝,砂土变得越来越容易液化。
1.2地面沉降
地面沉降是指分散相、分散介质受到外力作用产生的定向运动情况,也就是多种物质受到外部因素影响产生上部下沉情况。从水文地质层面分析,导致地面沉降的根本原因是土壤结构、地下结构密度差异,上部土壤结构密度大,受到外界扰动就可能出现下沉。通常地下水流动、地壳运动都会在一定程度上造成地面沉降。影响地面沉降产生的因素可以分为自然因素、人为因素。自然因素是指水文地质活动打破了地面结构平衡状态,从而引发地面沉降;人为因素是指矿山开发中开凿、爆破、深挖等扰动了水文地质结构,使地下平衡状态被打破,从而产生地面沉降。整体来看,自然因素导致地面沉降的情况较少,人为因素造成地面沉降的情况较多,因此矿山地质灾害防治需重点关注人为因素。
1.3矿体构造崩塌
矿体在人力的挖掘、爆破下,已经打破了原有的平衡,让矿体中心点发生转移,增加了水文地质因素扰动,从而引发出地质灾害问题。但矿体构造崩塌也需要一定特殊条件,即需要矿层内部含有丰富的碳酸物质,且矿层上部土层紧密度不足、矿层下部地下水流动频繁,这样才能够同时对矿层产生较大冲击力。在长期的冲击作用下,会逐渐破坏矿层,降低矿层底部土层的强度、韧性,最终产生崩塌问题。虽然矿体构造崩塌与自然因素有直接关联,但部分矿山在地质勘察、开采过程中也可能给地下水流向带来影响,改变矿山区域水文地质条件,最终产生矿体内部塌陷。
2矿山水文地质勘探的技术应用分析
在矿山水文地质勘探过程中工作人员需要坚持“先探后掘、钻探为主”的原则,还要对矿山的生产情况进行实时跟进,能够准确预测矿山层中的含水区域与含水量,从而为开采方案的制定提供更有价值的参考依据。在实际勘探过程中,不同环节需要使用不同的勘探技术,以下对常见的技术应用进行分析。
2.1钻孔透视勘探技术
在矿山水文地质勘探工作中经常使用无线电技术,其中钻孔透视技术是重要应用之一。应用原理是无线电波对不同岩层的反射性与穿透性不一致,用来勘探矿山井下底层,能够准确分析出岩层里的溶洞和含水层。无线电波在传播时,传播系数会受到传输介质类型的影响,不同种类的介质传递系数有所差异,钻孔透视技术就是根据这一特征来得出勘探结果。比如矿山井下的岩层里如果有积水,电波通过积水层时会产生非常明显的频率波动,技术人员可以根据无线电波频率的波动情况来判断积水层。
另外,技术人员利用钻孔透视技术时,可以在勘探岩层表面钻探两个钻孔,并把无线电发生与接收设备分别放到钻孔里,这样一来,无线电发射设备发出的无线电信号就能通过无线电接收设备及时接收到,相关人员在定量分析矿山井下岩层情况时就能结合无线电的信号频率以及幅度变化情况对井下岩层是否有岩层溶洞、地下水、含水层等做出准确判断与定位,进而为后期的开采工作提供大量的数据支撑。
2.2电磁波瞬变勘探技术
在矿山水文地质勘探工作中电磁波瞬变勘探技术的应用范围很广泛,主要采取在地表布设线框、向地表中输入阶跃电流的方式来进行勘探。输入地表中的阶跃电流若突然中断并产生了感应电场,感应电场还可以维持通电状态,但随着时间推移会出现能量衰竭情况,工作人员能够根据感应磁场能量的变化情况准确判断出矿山层的整体结构。矿山层结构里的岩石湿度会影响电阻率大小,一般而言,矿山层的含水量越大,电阻率越低,工作人员可以根据感应磁场的能量变化曲线分析出矿山层的富水性、岩层的破裂程度等。同时,在电阻率异常的平面图上,可以准确找到高电阻率和低电阻率异常区,通过分析异常幅度和分布范围可以得出矿山层断层和断裂系的含水情况。
2.3流量测井勘探技术
在矿山水文地质勘探工作中流量测井勘探技术属于一种新型技术,主要优势在于获取数据的速度较快,而且操作方便,能够有效减少勘探成本。应用原理是通过岩层不同深度的界面上断面不同的流量来勘探岩层不同深度的水位、水层厚度、岩层的渗透系数等,利用这项技术可以准确分析出矿山层的含水层和隔水层,从而能够全面了解矿山区域的水文地质情况。同时,工作人员根据勘探结果能够了解矿山层的水文地质特征,为矿山前期寻找水和后期生产过程的水灾防控工作能够提供大量的有效数据。但在应用流量测井勘探技术时需要具有丰富经验的专业人员参与勘探工作,这是因为在测出数据之后需要技术人员综合分析可能存在的因素来对一些参数进行矫正,而这一过程不能利用计算机技术对测量数据进行参数模拟。
2.4γ射线水探勘探技术
在矿山水文地质勘探工作中γ射线水探勘探技术非常常见,而且应用时间比较早,在我国矿山水文地质勘探工作的发展中具有重要的意义。在实际勘探中,γ射线水探勘探技术主要用于寻找破碎底层、勘探裂缝地层发育水,优势也十分明显,表现在具备设备接单、能够不容易受到外界因素的干扰。主要是利用γ射线来扫描勘探区域,工作人员能够结合扫描的横向分布情况来判断分析含水层的位置以及含水量,进而根据分析结果来预测矿山层基岩断裂层的技术性风险。应用γ射线水探勘探技术的主要原理在于结合岩层里断裂带的结构情况来测算含水量,属于一种间接性的水探勘探技术。通常在勘探矿山区域中有表层土覆盖时经常使用γ射线水探勘探技术,因为矿山层的深度会直接影响到射线的频率,所以在开展水文地质勘探工作中,技术人员要全面分析矿区周围的地质环境条件,应用γ射线水探勘探技术得到的含水量只是一个参考依据,不可应用在科学严谨的模型计算中。
结束语
如今,在矿山勘查的过程中,水文地质的问题很大程度上影响着矿山地质勘查、矿山资源开采的进度和后续的运载,甚至直接关系到矿山勘查人员的人身安全,而矿山勘查的后续结果又极可能对水文地质造成影响,造成其问题的加重,从而导致自然灾害的发生,可以看出,水文地质和矿山勘查之间存在微妙的联系,必须予以重视并谨慎对待。矿山地质勘查是保证矿山资源被顺利开采的重要前提。为了实现可持续发展,我们就必须对矿山地质勘察中水文地质问题予以重视,并且给出相应的解决对策,从而使矿山地质勘察中水文地质问题得到改善。
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