基于地质勘查技术的矿山环境地质灾害预防探析

熊伟

摘要：中国矿产资源总量庞大，很多矿产资源开采难度较高，勘查和解决好矿山环境地质灾害，是从业人员面临的难题之一。简述了利用地质勘查技术勘查矿山环境地质灾害的重要性，分析了典型矿山环境地质灾害类型，介绍了先进地质勘查技术，并给出了相关技术支撑下的矿山环境地质灾害预防对策，以提升矿山资源开采安全性。

关键词：地质勘查技术;矿山环境;地质灾害;地球物理勘探;融合技术

中图分类号：TD-9          文章编号：1001-1277（2022）04-0001-03

文献标志码：Adoi：10.11792/hj20220401

中国矿产资源总体具有总储量大但人均资源贫乏，贫富矿分布不均且开发成本高、难度大，共伴生矿产资源丰富但单一矿产资源占比小等特点。随着矿产资源开发利用需求的不断增加，各种搭载现代科技的机械设备被积极应用到矿山开发和生产中，矿产资源的开采范围持续扩大。在很多地质条件不佳、岩土结构不稳定的地区，矿山环境地质灾害正随着高节奏、高强度的开发和开采作业而频频出现。为有效控制矿山环境地质灾害，避免造成更严重的安全问题，对矿山环境进行科学、全面、系统的勘查，同时对潜在的矿山环境地质灾害隐患进行识别和防范，对实际生产具有重要意义。

1 矿山环境地质灾害勘查的重要性

矿山的形成，一是需要漫长的时间跨度，二是需要矿物质作为山体填充物，因此矿山的形成过程具有一定的复杂性。矿山地下通常都存在庞大的地下水系，不断汇聚来自地表或地下各断裂带的水资源。针对矿山环境进行科学勘查，特别是利用可靠的地质勘查技术手段对矿山环境中的地质灾害进行勘查，是矿產资源有效开采、利用的重要保障。勘查工作一般需重点关注矿山主体及周边地理环境的地质、水文等条件，勘查获得的信息资料会作为国家地理地质信息存储入库，不仅可以为相关领域的科研工作提供数据支撑，还可以为矿山企业的设计提供依据，以便进一步研究矿山环境地质灾害的解决办法，在矿山资源开发设计中合理避开含水层或富水区域，减少不利因素对矿山建设和生产的影响。随着矿山环境地质灾害科学勘查的深入，有关地质灾害的动态及静态影响因素不断被总结，地质灾害的类型、威胁程度等信息会更加清晰，地质勘查技术体系将更加成熟，从而为构建矿山环境地图提供保障，并为后续地质灾害整治策略研究做好充足的准备。

2 典型矿山环境地质灾害类型

1）山体滑坡。矿山环境易受异常气候和极端天气等不良因素影响。其中，山体斜坡岩土结构出现整体滑动的现象就是山体滑坡，是典型的、危害严重的矿山环境地质灾害。山体滑坡现场如图1所示。

据国家统计局的相关统计：2020年全国发生的7 840起地质灾害中，山体滑坡4 810起，占比61.35 %，位居地质灾害之首[1]。矿山山体结构易发生变化，因此发生滑坡灾害的概率很高。发生山体滑坡的动因包括3个方面：一是矿山资源开采时，呈不规则状外附于山体表层的岩石，久经风化作用后，岩石硬度发生改变，在风吹雨淋的环境中岩石会自行断裂而出现下滑，最终形成山体滑坡;二是受矿山开采的影响，矿山山体的地质构造在长久轻微的量变叠加后发生质变，原有的山石整体因应力作用而被割裂分离，整体构造稳定性差，若再附加新的外部应力，则会打破受力平衡而出现山体滑坡;三是矿山开采中不可避免会采用爆破、高强度机械作业等，这些技术会对山体岩层产生扰动或冲击，特别是爆破不当会直接导致山体遭受较强的冲击压力，进而发生山体滑坡[2-3]。

2）山体崩塌。矿山资源开采过程中还会引发山体崩塌及地面塌陷等地质灾害。2020年全国发生的7 840起地质灾害中，山体崩塌1 797起，占比22.92 %，地面塌陷183起，占比2.33 %[1]。地面塌陷现场如图2所示。长期的地下开采作业，会导致山体内部或地下空间不断增加，土层结构遭受破坏，且没有有效的支撑补强等措施，山体会受上层山石自重影响而出现下沉，导致地面塌陷。

3）泥石流。矿山环境地质灾害中，泥石流也是典型的具有高突发性及严重危害性的一类地质灾害。泥石流现场如图3所示。2020年全国发生的7 840起地质灾害中，泥石流899起，占比11.47 %，危害性也巨大[1]。泥石流，简单而言就是岩石或土质山体在受到雨水长期浸泡和冲刷后，裹挟着相当规模的砂石或矿物质沿山体倾泻所形成的洪流。泥石流地质灾害易出现在废石土堆积区。若矿区地表植被被过度砍伐，也会增加泥石流发生的风险。矿山开采中，泥石流暴发的原因还可能是地下水含水层被打通，或山体地形受开采影响出现结构变化等。

3 矿山地质勘查先进技术

1）重力勘探。重力勘探主要是基于地壳不同矿岩组成存在密度差异引起重力变化而进行地质勘探的一种方法。重力勘探主要以万有引力定律为基础理论依据，通常使用具有超高精密度的重力仪器来检测。石英弹簧重力仪（如图4所示）、金属弹簧重力仪（如图5所示）都可以达到0.05～0.2 mGal的测量精度。若被勘探的地质结构具备一定质量，处于浅层，且地形无显著起伏波动，则适宜用重力勘探技术对重力的非正常变化进行定量或定性解释，从而确定岩体或矿体的可参考埋藏区域。该技术是现阶段地球物理勘探技术的常规方法之一。

2）3S技术。3S技术已成为地质勘查领域最为通用的技术手段，主要由地理信息系统技术（GIS）、遥感技术（RS）、全球定位系统（GPS）组成。3S技术融合了每个技术的优势，功能更加全面、强大，极大地提升了勘查质量与效率。3项技术的关系如图6所示。

3S技术原理是借助遥感监测手段，实现较大区域地质条件的勘查，具有监测面广、数据准确度高、结果时效性强等优势。在定位系统与遥感技术联合作用下，工作效率大大提升，可完成受测地区地质的直观测量，真实性高。同时，3S技术所实施的地质监测无特别时间段或空间地段要求，各类遥感技术设备随着科技含量的不断提升，变得更为轻便、灵巧、灵敏、可靠，可操作性增加。ED1E4734-F179-45FD-8F81-33248B016491

3）高分辨率地震勘探。该技术同样在矿山环境地质勘查中发挥积极作用，其主要通过数字化的手段对勘查现场信息进行记录并做出结果分析。技术特点为分析精度高、校对严谨、准确度高、信息全面等[4]。通常情况下，高分辨率地震勘探技术的运用需要依靠高频地震仪对特殊地区一定范围内的地震波进行记录，并捕捉高频信息。在户外作业时，应保持较高的时间和空间采样率，利用单体检波器、高频震源及宽频带记录等信息进行综合分析。为了扩大分辨率，可持续尝试双反褶积、混波、相干加强等手段。高分辨率地震勘探技术应用于地质勘查工作中，有利于加大对细微地质构造的探究，从而获得更多的地质地层信息。

4 基于地质勘查技术的矿山环境地质灾害预防对策

1）有效发挥地球物理勘探的作用。地球物理勘探是利用地球物理场的变化来分析岩性或地質构造等地质条件的有力手段。在矿山地质灾害勘查工作中，一般通过高密度电阻法对矿山周围的不同岩层介质进行分析。技术原理是考虑矿山不同岩层介质的导电性、磁性、放射性等存在差异，而差异会影响地球物理场的变化。此外，矿山环境地质灾害勘查还可采用浅层反射法，其多应用于矿山采空区，主要是通过观测地层界面变化而勘查判断是否存在地下隐蔽结构，包括断层、孔洞等异常结构。

2）有效强化勘查自动化技术应用。为了降低潜在矿山地质灾害对矿山安全的威胁，可加强勘查自动化设施设备的应用。一方面可利用红外线扫描装置，绘制矿山区域地质结构图，主动对水文条件做出科学分析;另一方面可加强高灵敏度传感装置的应用，主动监测地下水位，一旦水位接近或超过预警线则启动报警机制。加强勘查自动化技术应用，可有效减少劳动力，降低人员勘查风险，且可保持监测监控和户外采集数据的高效率、高质量。

3）合理增进多种勘查技术融合。对于矿山环境中存在的山体滑坡、泥石流及地面塌陷等地质灾害隐患，积极加强不同地质勘查技术的联合运用，如水文地质力学与岩土力学勘查结合，持续对矿山岩土力学结构稳定性保持深度监测监控，同时积极开展周边地区水文地质要素勘查工作，增进多种地质实验的实施。此外，不仅要加强地球物理勘查，还要合理推进地球化学勘查，确保各类勘查信息的获取及时且有效，对潜在的隐患具备更敏锐的识别能力。

4）持续聚力建立完善调查体系。矿山环境地质灾害问题的勘查，需要在矿山资源开采前就加强对地区地质情况的综合调查，建立并完善调查体系，形成能够有效启动地质勘查工作并推动勘查取得实际成果的可靠体系。首先，矿山企业需提高安全意识，做好安全宣传工作;其次，矿山企业要配合地质灾害勘查及监测机构加强对灾害监测预警系统的建设;最后，矿山企业员工应自觉学习地质灾害相关知识，加强预防及应急防灾抗灾技能训练，同时在日常生活和工作中要积极做好对潜在地质灾害安全隐患上报工作。

5 结 语

矿山地质环境复杂，且受自然气候及开采作业等因素影响较大，易发生地质灾害问题。针对矿山环境中的地质灾害问题，通过科学开展地球物理勘探，强化勘查自动化技术及融合技术应用，不断建立并完善调查体系等措施，加强对矿山环境地质灾害的勘查，可对灾害的发生起到积极预防作用，从而大大提升矿山安全系数，保障矿山安全高效生产。

[参 考 文 献]

[1]

国家统计局.发生地质灾害起数（次）[EB/OL].[2021-06-30].https：∥data.stats.gov.cn/easyquery.htm？cn=C01&zb=A0C0D&sj=2021.

[2] 魏世兵，李峰.矿山环境地质灾害问题及其勘查方法分析[J].中国新技术新产品，2018（2）：113-114.

[3] 李磊，焦龙进.矿山环境地质灾害问题及其勘查措施分析[J].世界有色金属，2019（2）：131-132.

[4] 刘盛达，朱立力，谢佳训.基于新时期矿山环境地质灾害问题及其勘查方法分析[J].地质研究，2019，1（2）：25-27.

Discussion on mine environment geological hazards

prevention based on geological exploration technology

Xiong Wei

（Kichi-Chaarat Closed Joint Stock Company）

Abstract：The total amount of mineral resources in China is huge，but many mineral resources are difficult to mine.Exploration and mine environment geologic hazards are among the challenges for mining practitioners to handle.The importance of geological exploration technology in exploring mine environmental geological hazards is briefly described，the typical mine environment geological hazard types are analyzed，advanced geological exploration techno-logy is introduced，and measures for mine environment geological hazards prevention supported by related technology are proposed，in order to improve safety of mine resources development.

Keywords：geological exploration technology;mine environment;geological hazards;geophysical prospecting;fused technologyED1E4734-F179-45FD-8F81-33248B016491