矿山地质环境监测技术研究

孙建军，格桑顿珠，田文

（西藏华泰龙矿业开发有限公司，西藏 拉萨 857000）

我国是矿业大国，拥有众多矿山，且分布范围广，各地的地质情况也有所不同。与此同时我国对矿产的开发强度不断增强，这些连接不断的开采作业在为我国经济做出贡献的同时也增加了地质环境的压力，导致很多矿山的地质环境问题日益突出，很多地区出现了地面下沉、地下水位下降等问题，而这些问题也会对生态环境产生负面影响。矿山的环境问题与矿藏的种类、开采方式以及地质背景等有着密切的关系。我国地域广阔，地质条件复杂，各个矿山产生的地质环境问题也各有不同，若要及时发现这些问题，需要通过科学专业且系统的监测方能实现。只有对矿山地质环境进行有效监测，才能判断矿山开发是否对地质环境产生负面影响[1]。由于多种原因的限制，我国在矿山环境监测方面起步较晚，监测技术还不完善，本文对地质环境问题进行分析并对监测技术进行研究，为后期矿山环境管理、保护以及恢复的工作提供一定的基础。

1 主要的地质环境问题

（1）资源方面。矿山开采的同时会产生很多固体垃圾，通过对这些垃圾进行检测可以发现这些物质的组成相当复杂，成分中重金属比重较大，一些还含有对人有害的物质。这些物质通常堆放在矿山露天环境里，不但妨碍了对矿山的地质勘查或野外作业，还有可能影响周边的耕地、地下水或是森林地资源。此外，随着开采的深入，废气物质越来越多，所占空间也逐渐增大，这些大大的增加了清理的难度和时间，而且一些有毒物质对资源环境的破坏很难修复。若是一些有毒物质渗入地下水，则会对周围民众的身体健康造成极其严重的损害。

（2）地质环境问题。矿山区最常见的地质环境问题一般为三种，一种是滑坡灾害。引起滑坡灾害的原因通常有两个方面，一方面是由于对矿山的过度开采，导致当地的植被层遭到严重损坏，矿山表面土层失去固定作用，在暴雨等外力作用下产生的滑坡现象。另一方面是开采产生的固体垃圾放置堆，开采单位没有对其进行严格的管理，对方位置随意，在外力作用下极其容易坍塌，影响开采进程[2]。第二种是地表灾害。矿山产生地表灾害通常都是由于对矿山采用了井工仓储式的挖掘方式的过度开采，改变了地下水的分布，影响了地层间的压力平衡，导致地陷或者是地貌的改变，进而影响了矿山的正常开采。第三种是地表裂缝灾害。导致这种灾害的原因跟第二种相似，这种灾害后果相当严重，裂缝可以大至数千米，并且这种灾害是永久的不可逆转的。同时，地表裂缝也会损害开采时使用的基础设施，若地表裂缝过于严重会导致地表沉降，开采中断。

2 检测内容和方法

（1）地表水及井泉监测。监测对象包括矿区范围内的河水、水质、泉、井等，监测项目为河水流量，泉流量以及井水位。矿山开采前就要对以上数据尽心测量，并将其作为基线数据，观察分析开采过程中各种监测数据的变化规律及影响因素。

（2）地下水监测。矿山的开采不仅仅止于表面，对矿区内的地下水、地表水都会产生一定程度的影响。例如榆神府矿区对煤炭的高强度开采导致萨拉乌苏组地下水位严重下降，最多部分超过15m，导致窟野河基流量减少、干涸，对周边的生态环境产生了严重的影响，同时也影响了该地区的沙漠植被发育。对于不同的矿山其地质背景不同，需检测的地下含水层也属于不同的地质年代。因此，在检测前要考察该地区的水文地质条件，确定地下水含水层，再通过建立含水层检测系统和泉流量检测系统，定期采取水样进行分析化验，检测变化情况。从而能够及早发现矿区里地下水严重受开采影响的区域，采取对应措施，保护含水层的地质结构、水位和水质的稳定。

（3）地面变形与地裂缝监测。矿山的开采往往会引发地面变形，矿产资源的储层特征、埋藏史、上覆岩石物性以及采矿方法的不同都会或多或少的引起地面变形。

若是矿层埋深浅，上覆岩层岩石物性较软，则地表变形程度高，反之则程度低。对于地裂缝的监测通常与国家测量网相连，测量地缝的同时还要测量地震和地面沉降。测量范围为200m，所以每200m设立一条监测线，监测线通常为直线，周期30天，通过每年一次的分析建立沉降标准[3]。

（4）滑坡监测。对滑坡的监测可以分为两种，一种是绝对监测法包括GSP测量法、大地测量法、近景摄影测量法等。它是借助测点的三维坐标，从而可以直观的观测到变形的位移量，速率及方向。而且这种测量并不限于地表。另一种是相对位移监测，其通常用来监测崩滑带、裂缝、采空区等地质条件特殊的地带，具体就是监测点位间的变化，即点位间的张开、下降、上升等现象。在设置监测网时要结合矿区的地质背景，由监测点和线组成一个三维立体的系统网络。监测网常见的有十字型、任意型、多层型、方格型、放射型、对标型等。根据地质情况和矿区滑坡的规模、成因等选择监测网型。

3 遥感技术监测地质环境

运用遥感技术监测矿山地质环境，主要运用计算机建立一个针对矿山地质环境信息管理的数据库信息系统。在开采前首先对矿山和周边的地质环境进行勘查，采集所有相关数据后将这些信息录入计算机数据处理管理系统中，进行更加细致的数据分析处理，进而评估。同时借由计算机网络可以及时进行信息传递，实现数据共享。当矿山的地质环境发生变化时，数据管理系统的信息也会相应的发生变化。例如遥感监测最长见的成像图有ETM和TM两种图像，它们可以真实地反映矿山的地质情况。通过741和453波段组合强化TM和ETM的成像图的色彩或对比度，便于识别泥石流发生的隐患区。SPOT5搭配上文所提的两种成像可以更好的展现山体崩塌的边界线。采用遥感技术对于塌陷区进行监测时，遥感成像可以清晰的显示出塌陷区域的详细情况，并且根据所含矿物无元素和塌陷深度的不同图像会呈现出不同的特点。此外，遥感技术还可以对矿山的地质灾害进行评估和预警，一旦出现如地表裂缝、塌陷、变形、泥石流等地质灾害的情况，就可以通过遥感技术所采集的数据进行及时分析和研究，科学有效的划分灾害类型和等级，保证处理的及时性和有效性。同时可以综合这些数据进行归纳总结，形成完善的矿山地质灾害的评级标准或处理规则，进而保障开采过程的顺利。

4 结语

由于矿山地质环境监测项目复杂、任务艰巨，且开采过程当中会出现诸多问题，并且对矿山的地质环境保护也刻不容缓，所以应当重视各种监测技术的使用，尤其是新型技术，如遥感技术等。对矿山地质环境进行有效的监测，可以观测、分析、预判、解决矿山开采留下的安全隐患，是制定矿山地区地质环境保护措施的数据依据。