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關鍵詞:礦山工程;測量;繪圖;技術
前言:礦山工程測量為重要的礦山專業技術之一,但在測量的時候受很多因素制約,進而影響測量的精確度,比如:施工條件、測量的時候所處的環境等。對此本文介紹了幾種能解決礦山測量常見問題,減少測量誤差,提高其測量的精確度、工作效率,所采用的新測繪技術、測量方法。其次,礦山測量中的繪圖新技術也發揮了重要的作用,不但提高測量的精確度和效率而且可以進行礦山開采輔助設計,保障礦山安全的生產。針對繪圖技術講述一些新的方法及新軟件的應用。
1針對測量方法的研究
1.1測量工作的重要性
作為一項專業性較強,并且需要不止一個人來完成的測量工作,一個小的細節問題都可能導致整個測量工作的失敗。其需要一個嚴謹的測量過程,要與設計,施工等緊密相連。是礦井開拓生產的主要組成部分,貫穿礦山工程的始終。
1.2礦山測量過程包括以下六個方面::
(1)在礦山區建立一個可以作為礦區地形測繪,礦區各項勘察工程測量基礎的測量控制網——地面控制網的建立。
(2)在建立測量控制網之后,可進行礦區地形圖的測量。為工程勘察設計,地質地形圖等提供所需資料——1:500~1:5000地形圖的測繪。
(3)根據各級控制點,進行礦區地面與井下各種工程的施工測量和竣工驗收測量;
(4)測繪和編制井上下對照圖、采掘工程平面圖及各種礦體幾何圖;
(5)進行巖層與地表移動的觀測及研究——地表移動沉降觀測;為留設保護礦柱和安全開采提供資料;
(6)參加采礦計劃的編制,并對資源利用及生產情況進行檢查和監督
礦山測量是所有礦山工程項目能夠進行的基礎,包括:中、腰線的給定、地面之上的土建工程測量,施工測量,井下的控制測量,豎井的聯系測量及貫通測量等。
1.3測量的創新技術
礦山工程的測繪技術深受現代高新技術、儀器設備、先進的計算機技術和信息技術等的影響,其也被賦予了新的內涵。與此同時隨著新型的儀器,測量方法的出臺,服務對象的不斷變化,對于專業測繪工程技術人員的要求來說有了很大的提高。因此專業技術人員應該不斷的提升自己,在測量方法上也要不斷的創新。接下來我們將探討幾種針對不同情況下應該采取的測量方法。
礦山的全站儀三角高程測量新方法代替水準測量的應用研究:
由于以前采用經緯儀進行三角高程測量,其精度不能滿足重要礦山工程的需要,如以前貫通工程高程測量一般只采用水準測量。但水準測量是與平面控制測量分開進行的,且受傾角限制,而三角高程測量可與導線測量同時進行,具有靈活性和簡便性,不受巷道傾角的限制。
《規程》要求三角高程測量閉合限差不得大于±100mm(L為閉合線路的長度,單位為km),生產中對高程測量要求最高的應是貫通工程,通常情況下,為滿足生產需要,主要貫通中腰線偏差應小于200mm,要滿足貫通的高程閉合差小于200mm, 即100mm
隨著全站儀在礦山測量中廣泛應用,邊長、角度的觀測值精度得以很大提高,加上采用全站儀三角高程測量的中間觀測法和對向觀測法等新方法,通過減弱大氣折光影響、消除覘標高、儀器高測量誤差,三角高程測量的精度已得到很大提高。經驗證跟蹤桿配合全站儀三角高程測量新方法可以代替傳統的水準測量進行四等高程控制測量或貫通路線長度4km以上的貫通工程高程測量。
對此已有許多測繪工作者已對采用全站儀三角高程測量新方法測量的三角高程精度進行了分析研究,如張智韜 等著的《全站儀三角高程測量方法及精度分析》一文已作了分析論述,本文不再贅述。
(2)GPS定位系統測量方法
GPS導航由美國國防部陸海空三軍聯手研制的定位系統,由三部分組成:空間部分的衛星人,地面部分的地面控制系統,用戶設置部分的接收機。GPS定位系統已經被廣泛應用在世界各地,多個行業。我國先后交付了國家A級和B級高精度GPS大地控制網分別由30和800個點構成。GPS定位分靜態定位、動態定位。
實時動態定位系統RTK由三個部分組成:衛星信號接收系統;數據傳輸系統;軟件解算系統。GPS RTK系統的軟件解算系統決定了實時動態測量結果的精確度和可靠性。RTK測量是工程的控制測量非常有效的新技術。
隨著GPS測量技術的發展,工程測量的作業方法更是發生了歷史性的變革,GPS具有操作簡便、測站無須通視、觀測時間短、定位精度高、可隨時隨地全天候作業等優點,在大地測量、工程測量、地形測量以及礦山控制測量等多方面中已得到廣泛應用。
目前定遠縣雙龍礦業有限公司正在利用GPS靜態相對定位技術、GPS-RTK技術用于礦區地面形變測量,實時監測觀測點的下沉和位移。按照《煤礦測量規程》的規定,平面精度按點位精度
2工程測量中的繪圖技術的探討:
礦山工程繪圖技術越來越多樣,在此主要簡單探討一下AutoCAD技術和數字制圖技術
2.1AutoCAD技術在繪圖中的應用
AutoCAD是當今應用最廣泛的一個通用輔助繪制軟件,其具有完全開放的結構,用戶可以對其進行二次開發,以滿足其特殊需要,可以廣泛應用到繪制各種礦圖以及數據處理中。
(1)礦山輔助設計:AutoCAD具有強大的圖形編輯功能,廣泛應用于礦山的基建、開采輔助設計,使礦山圖紙設計變得便捷、精確、美觀,且圖紙完全電子化也便于長期保存、查閱。
(2)地質方面的應用:對各種地質勘探,各種資料數據的處理,對各種地質圖件的繪制,還有建立礦山地質模型。可用AutoCAD自定義出各種地質巖性的填充圖案。
(3)礦圖標準符號庫開發與應用:可以利用AutoCAD的形文件,嚴格按照《煤礦測量圖例》,二次開發出煤礦礦圖標準符號庫、測量線型等。
(4)Autolisp語言編程應用:可以利用AutoCAD的內嵌的Autolisp語言,進行測量程序的編程,實現其特定的測量應用功能。如:利用Autolisp編程實現導線自動平差、導線圖自動繪制、等高線自動繪制、地質剖面圖自動繪制等。
2.2數字制圖技術在測繪中的應用
數字制圖技術為測繪技術與計算機技術還有信息技術三者結合的產物。
a:數字化成圖的過程:數據的采集;對數據的處理;圖形編輯;圖形輸出。
b:數字制圖的優點包括:方便快捷;精度高;測站覆蓋范圍大,計算機成圖可以相對減少人為誤差;其勞動的強度比較小,工作效率較高;便于存儲應用。
c:數字化測圖充分利用計算機輔助制圖軟件及一些新儀器優點,如南方CASS7·0地籍地形測量成圖軟件可自動批量展繪高程點、等高線自動生成、軟件中的點狀、線狀、面狀地物的符號庫、線型完全符合規范的地形圖圖示的要求、可以查詢各種地物的實體編碼等地籍屬性,可以和全站儀進行數據通訊,為數字化測圖應用廣泛的軟件之一。新儀器如南方NTS962全站儀等的應用。
2010年10月定遠縣雙龍礦業有限公司測量隊采用南方NTS962全站儀與CASS7·0地籍測量成圖軟件配合,采用內外業一體化的方法僅用不到1個月的時間,1個作業組(3個人)完成了該公司壽陳礦區2 km2的1/1000比例尺數字化測圖任務。由于南方NTS962全站儀內置有測圖精靈軟件,加之與CASS7·0配合,經實踐證明,其具有測圖方便、操作簡單、速度快、點位精度高、測繪圖形比較直觀等優點。
3 結語
面對高科技技術的不斷引進,測量儀器的不斷更新進步,工程測量需要專業人員不斷地提升自身的業務水平,研究測繪新技術,改進測量方法,推進測繪技術進步。而測量繪圖技術是工程的關健環節,因而測繪專業人士也應對其要進行深入探討。
參考文獻:
[1]俞光輝. GPS-PTK 在圖片根控制測量工作中的應用[J]. 內江科技,2011(7)
[2]謝剛生. 數字化成圖原理與實踐[M]. 西安:地圖出版社,2000.
關鍵詞:MAPGIS;地理信息系統;礦山
中圖分類號:TP29文獻標識碼:A文章編號:1672-3198(2008)04-0263-01
1 MAPGIS地理信息系統
MAPGIS是具有自主版權的集數字制圖、數據庫管理及空間分析為一體的大型基礎地理信息系統軟件。它的主要功能包括數據采集與編輯、空間數據管理、空間分析、數據輸出等,借助這些功能可以從原始數據中圖示檢索或條件檢索出某些實體數據,還可以進行空間疊加分析,以及對各類實體的屬性數據進行統計。MAPGIS廣泛應用于地質、礦產、城市規劃、測繪、土地管理等領域,并成為專業技術人員進行各自研究的重要工具。
2 地理信息系統在礦山中的應用
MAPGIS地理信息系統在礦山中的應用大致分為兩類:一類是以多源信息的集成管理為主;另一類以多源信息的分析為主,即在前者的基礎上結合一些應用模型進行分析。可以對礦山資源與環境信息進行采集、存儲、處理,建立礦區數據庫及軟件系統,實現對信息的查詢檢索、綜合分析、動態預測和評價、信息輸出等功能,從而為礦區環境工程和礦產資源開發管理進行規劃、判斷和決策提供科學依據。
2.1 MAPGIS在資源管理中的應用
在礦山建設和生產過程中,涉及到多種資源的管理,如礦山開采的主要資源(礦山資源)、伴生礦物、水資源等。基于MAPGIS的資源管理,建立礦產資源空間數據庫,實現圖形及其相關屬性數據的統一集成管理。
(1)礦山資源管理。礦山資源儲量和品位管理是礦山資源管理的基礎,利用GIS技術進行礦山資源管理,實現礦山資源儲量和上覆巖土剝離量的自動快速計算、動態管理及分析、表達,反映礦山資源的數量和分布情況,最終保證資源的合理開采和充分利用。
(2)其它資源管理。對于礦山的伴生礦物,建立基于MAPGIS的數據庫,有利于伴生礦物的綜合開發利用。水資源管理也是礦山面臨的重要問題,由于礦山的生產活動,破壞了其周圍的水資源,MAPGIS技術可以用于水資源清查,反映水資源的分布情況,為合理的利用和保護水資源提供依據。
2.2 MAPGIS在工程地質中的應用
礦山工程地質的原始勘探數據可以基于MAPGIS的空間數據庫高效地存儲管理。MAPGIS可以有效的管理礦山工程地質圖,并實現圖形及其屬性關聯,其關鍵問題在于圖形表達編輯能力要強。MAPGIS可以像CAD一樣來繪制礦山資源開發所需要的柱狀圖;還可利用鉆孔數據和柱狀圖,或者基于空間數據庫,MAPGIS可以自動繪制剖面圖和等值線圖。在礦山的邊坡控制和疏干排水中,MAPGIS地理信息系統技術可以幫助礦山工作者解決礦山疏干排水、采場邊坡設計與穩定性分析等工程問題。
2.3 MAPGIS在礦山規劃與設計中的應用
在國外,許多礦山已經應用GIS來解決礦山工程問題。例如,德國的露天煤礦使用GIS設計工作面的作業計劃、礦巖運輸線路及排土場的位置等。而我國GIS在礦山的應用大多集中于底層的礦圖管理,在GIS中建立分析模型對礦山進行優化分析的應用研究還很少。
(1)礦山的境界、生產能力、服務年限、開采工藝等都是其重要的決策問題,用MAPGIS技術建立境界的可視化模型是非常有效的,在傳統的G軟件中建立地質統計學模型可以較好的模擬開采境界和品位優化,并且實現境界的動態圈定。
(2)利用MAPGIS技術可以對礦山的采場進行交互式的可視化設計。通過在GIS軟件中建立專業的分析模型,對采場的設計效果進行分析,改進設計效果。礦山設計者可以用在GIS中建立的專業模型(如網絡模型、動態規劃模型等)優化露天礦生產系統,如用GIS的最佳路徑分析功能來優化露天運輸線路的位置和布局,縮短礦巖運距,從而降低運輸成本。采用MAPGIS進行露天礦的設計和規劃,不僅可以交互式繪制各種所需圖件,而且可以建立圖形元素與其屬性數據的聯接,這是手工圖或CAD圖所沒有的功能。
2.4 MAPGIS在礦山管理中的應用
(1)生產計劃和調度。在制定礦山生產計劃和調度方案方面,可以利用MAPGIS技術建立塊狀礦床模型,通過計算機可視化顯示礦山的礦巖分布和當前開采狀態,建立開采優化模型確定哪些塊段在哪個計劃期開采,則得到一個優化的開采方案。目前,國內大部分礦山采用電鏟―卡車間斷工藝系統,采運成本占露天礦總成本的60%以上。因此,基于MAPGIS的礦山生產調度監控系統,實現對電鏟、卡車等設備的實時優化調度,使運輸系統高效運行,從而提高礦山的經濟效益。
(2)礦圖管理。二維礦圖管理是目前GIS技術非常成熟的應用,也是GIS技術比較基礎的應用。MAPGIS的最終輸出產品是電子礦圖,MAPGIS用于礦山的礦圖管理,其實質是建立空間數據庫,實現對礦圖及其元素屬性的存儲、編輯、查詢和輸出,為其他高層次的應用建立基礎。
(3)人力資源管理、安全管理與決策支持系統等。根據礦山的組織結構,建立基于MAPGIS的人力資源數據庫,與人員考勤系統連接,從而可視化的確定和顯示在什么時間、什么地點有哪些人在作業,為管理者提供實時的采場人員分布情況,為決策提供依據;利用MAPGIS對安全設施的布局進行合理科學的規劃,在滿足礦山安全生產的條件下盡量節約安全經費,降低生產成本,對于已經發生的事故和災害,進行基于MAPGIS的影響評價和分析事故原因,可預防同類事故的再次出現;建立基于MAPGIS的決策支持系統,就是在空間數據庫的基礎上,建立專家知識庫和專業模型,為礦山決策提供解決方案,并充分發揮GI的空間分析能力,以可視化的直觀的方式為決策提供依據。
2.5 MAPGIS在礦山環境保護與生態恢復中的應用
開發礦山礦產資源,通常對環境的破壞很大。人類賴以生存的自然環境,在某種意義上比礦產資源更重要。基于MAPGIS的地理信息系統可以很好地統籌解決環境問題。
(1)礦山環境影響評價。礦山資源開發過程中容易引起一系列環境問題,一般可以分為四類:土地破壞、水體污染、大氣污染和噪聲污染等。MAPGIS技術在環境影響評價中的應用已比較成熟,有助于解決露天礦環境問題。例如通過建立EGIS(專家地理信息系統)可以準確的評價露天礦生產活動對周圍環境的影響;通過建立MAPGIS的緩沖區分析可以評價爆破產生的環境污染(飛出的巖石、噪音和煙塵)范圍。
(2)環境規劃和土地復墾規劃。在礦山環境影響評價的基礎上,MAPGIS可以用于制定科學的環境規劃,確定環境治理措施的合理布局。礦山對到達邊界的排土場或廢棄的采場進行土地復墾,建立基于MAPGIS的土地復墾信息系統,在計算機屏幕上動態顯示現在與未來礦區土地覆蓋變化,對未來土地復墾后的景觀進行預測模擬,從而有效的指導和評價土地復墾作業。
3 結論
MAPGIS在礦山中的應用,主要包括資源管理、輔助勘探、工程地質、礦山規劃設計、實時開采模擬、作業安排與監測、地質統計、環境保護和生態修復等。其中,建立基于MAPGIS的礦產資源數據庫是實現MAPGIS在露天礦應用的基礎。MAPGIS在礦山成功應用的標志,是實現基于MAPGIS的交互式三維可視化礦山開采設計。實現礦山企業的集約型發展,需要充分利用空間信息資源,在MAPGIS技術支持下的數字礦山建設,是礦山企業走向可持續發展的必經之路。
參考文獻
[1]鮑光淑,劉斌.基于空間分析的礦產資源評價方法[J].中南工業大學學報,2001,32(1):1-3.
關鍵字:TSP GPR 隧道工程 地質超前預報
中圖分類號:TB21 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)11(c)-0056-02
隨著我國鐵路、公路運輸、隧道及水電建設南水北調引水隧洞建設的加快,隧道(洞)的勘查設計時間比較短,在隧道(洞)工程建設開發之前,很難提供足夠的時間物資來用于詳細的巖土工程地質勘察,況且我國目前的勘察手段、鉆探等很難準確的全面的探明整座隧道(洞)工程地質、水文地質等條件,很難查明所有的不良地質作用。特別對那些埋深大(如錦屏水電樞紐引水隧洞工程,一般埋深190 km左右,最大埋深達2300 m),長度大(如南水北調引水隧洞工程穿越雅龍江—— 大渡河的分水嶺隧洞長71.4 km),地質環境條件又復雜的隧道(洞)。因此隧道(洞)建設工程的超前地質預報技術的應用迫在眉前提上日程。
1 地質雷達和TSP簡介
地質雷達和TSP都是目前在隧道超前地質預報中的常用方法。兩種方法各有所長:TSP是長距離預報手段預報距離可以達到150 m左右,地質雷達是短距離預報手段每次探測距離在35 m左右;二者探測精度也有所不同,TSP了解大致的地質情況,在此基礎上運用地質雷達進行復核,準確查明不良地質情況,長短結合,這是目前運用這兩種探測技術進行超前預報的普遍做法。
1.1 地質雷達的發展應用情況簡介
自20世紀80年代末以來,地質雷達的應用領域得到了迅速擴大。在采礦工程、水利水電工程、地質工程與巖土工程勘察、建筑工程、公路工程、隧道工程、管線工程、環境工程、考古等眾多領域已經開始了應用。
地質雷達在礦山工程中用于探測采空區,地下水防突層厚度,滲水裂隙,破碎帶,斷層,溶洞,自燃區,瓦斯突出,巷道圍巖(擾動區)松動圈以及采場充填體缺陷等工程災害隱患;在水利水電工程中主要用于探測堤壩工程災害隱患和壩基災害調查;在地質工程與巖土工程勘察中主要用于建筑物滑坡災害調查、基巖面探測、地基夯實加固檢測、地基勘察(如地質異常、舊基礎、溶洞、采空區等地質隱患探測)、溶洞災害探測、地層分層、地質結構災害和地下水災害隱患探測以及地質災害評估;在公路工程中主要用于公路路面厚度檢測、公路路面密實度、地基勘察、公路路面與路基病害調查。
在隧道工程中的,地質雷達的應用較晚,在運營期它用來進行隧道病害診斷,施工期用來做質量檢測對二次襯砌厚度進行評估等;另外一方面重要的應用就是施工期的超前地質預報中,近幾年的應用已經獲得了良好的效果并取得了很多有益的成果。
1.2 TSP簡介
TSP(Tunnel Seismic Prediction)是瑞士安伯格測量技術公司于20世紀90年代初期研制開發的一套超前預報系統。該系統專門為隧道地質超前預報設計,對隧道施工、地下礦藏和洞穴都能開挖提供有效的幫助.自1994年TSP系統進入國際隧道建筑市場以來,TSP的工程應用已經超過10年。90年代初,瑞士的特長鐵路隧道,20 km長的費爾艾那隧道采用TBM施工技術,為了配合TBM施工,TSP探測技術首次投入費爾艾那隧道施工中,對保證TBM施工安全起到了積極的作用。隨后,TSP測量技術被世界各地的隧道工程界普遍接受并得到廣泛應用。
自1994年TSP系統進入國際隧道建筑市場到今天為止,已經成功地在全球諸多國家如瑞士、瑞典、意大利、法國、伊朗、日本、韓國、等國家的公路和鐵路隧道、輸水隧洞、煤礦巷道等進行了上千次卓有成效的地質超前預報工作并且得到了中國的隧道工程技術人員廣泛認同,并成功地應用于國內的公路和鐵路隧道、輸水隧洞和煤礦巷道等工程中。
2 TSP和GPR綜合超前地質預報分析
電磁波傳播特性要求地質雷達資料處理在相當程度上有別于彈性波的方法,這方面存在許多值得研究的課題,如地質雷達波的衰減特性與地震波有很大區別,地質雷達波與地震波在地下介質中的傳播特性也明顯不同。對不同隧道工程地質條件,充分考慮其地球物理特征,選擇多種有效的地球物理方法進行綜合勘探,結合地質構造特點對觀測資料進行綜合分析和解釋,有助于最大限度地消除資料解釋的多解性。
綜合地球物理勘探解釋可以是利用反映介質相同或相似特性的不同方法之間的綜合解釋,如地震反射資料、折射資料和天然地震資料的綜合解釋,也可以是反映介質不同待性的不同方法之間的綜合解釋,如地質雷達資料、TSP資料的綜合解釋。
GPR方法是利用隧道前方巖石介質界面的電磁特性差異而產生的電磁反射波進行隧道超前預報,其發射的是高頻的電磁脈沖,在復雜的地質環境下,電磁波的衰減很快。在巖性較好情況下該方法僅適應于預報隧道掌子面前方SOm范圍內的地質情況,一般用來探測開挖面前方10~30 m范圍內及隧道周圍的地質狀況,屬于短期超前地質預報的范疇。由于利用了高頻電磁波,所以GPR分辨率比TSP要高,相應地,其地質異常定位比TSP精確。另外,由于電磁波透過空洞或溶洞以后能夠繼續向前傳播,而地震波勘探時,前面的較大的溶洞往往會將后續地質異常遮住,形成探測盲區。
3 某隧道工程地質條件
隧道跨越了某大斷裂的次生帶區,洞內巖性變化頻繁,地下水極為豐富。隧道經歷了自穩性極差的炭質板巖、泥巖,溶洞、溶縫極為發育的灰巖及較為富水的砂巖及斷層破碎帶含瓦斯地層等不良地質構造。隧道兩次穿越南溪河的沖積層,線路在較長地段順沖溝而行,隧道圍巖多屬Ⅱ、Ⅲ類,強度較低,自穩能力差,且巖性經常變化,地質條件較為惡劣,施工難度極大。
復雜多變的地質條件常常導致勘察得到的隧道圍巖與實際發現的圍巖有著較大的差異(如圖1)。
3.1 地層巖性
隧道圍巖屬上三疊統一碗水組地層,少量屬路馬組地層,巖性相對比較復雜,硬質巖有板巖,含炭質板巖、弱變質灰巖;超基入巖體,軟質巖有砂巖、泥巖。由于受哀牢山大斷裂及次一級構造的影響,隧道基本上出露灰巖、深灰色板巖和炭質板巖。表層強風化破碎,圍巖范圍內板巖基本上呈現出弱風化碎塊狀或塊狀,節理裂隙發育,不均勻風化,弱變質深灰色灰巖及超基入巖體為弱風化大塊狀,隧道圍巖出現的淺黃色砂巖和紫紅色泥巖屬軟質巖類。
地層巖性對隧道施工中地質災害的產生具有決定性作用,特別是塌方的發生主要與巖性有關。90%以上的塌方發生在碳質板巖中。而在灰巖和砂巖中,主要表現為掉塊現象,僅局部地段出現塌方。涌水的發生也與巖性有關,砂巖中一般是線狀流水,板巖中一般為多處同時滲水,灰巖中則一般為線狀或股狀水流。由于巖性界面往往是富水部位,因而在巖性發生變化的部位也是涌水易出現的位置。
3.2 地質構造
安定向斜:由三迭系上統路馬組和一碗水組組成,軸部向西北端昂起,東南段延展幅寬達24 km,巖層傾角40°~60°,次級褶皺發育,受走向斷裂的干擾破壞,地層重復而構造重迭,遞錯,使向斜支離破碎,殘缺不全。
隧道范圍內有斷裂穿過。斷裂延伸30~90 km不等,沿斷裂帶常見片理巖、糜棱巖、碎裂巖、擠壓角礫巖及巖石破碎帶等,并有超基性巖漿巖侵入,斷面多傾向北東,局部傾角450°,為壓扭性構造。
區內構造復雜,斷裂和節理發育。據統計,隧道內圍巖中主要發育四組構造,產狀分別為143°/NE/74°,80°/NW/79°,172°/NE/28°和170°/NE/76°,其中以第一組最為發育。節理的長度一般50~2250 cm,局部地段長度達3 m甚至l0 m以上。節理面一般較為粗糙,較長的節理面則較為平直光滑。
短小的節理多數閉合,而長度較大的節理縫則寬度較大,多為0.5~2 mm,最大達6~9 cm。塌方和涌水即出現在節理長度大、節理縫寬、節理面平直光滑的地段。
根據地表地質調查,下行線K255+180和上行線K255+210的地表為一常年流水河溝通過,見斷層角礫巖,氣孔構造的噴發巖,還有煌斑巖。上行線K255+280的地表為一山坳,兩側巖層產狀雜亂。其中隧道下行線255+160~+282、上行線K255+200~+349位于兩條斷層的交會處,即斷三角帶。
3.3 水文條件
隧道磨黑端常年水位線高于隧道,上行線隧道洞頂距最高地下水位線為128 m,下行線隧道洞頂距最高地下水位線為214 m。路線區域內分布松散層孔隙水,碳酸鹽巖巖溶水和基巖裂隙水三大類。基巖裂隙水分布最為廣泛,其中以碎屑巖裂隙水為主。松散層孔隙水:松散層孔隙水主要分布于第四系沖洪積和殘坡積層中,在砂性土中相對較豐富,接受大氣降水補給,徑流排泄不暢,常年滯水,而粘性士,水量相對貧乏。碳酸鹽巖巖溶水:區域出露的碳酸鹽巖較少,只是在隧道部分出現了少量的灰色灰巖接受孔隙水及基巖裂隙水的補給,一般以溶洞的形式排泄。裂隙水對洞口滑坡和洞內崩塌的形成起重要作用。砂巖及灰巖中賦存有裂隙水,由于裂隙水壓力的作用,水沿裂縫的楔入作用使巖體凝聚力降低,內摩擦角減小,力學強度降低,引起塌方。
總之,隧道的水文地質條件相當復雜,從某種意義上說,水已經成為影響圍巖穩定的最主要的因素。
4 某隧道TSP&GPR聯合探測結論
隧道K255+689~K255+539段TSP探測時,因為TSP探測在該處縱波反射能量比橫波弱,反射能量分別為3.67e~4,2.42e~3,呈現反射波振幅,所以預報K255+689~K255+574段為硬巖層,在K255+605附近富水。實際施工情況K255+689~K255+574段為硬質板巖和灰巖,在K255+600處涌水量大,大1000m3/h,施工中增加了排水設施,增強了支護。
隧道挖掘到K255+600灰巖地層附近遇到巖隙涌水,隨后利用GPR進行短期超前探測。得到雷達探測剖面,從剖面圖上明顯看到反射波振幅異常強烈,從而無需進一步的分析即可圈定涌水通道的范圍。后經施工證實,K255+600處涌水通道為灰巖垂直溶隙。
參考文獻
關鍵詞:礦山資源;地質環境問題;防治策略;研究
1礦山工程概況
田東縣坡洪煤炭有限責任公司按桂政發(2011)43號文“關于加快推進煤礦機械化改造的決定”的精神,根據礦井實際情況決定對坡洪煤礦進行機械化改造,生產能力為9萬t/a。為辦理采礦權延續伸請登記,需要編制礦山地質環境保護與恢復治理方案。根據廣西壯族自治區國土資源廳2013年下發的《廣西壯礦山地質環境恢復治理水文地質詳查規程(試行)》要求:“對傍河、傍海、傍水庫、傍供水水源地的礦山,或巖溶地區傍城鎮或集中居民點的礦山、深凹開采礦山、重金屬礦山等,凡是可能造成含水層破壞或污染、可能引發嚴重地質環境問題的礦山,必須開展水文地質詳查工作”。坡洪煤礦為傍河以及可能造成含水層破壞或污染的礦山,應進行礦山恢復治理水文地質調查。
2當前國內礦山地質環境問題分析
2.1礦山地質環境問題的具體表現形式
一開始的時候,在礦山地質環境污染中存在大氣污染、水質污染和廢渣污染。從以往經驗得出,煤礦生產中出現的粉塵和一些容易揮發的氣體,是產生礦山區域環境中大氣污染的主要原因,進而,也深深的影響了大氣環境質量。特別是煤矸石,給更加嚴重影響大氣污染打導致,在影響地下水的同時也對土質環境造成更加嚴重的危害。這主要是由煤矸石本身具備相對強的可燃性,易爆炸的特征決定的,一旦出現燃燒、爆炸,就會快速釋放大量有毒有害氣體,直接嚴重影響大氣環境。在開采運用礦產資源的時候,會形成廢石、尾礦和冶煉廢渣等,他們如果很大數量的堆積在一起,并且不做任何的處理,就會形成環境污染和資源浪費。很大的原因是這些礦產資源副產品中存在很多的重金屬和某些有毒有害物質,在廢棄礦石長時間、堆放的情況下,不僅水資源受其影響,這一區域的土地也會出現嚴重的沙漠化現象。與此同時,伴隨著采礦中出現的一系列問題,會破壞潛水層,疏干性排水現象出現,地下水水位發生變化,發生明顯下降,更為嚴重時,會引起河流斷流,一些相對穩定的水環境發生不良改變,例如地下水資源枯竭,地表水漏失、區域水不平衡等,對礦山地質環境帶來非常不好的影響。后來,固定廢棄物的污染問題成為礦山地質環境污染中的重點。現狀礦山人類工程活動主要為采礦,無高邊坡存在,現有井口邊坡均已噴漿或漿砌石支護,邊坡穩定性較好,建井至今井口邊坡從未發生過崩塌、滑坡地質災害,現狀周邊亦無成規模的滑坡、崩塌、地質災害發生。礦區地表主要為粘性土所覆蓋,匯水面積小,現狀無自然形成的泥石流地質災害發生。礦井開采后的固體廢棄物主要是煤矸石,主要賣到附近磚廠作磚,堆放時間一般為數天,矸石場沒有永久矸石山,現狀未發生崩塌、滑坡及泥石地質災害。因此,礦區現滑坡、崩塌、泥石流地質災害弱發育、危害程度小,危險性小。礦井以斜井向下開采,地面變形總體不大,一般不會產生較大規模的山體滑坡。礦山地面建筑基本利用原有設施,井口均已有護坡措施。預測礦山改造引發崩塌、滑坡、泥石流地質災害的可能性小、危害程度小,危險性小。
2.2礦山地質環境問題成因分析
第一,礦山地質資源開發企業缺少環境保護思想。礦山地質環境問題,關鍵因素是理念指導水平相對低。在開發運用礦產資源的時候,安全生產和經濟效益成為重點,關于礦山的地質環境完全被拋諸腦后,沒有準確的思想指導,群龍無首,進而,對環境保護的了解方面發生嚴重的偏差。第二,沒有有效的對礦山地質環境進行監督管理,礦山地質出現環境污染問題。在礦山地質環境的保護過程中,安監、國土和環保等部門自然也會牽扯其中,但實際情況是,在我國的礦山地質環境保護工作中,很多地方存在明顯的空白,責任不能詳細落實到位,部門分工缺乏明確性,部門之間很少交流和協助,進而,礦山地質環境問題的出現也屢見不鮮。第三,現在有待進一步健全與完善我國礦山地質環境的管理。從教訓中我們可以深切感受到,在我國礦山環境的監管力度方面,存在嚴重的不足。最為關鍵的地方是,我們國家現在實行的礦山地質環境保護監管機制不完善,執法監管方面存在嚴重漏洞,力度明顯不足。
3關于礦山地質出現的環境問題的防治措施及建議
(1)礦區淺部存在老窯,開采的Ⅳ煤層時,大部分在已形成的采空區下開采。采空區積水對開采仍構成一定影響,開采過程中務必先將采空區積水疏干,防范其積水透水、突水對礦山的威脅。
(2)礦山為傍河侵蝕基準面下開采,淺部開采有可能受到地表河水通過斷層帶及不明老窯充水的影響,應按設計留設足夠的隔水煤柱,防止河水通過各種裂隙向巷道涌水,確保采空區沉陷盆地邊緣離河床有一定的安全距離,嚴禁在河流下挖財煤炭,如果一定要在水體下采煤,必須滿足試采成功的要求,得到可靠的資料并認真分析后,向有關部門報告,得到批準后才可以實施。在開采的過程中應堅持“有疑必探,先探后采”的原則進行探放水,防止發生透水、突水事故。
(3)采礦活動產生的不良環境影響主要為采空區地面變形,為避免在礦井開采后出現造成很大面積的房屋傾斜,開裂,地表沉陷、開裂等一系列地質災害現象的出現,應該嚴格按照原先的設計規定,留設足夠保障的保安煤柱,村莊下禁止采煤。在開采中,礦方應認真觀測地表沉降,仔細分析地表移動變形的內在規律,最好可以盡早發現,盡早治理,從而有效的避免或減小因為地表沉陷而帶來的危害。
(4)礦山開采活動產生的廢水,應嚴格按設計和環保部門的要求進行沉淀處理達標后排放,避免、減輕礦山開采造成土壤環境、地表水、地下水的污染,特別是對附近村屯生活飲用水源的污染。確保暴雨季節尾礦淋濾水經沉淀池處理后再外排。
(5)采煤過程中產生的煤矸石和其它廢石盡量用來充填采空區,盡量減少矸石堆積地表壓占土地和污染水土。做好儲煤場、堆矸場攔截保護,完善地表排水系統,防止廢固進入附近農田。
(6)為防止閉坑后地下水對周邊環境的影響,閉坑前應對可能坑道水滲流到第四系的巷道位置進行處理,可采用水泥封閉。當礦山閉坑以后,遵循關于礦山地質環境的恢復與治理以及相關的土地復墾方案的具體要求,對礦山各種工業場地進行恢復,減少土地資源的破壞。在礦山生產過程中,應將礦山的生產與土地復墾方案相結合,盡量減少耕地的壓占破壞。
(7)礦山開采過程中,建立地下水水位、水質的監測網及預案機制,對礦區及周邊環境進行動態監測,防范于未然,避免礦山開采對當地群眾生產、生活帶來較大影響。
4結束語
礦產資源的可持續發展對完成社會經濟的可持續發展具備關鍵意義,把礦區的環境保護工作做好,是完成礦產資源產業可持續發展的關鍵措施。缺乏有效的防范措施,就可能出現嚴重的后果。所以,關于環境地質問題的研究成為重中之重,為礦山地質的環保事業建設奠定基礎。
參考文獻
[1]黃霞,齊冉.礦山環境影響評價法律制度評析[J].中國國土資源經濟,2011(1):32-34,55.