魏海東

（山東省地質(zhì)測繪院，山東 濟南 250000）

我國是全球礦業(yè)大國之一，礦產(chǎn)資源開發(fā)利用帶來了巨大的財富和發(fā)展機會，但地質(zhì)環(huán)境保護與綜合治理工作卻有些冷落，從而引發(fā)和加劇了各種礦山地質(zhì)環(huán)境問題，因此礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作越來越受關(guān)注，這項工作不僅是礦山開采活動的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，也是為地質(zhì)環(huán)境監(jiān)管、治理與保護提供依據(jù)的重要途徑，當前我國也開發(fā)研究了很多調(diào)查技術(shù)手段和方案來開展系統(tǒng)、全面的礦山環(huán)境綜合調(diào)查，如無人機遙感技術(shù)，可以在礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查中發(fā)揮很大的監(jiān)測和預(yù)警作用，對引發(fā)礦山地質(zhì)環(huán)境問題的“源頭”進行及時科學(xué)地監(jiān)測、評價和管理，因此該行業(yè)從業(yè)者和礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作人員一定要加強對調(diào)查工作相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

1 礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作方法中的問題

1.1 資源浪費與環(huán)境破壞問題

①土地資源：我國的大型礦山較多，礦山開采工作占據(jù)面積也較大，在礦產(chǎn)資源開采過程中免不了對地表和地下土層造成破壞，開采過的礦山巖面裸露，開采區(qū)、碎石區(qū)各種廢棄物隨處可見，植被也大面積減少，短時間內(nèi)也很難恢復(fù)到原有的生態(tài)面貌，致使土地涵養(yǎng)作用喪失，從而造成大量的水土流失，土地污染，淤泥堆積，土地資源的利用率將會大打折扣[1]；②地質(zhì)古跡觀：很多地方原生態(tài)的地形地貌是經(jīng)過了上千萬年的沉淀才顯示出其獨特風(fēng)采，是當代人們探索過去世界、進行科研活動等的重要線索，這些地質(zhì)古跡及自然景觀都屬于不可再生資源，但是卻在不合理的開采活動中遭受到了不同程度的損害，并且也很難修復(fù)到原有的面貌，且修復(fù)工作費心費力；③廢水污染：一是各類廢水的隨意排放，在較長的開采過程中，大量污水隨意排向開采作業(yè)區(qū)周圍，其中的污染物會造成地表水、地下水的污染，周圍的耕地、農(nóng)田等畜牧業(yè)用水也會受到影響，二是開采過程中因清洗等原因需要配制化學(xué)藥水，所用的藥劑產(chǎn)生的廢水，或是碎石碎渣亂推亂放，在自然降水的作用下滲透溶解礦物中可溶成分產(chǎn)生的廢水，不僅會污染附近水源，還會形成水坑、泥漿，甚至產(chǎn)生泥石流；④空氣污染：礦山開采中會產(chǎn)生的大量廢棄物，廢棄物隨意扔放且長期不處理，堆積起來會逐漸腐爛發(fā)臭，不僅會影響土壤，還會威脅到周圍居民的身心健康，此外采區(qū)、碎石區(qū)碎石粉塵到處飛散，廢氣大量排放，污染有毒廢水蒸發(fā)等也會嚴重降低當?shù)乜諝赓|(zhì)量，造成空氣污染。

1.2 地質(zhì)災(zāi)害問題

在礦山開采過程中，由于頻繁且大動作的鉆洞、開挖、爆破等活動影響，使得山體的原有結(jié)構(gòu)被破壞，圍巖的整體穩(wěn)固降低，導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，如因為過度開采，或是開采過程中產(chǎn)生的廢土、碎石渣等堆砌不當，在雨季、暴雨等降雨量較大的時期會在水流的推動作用下出現(xiàn)滑坡災(zāi)害，從而堵塞交通線路，或是致人傷亡；因為開采方式不當，開采強度過激，對地下水的監(jiān)測和控制不合理等，會導(dǎo)致地表不均勻沉降、位移變形等，從而破壞道路地基，出現(xiàn)地面漏洞等地表災(zāi)害；還有地表裂縫災(zāi)害，也是因為不規(guī)范的礦山開采活動導(dǎo)致，不同的開采失誤行為會使得裂縫的深度和長度也不同，最長可達數(shù)千米，且破壞后基本不可修復(fù)，對于地質(zhì)環(huán)境的破壞作用非常大，更會嚴重影響礦山周邊的道路、橋梁等交通基礎(chǔ)設(shè)施的安全性。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作方法概述

2.1 調(diào)查工作內(nèi)容

調(diào)查礦井的名稱、類別、位置等基本情況，與礦產(chǎn)企業(yè)、相關(guān)監(jiān)管部門核實開采活動的合法性、安全性，了解開采進展和現(xiàn)狀，獲得一些基本資料；調(diào)查礦山的地勢地形、水質(zhì)和涌水量、地層巖性與地質(zhì)構(gòu)、周邊林木和農(nóng)田、水源分布等礦山地質(zhì)環(huán)境背景；調(diào)查礦山固體廢棄物類型和排放量，廢水排放及綜合利用情況，開采區(qū)及其周圍礦山開采后的環(huán)境變化，了解礦山地質(zhì)環(huán)境的破壞程度和治理修復(fù)情況；調(diào)查礦山地質(zhì)災(zāi)害的類型，科學(xué)圈定地面塌陷區(qū)，評估災(zāi)害風(fēng)險、規(guī)模及危害程度。如調(diào)查地表水以及地下水狀況時，需要了解地表水水質(zhì)、徑流量、補徑排方式和洪水位，地下含水層分布、類型、水位，調(diào)查礦山地貌景觀時，由于礦山一般位于地形地勢較為平坦且開闊的地區(qū)，開采時的廠房興建、存土場設(shè)置、生活區(qū)建立等都會破壞礦區(qū)原有的地形地貌，因此需要通過調(diào)查對比礦山開采前后的地形地貌景觀變化情況、破壞程度，通過以上礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查內(nèi)容，來完善礦山開采計劃，提升礦產(chǎn)資源的開采水平，同時為礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)和綜合治理工作提供依據(jù)，以制定科學(xué)的節(jié)能環(huán)保發(fā)展戰(zhàn)略，促使礦山建設(shè)達到生態(tài)化標準[2]。

2.2 礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作基礎(chǔ)

2.2.1 全國礦山地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)庫

由于我國礦山分布具有區(qū)域性特點，各地區(qū)礦山的地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀和變化規(guī)律也大不相同，因此國家會組織人員就全國的礦山地質(zhì)環(huán)境進行定期性的摸底調(diào)查，且每輪的調(diào)查結(jié)果會存入全國礦山地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)庫，通過對每輪全國礦山地質(zhì)環(huán)境問題類型、分布及其危害等信息的對比分析，為國家對礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展指導(dǎo)和監(jiān)督提供理論依據(jù)。

2.2.2 代表性礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查結(jié)果

我國的礦產(chǎn)種類豐富、礦山分布地遼闊、礦山規(guī)模大小各異，其中部分礦山可作為典型礦區(qū)來作為重點關(guān)注、調(diào)查對象，如湖南錫礦山銻礦區(qū)、黑龍江省雞西礦區(qū)、海南石碌鐵礦區(qū)、內(nèi)蒙古白云鄂博綜合礦區(qū)。通過對不同地區(qū)、不同種類礦山的示范性調(diào)查，可以總結(jié)出地質(zhì)環(huán)境差異性，以及不同類礦山地質(zhì)環(huán)境進行調(diào)查時的技術(shù)、工作方法的適用性，從而促進地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作的發(fā)展和各種工作方法的高效應(yīng)用。

2.2.3 國家級礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測示范區(qū)

為了幫助礦產(chǎn)企業(yè)發(fā)展，促使礦山開采工作和礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境保護工作協(xié)調(diào)進行，國家與地區(qū)政府、相關(guān)企業(yè)等協(xié)力在全國的不同地區(qū)建立了許多國家級礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測示范區(qū)，利用示范區(qū)的礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作流程、監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)布設(shè)方式、新型監(jiān)測儀器設(shè)備和管控系統(tǒng)應(yīng)用成效、經(jīng)驗總結(jié)等為全面開展全國礦山地質(zhì)環(huán)境的調(diào)查、監(jiān)測、治理、恢復(fù)、保護等工作提供參考，并加強科普宣傳和教育培訓(xùn)，以保障礦業(yè)經(jīng)濟良性、可持續(xù)發(fā)展。

2.2.4 全國礦山地質(zhì)環(huán)境信息平臺

鑒于當代社會各行業(yè)的信息化建設(shè)水平都較高，且高科技、智能產(chǎn)品的應(yīng)用確實顯現(xiàn)出較大的工作優(yōu)勢，因此為了提高礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查精度和效率，提高礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)督管理水平，可利用相關(guān)數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理等裝置，建設(shè)全國礦山環(huán)境地質(zhì)信息系統(tǒng)平臺軟件，礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測信息綜合管理系統(tǒng)，從而可以對調(diào)查數(shù)據(jù)進行快速化、精準化、規(guī)范化管理和應(yīng)用，為落實全國礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理規(guī)劃起到積極作用。

2.3 調(diào)查方法類型

①實地考察和資料搜集：通過走訪當?shù)厝罕?，咨詢相關(guān)監(jiān)管部門等，可以初步掌握礦山基本情況，礦山地質(zhì)環(huán)境概況，和往年的氣象、生態(tài)環(huán)境等資料，此外調(diào)查工作人員可以進行地面調(diào)查，到現(xiàn)場進行實測，以核實已有資料的真實性，完善缺失部分礦山資料，對重點的調(diào)查內(nèi)容進行詳細的調(diào)查；②遙感調(diào)查：鑒于礦山地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性，對于人力無法到達或無法詳細探明的區(qū)域，可在前期收集資料的基礎(chǔ)上，利用無人機、高清攝像機等數(shù)據(jù)采集設(shè)備來進行補充調(diào)查或修編，獲取礦山地質(zhì)環(huán)境背景、地質(zhì)問題及危害程度[3]；③座談會：召集有關(guān)技術(shù)人員、項目管理與負責(zé)人員、政府監(jiān)管人員等，通過對調(diào)查數(shù)據(jù)資料的匯總、整理、歸納、分析，結(jié)合行業(yè)相似案例、評價和監(jiān)管標準規(guī)范等，了解礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀，規(guī)劃后續(xù)的調(diào)查工作、礦山開采獲活動、礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)與綜合治理工作。

2.4 調(diào)查工作方法要求

①做好前期資料準備：為了給地質(zhì)環(huán)境勘查工作提供充足的理論依據(jù)，需要事先從相關(guān)企業(yè)和部門收集已有的地質(zhì)、水文、生態(tài)環(huán)境等方面的信息，通過對這些綜合資料進行整理分析，推斷地質(zhì)環(huán)境變化過程和現(xiàn)狀，從中提取出有用的參考資料；②綜合運用多種調(diào)查方法：為了確保調(diào)查結(jié)果準確、全面、及時，需要熟練掌握各種調(diào)查技術(shù)手段，了解工作方針和要求，以求在實際工作中綜合以上多種實地和遠程勘查技術(shù)手段；③有針對性地進行調(diào)查：為了提高調(diào)查工作效率，要分清礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查的難易點、重要內(nèi)容，從而可以制定有針對性的調(diào)查計劃，將不甚相關(guān)的內(nèi)容進行一般性的調(diào)查，對環(huán)境地質(zhì)問題較多的地區(qū)進行重點調(diào)查，根據(jù)設(shè)定的調(diào)查目的和精度要求，開展由表及里、由淺入深，控制與重點調(diào)查相結(jié)合的野外綜合性調(diào)查工作；④客觀評價：在總結(jié)調(diào)查結(jié)果時，需要明確評價指標，并在資料收集及詳細調(diào)查的基礎(chǔ)上對礦區(qū)范圍和礦山開采活動影響范圍進行客觀公正的評價，如以生產(chǎn)規(guī)模、采礦方式、采空區(qū)面積等指標評價礦山開采活動對地質(zhì)環(huán)境的影響力，以工程和水文地質(zhì)條件、植被覆蓋情況、周邊人類活動等評價地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性，以礦山地質(zhì)災(zāi)害、含水層破壞、地表生態(tài)及資源破壞等指標評價礦山地質(zhì)環(huán)境的破壞情況和危害程度。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作方法的技術(shù)性

3.1 遙感技術(shù)

遙感是利用電磁波特性進行遠距離的地質(zhì)環(huán)境調(diào)查，由于不同物體的電磁波特性不同，利用無人機等裝置可以在突破一些地面條件限制的情況下，通過電磁波發(fā)射與反射過程，捕捉地表物體相關(guān)指標的動態(tài)變化來分析出地質(zhì)環(huán)境的具體情況，在自然災(zāi)害的調(diào)查、監(jiān)測和預(yù)測中具有顯著優(yōu)勢。

3.1.1 資源損毀遙感監(jiān)測

在地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作中應(yīng)用該技術(shù)時，要先確定一個監(jiān)測因子，礦石或自然景觀均可，然后動態(tài)監(jiān)測所選因子，并利用遙感技術(shù)的高空間分辨率功能準確的找到損壞資源的實際位置，如分辨煤（矸石）自燃區(qū)以及非自燃區(qū)輻射熱量差異并成像，從而方便調(diào)查人員準確確定礦藏區(qū)域和類型，辨別損毀資源涉及的區(qū)域，還可利用其多光譜數(shù)據(jù)功能性，判別礦區(qū)固體廢棄物的類型、分布場所，利用高精度的DEM功能，獲取整個礦區(qū)的地形地勢及特征，并轉(zhuǎn)化成方便相關(guān)調(diào)查人員解讀的形式[4]。

3.1.2 地質(zhì)災(zāi)害遙感監(jiān)測

①在滑坡災(zāi)害中的應(yīng)用：由于礦山地帶發(fā)生這類地質(zhì)災(zāi)害的頻率和可能性較高，因此我國很早就開始在這方面應(yīng)用此技術(shù)，監(jiān)測經(jīng)驗也比較豐富，利用遙感裝置等構(gòu)成的監(jiān)測系統(tǒng)，可以監(jiān)測災(zāi)害體本身及其相關(guān)信息，通過地形地貌覆蓋以及影像光譜信息，分辨顯示出滑坡類地質(zhì)災(zāi)害與周圍普通物體在形態(tài)以及紋理等方面存在的細微差異性，從而判定礦山中存在的災(zāi)害體、規(guī)模及分布位置；②在地表災(zāi)害中的應(yīng)用：遙感監(jiān)測可以利用高智能設(shè)備深入實際的礦山環(huán)境中，將礦山中的物質(zhì)以SAR影像的形式呈現(xiàn)出來，從而可以在圖像上發(fā)現(xiàn)地表裂縫，這種勘查方式不僅可以保障勘查工作人員的安全，還能提高勘查覆蓋范圍和效率。

3.2 探地雷達

3.2.1 工作原理

由于電磁波在不同介質(zhì)中傳播反射會存在電性差異，在地質(zhì)環(huán)境勘查時，可以利用地雷達向探測對象發(fā)射高頻電池脈沖波，然后利用接收天線接受反射后電磁波，這樣勘查人員就能獲得電磁波接觸物體后的電性特征與時間等信息，而不同的探測目標由于自身特性不同，反射回的電磁波差異性也較大，通過處理成果剖面、波相特征分析，結(jié)合目標對象的目標電性特征以及異常區(qū)存在范圍，可以進行目標對象識別和對象特征解釋，獲得更加完整的目標對象特征信息[5]，因此可用于探測地質(zhì)條件，比如裂隙、斷層以及陷落柱等；水文地質(zhì)條件，包括地下水的分布與變化情況；開采活動的影響，如巖層壓力變化。

3.2.2 探測對象

①探測斷層和溶洞：斷層及其分布周圍的巖體結(jié)構(gòu)更為松動不穩(wěn)定，內(nèi)部孔隙率較大，水的滲透性增加，電阻率降低，從而會與完整巖體結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出很大的電性特征差異性，而充填或者非充填溶洞，也因為物理特征差異性可利用探地雷達探測。②探測近地表水量變化：根據(jù)雷達探測結(jié)果，獲取近地表水深度變化速度及數(shù)據(jù)，對近地表水實施剖面擬合，并通過一系列的推算驗證，了解局部體積含水量，解釋近地表水含水量變化代表的含義。

4 完善礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作方法的合理建議

4.1 完善相關(guān)制度

為了使礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作合法合規(guī)，也為了使調(diào)查結(jié)果具有權(quán)威性，發(fā)揮指導(dǎo)作用，要堅持政府的主導(dǎo)地位，結(jié)合礦產(chǎn)企業(yè)經(jīng)營和管理方針和我國礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理的實際情況，建立健全相關(guān)法律體系，如制定礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查評價制度，以提高調(diào)查結(jié)果的有效性，制定礦山環(huán)境許可制度，對礦山勘測與開采，礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查、治理與保護等進行一一監(jiān)管，通過加強執(zhí)法、規(guī)范執(zhí)法來促進礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作順利開展，落實礦山地質(zhì)環(huán)境保護措施[6]。

4.2 建立礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測體系

礦山地質(zhì)環(huán)境的調(diào)查工作是一項長期性且動態(tài)化的工作，無法保證有人能24小時進行各種勘查、監(jiān)測活動，因此為了及時了解礦山地質(zhì)環(huán)境，觀察其在地質(zhì)作用和開采活動下的變化情況，需要國家和企業(yè)等聯(lián)合合作，利用遙感設(shè)備、GPS監(jiān)測技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等建立礦山地質(zhì)環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測體系，以典型性的礦區(qū)或礦山的地質(zhì)環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測結(jié)果作為參考依據(jù)，為礦產(chǎn)資源勘探、開發(fā)和活動提供幫助，促使地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)發(fā)揮作用。

4.3 積極引入先進技術(shù)

當前我國的礦山地質(zhì)環(huán)境治理與保護意識愈發(fā)提高，對其調(diào)查工作要求也更高，為了提高調(diào)查準確性和效率，需要不斷提升調(diào)查技術(shù)水平和工作人員的綜合能力，也要多開發(fā)新調(diào)查技術(shù)，設(shè)計新的工作方案，將新技術(shù)、新設(shè)備、新方法融入原有的工作系統(tǒng)中，為充分了解礦山環(huán)境地質(zhì)提供可靠的依據(jù)和技術(shù)支持，如要加強對人工智能技術(shù)的應(yīng)用，以擴大調(diào)查范圍，減輕工作量，提高精確性，加強全國性的技術(shù)交流和學(xué)習(xí)，參考典型礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作方法，先進示范性的礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理經(jīng)驗和技術(shù)來改進當下工作的不足，以提升地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作的價值。

5 結(jié)語

我國土地面積廣闊，各地區(qū)地勢、氣候環(huán)境等的差異性使得礦山資源十分豐富，實際的礦山地質(zhì)環(huán)境也存在很大的差異性，同時礦業(yè)活動誘發(fā)的礦山環(huán)境地質(zhì)問題逐漸嚴峻，不僅制約了開采效率，對礦山職工和礦區(qū)居民的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成了極大的威脅，也違背了綠色發(fā)展理念，為了落實礦山地質(zhì)環(huán)境保護工作，建設(shè)友好生態(tài)的礦山，需要對當?shù)氐牡刭|(zhì)情況進行認真的考察，利用各種地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作方法來了解礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀，從而可以根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境問題的危害類型和程度進行有針對性的治理和修復(fù)。