馬亞弟,柳曉松,張 許
(山東省煤田地質(zhì)局第一勘探隊(duì),山東 青島 266500)
在中國(guó)當(dāng)前環(huán)境地質(zhì)勘查的現(xiàn)狀中,還存在著資源的嚴(yán)重匱乏﹑勘查技術(shù)落后和地質(zhì)礦產(chǎn)普查工作受阻等問(wèn)題,對(duì)環(huán)境地質(zhì)勘查工作的發(fā)展產(chǎn)生了很大的影響。因此,必須運(yùn)用最新的科學(xué)技術(shù)方法,以進(jìn)一步提高水工環(huán)地質(zhì)學(xué)勘查的技術(shù)。
在礦山水工環(huán)地質(zhì)學(xué)研究工作中,根據(jù)區(qū)域環(huán)境具體情況不同,環(huán)境測(cè)量方法的運(yùn)用更加重要。
在礦山水文地質(zhì)﹑工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)學(xué)方面的研究上不能只局限在傳統(tǒng)的技術(shù)方式上,因此,更主要的目標(biāo)是推動(dòng)世界地質(zhì)勘查科技的一體化發(fā)展,從而有效提升世界地質(zhì)勘查的實(shí)際效果。
在礦山水工環(huán)境地質(zhì)學(xué)研究中,測(cè)量方法的運(yùn)用更加重要,尤其面對(duì)當(dāng)前越來(lái)越嚴(yán)峻的自然環(huán)境,開展礦山水工環(huán)境地質(zhì)學(xué)的研究和測(cè)量工作有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。在檢查時(shí),要作好各個(gè)環(huán)節(jié)的準(zhǔn)備工作,并根據(jù)出現(xiàn)的問(wèn)題,進(jìn)行合理的預(yù)防措施。在礦山水文地質(zhì)﹑工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)的研究上,其主要目的就是推動(dòng)世界地質(zhì)勘查科技的一體化發(fā)展。
在水工環(huán)地質(zhì)研究中,是從礦山企業(yè)的視角來(lái)加以考察,但是有些地質(zhì)勘查單位由于盲目的提高開采的速度,而忽略了煤炭和礦床研究工作的實(shí)際狀況,與勘查的基本規(guī)律并不適應(yīng),一些工作單位甚至于采取了“以采代探”的形式來(lái)從事礦山企業(yè)的勘查,這些做法極易造成安全事故的出現(xiàn),對(duì)施工的安全性形成嚴(yán)重的負(fù)面影響。同時(shí),由于在一些水工環(huán)地質(zhì)學(xué)的研究人員中,并沒(méi)有基本的地質(zhì)勘查技能和工作經(jīng)歷,使得在實(shí)際的水工環(huán)地質(zhì)學(xué)勘查過(guò)程中出現(xiàn)了不少的問(wèn)題,不合理的勘查方式不僅導(dǎo)致了費(fèi)用的提高,而且還在以后的環(huán)境地質(zhì)學(xué)勘查過(guò)程中出現(xiàn)了隱患問(wèn)題。
在當(dāng)前礦山水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查勘測(cè)中,最新的技術(shù)手段的運(yùn)用并不是很普遍,雖然在水工環(huán)地質(zhì)的研究?jī)?nèi)涵上還存在著一定差別,但在其結(jié)構(gòu)上還是組成了一個(gè)彼此聯(lián)系的總體,其服務(wù)的主要目標(biāo)仍然是環(huán)境地質(zhì)勘查。在實(shí)際礦山水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查測(cè)量中,由于沒(méi)有新科技的支持和先進(jìn)儀器的支撐,導(dǎo)致了地質(zhì)勘查中的各種困難。這種困難的產(chǎn)生也成為了現(xiàn)階段在礦山水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查測(cè)量中必須克服的最大難題。
根據(jù)礦山水工環(huán)地質(zhì)建設(shè)項(xiàng)目開展了專項(xiàng)性的戰(zhàn)略研討,我們要進(jìn)一步地將它變得越來(lái)越完備。要對(duì)全國(guó)各個(gè)地區(qū)的礦山水工環(huán)地理建設(shè)項(xiàng)目開展全面檢查統(tǒng)計(jì),綜合各種材料,梳理好以后再開展戰(zhàn)略專項(xiàng)研討會(huì)。要綜合考察水工環(huán)境地質(zhì)研究工作在各個(gè)地方的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展情況。了解地質(zhì)環(huán)境和地理問(wèn)題,研究各個(gè)地方現(xiàn)在面臨的這類問(wèn)題,綜合確定后開展研究。
礦山水工環(huán)地質(zhì)的勘探普遍使用的方法是電方法勘察,它的特點(diǎn)主要是實(shí)用性,因此特點(diǎn),保證了礦山水工環(huán)地質(zhì)勘察的工作有效進(jìn)行。在實(shí)際應(yīng)用上,電方法因時(shí)間較為久,并積累了非常大的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),而隨著發(fā)展的趨勢(shì)導(dǎo)向,經(jīng)過(guò)了革新過(guò)程,并逐漸完善其方法,該方法的應(yīng)用對(duì)于水工環(huán)地質(zhì)學(xué)的調(diào)查研究也具有著重要的貢獻(xiàn)。在具體的使用流程中,電方法手段可以分為最大密度電極方法和激發(fā)極化法這二類,其應(yīng)用中為一個(gè)陣列的勘探方式,而最大密度電方法是由電表面法和電測(cè)探法互相綜合的過(guò)程,被工作人員們普遍地運(yùn)用于野外地質(zhì)學(xué)的調(diào)查勘察工作當(dāng)中。此外,也因?yàn)槠湓诓荚O(shè)的過(guò)程中更加簡(jiǎn)單,沒(méi)有經(jīng)過(guò)過(guò)多的布置步驟,從而導(dǎo)致了事故的發(fā)生率更加明顯地減少。但由于當(dāng)前的科技發(fā)展趨勢(shì),大密度電方法的應(yīng)用已經(jīng)不僅僅局限手工的作業(yè),而采用全智能化的數(shù)據(jù)采集技術(shù)能夠使電極反應(yīng)流程的布置方法更加有效地靈活多樣,也可以大大提高在數(shù)據(jù)勘查中的精確度和可信度。所以,在礦山水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查勘探中電方法技術(shù)的應(yīng)用,是保證其勘查品質(zhì)的關(guān)鍵舉措。
GPS技術(shù)作為一個(gè)高度動(dòng)態(tài)的定位技術(shù),在礦山水工環(huán)境地貌調(diào)查測(cè)量中最主要的依據(jù)就是通過(guò)測(cè)定載波相位來(lái)加以實(shí)現(xiàn)的,這個(gè)方式突破了傳統(tǒng)地面測(cè)量方式的局限性,可以通過(guò)衛(wèi)星定位所發(fā)出的消息來(lái)增加在環(huán)境地貌測(cè)量中的精度。另外,可以通過(guò)一定數(shù)量的衛(wèi)星對(duì)地面接收機(jī)的定位范圍作出更精確的測(cè)算和定位,在地面的基礎(chǔ)站中可以安裝性能較高的地面接收設(shè)施,或者通過(guò)接連觀測(cè)的方式使用無(wú)線傳送裝置對(duì)探測(cè)數(shù)據(jù)加以傳送和收集,在地面接收設(shè)施中,接收器當(dāng)受理到數(shù)據(jù)時(shí)便會(huì)及時(shí)地轉(zhuǎn)變成無(wú)線消息。同時(shí),可以對(duì)地面基準(zhǔn)站的基線加以核算,以便于可以獲得更精確的WGS-84的位置信息。相應(yīng)地,當(dāng)對(duì)一些地面坐標(biāo)參數(shù)加以轉(zhuǎn)換或解算時(shí),就可以獲取實(shí)際的勘測(cè)位置信號(hào)。技術(shù)已被普遍地運(yùn)用于城市地質(zhì)與環(huán)境狀況的監(jiān)測(cè)中,對(duì)城市的規(guī)劃與發(fā)展都具有著難以取代的重要意義。
在礦山水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查測(cè)量與資料的勘查利用領(lǐng)域,遙感技術(shù)的使用也日益普遍,并在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)礦山水工環(huán)境地質(zhì)勘查工作順利開展具有著巨大的指導(dǎo)作用。在對(duì)礦山水工環(huán)地質(zhì)的調(diào)查測(cè)量中,人們對(duì)遙感技術(shù)的應(yīng)用往往要求利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)手段,同時(shí),由于人類對(duì)遙感技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)與改進(jìn),使它構(gòu)成了一個(gè)更加多元化的模式,在對(duì)水工環(huán)地質(zhì)的調(diào)查測(cè)量中可以更為簡(jiǎn)單地使用,圖像也是比較清晰的。在對(duì)遙感技術(shù)成像空間進(jìn)一步優(yōu)化的基礎(chǔ)上,光譜的清晰度也得以進(jìn)一步提高,同時(shí)遙感技術(shù)的應(yīng)用及其在礦山水工環(huán)地質(zhì)中的應(yīng)用進(jìn)展也是越來(lái)越的快速。
瞬變電磁法是最先出現(xiàn)的一種方式,一開始是運(yùn)用在航天物探的領(lǐng)域當(dāng)中。我國(guó)在十九世紀(jì)八十年代才將瞬變電磁法(TEM)普及和使用。并且瞬變電磁法(TEM)在金屬礦探測(cè)中的運(yùn)用,已經(jīng)推動(dòng)了在環(huán)保領(lǐng)域﹑工程測(cè)量領(lǐng)域以及自然災(zāi)害研究范疇的廣泛應(yīng)用,并在較為發(fā)達(dá)的時(shí)代,已經(jīng)達(dá)到了非常不錯(cuò)的成效。瞬變電磁技術(shù)(TEM)的基本原理:在回線的幫助下把脈動(dòng)電磁波信號(hào)向地下發(fā)射(一次),同時(shí)在間歇階段對(duì)二次的渦流區(qū)進(jìn)行檢測(cè)。如果研究了地下分布的電性及不平衡地質(zhì)體,則可觀察到反常二次場(chǎng)及不平衡物體的渦流場(chǎng)。但通常,人們均采用對(duì)ρs參數(shù)的推斷及解釋來(lái)代替對(duì)反常場(chǎng)的分析,從而處理有關(guān)的地質(zhì)學(xué)問(wèn)題。在地下介質(zhì)中,由瞬變電磁法所形成的電磁場(chǎng)技術(shù)受傳播時(shí)間的影響,從而使其向更深處傳播,并且其傾角錐面約為47°,即煙圈效應(yīng)。煙圈效應(yīng)反映了海洋瞬變場(chǎng)隨時(shí)間而改變的規(guī)律,此乃瞬變電磁法(TEM)在海深測(cè)量勘探中所運(yùn)用的理論。瞬變電磁法的主要優(yōu)勢(shì)是:橫向分辨率高,對(duì)較陡的探測(cè)線產(chǎn)狀的局部特殊地質(zhì)體的靈敏度較高;檢測(cè)的精度較高,純異常的檢測(cè)結(jié)果受地勢(shì)的負(fù)面影響很小,且不受裝置間耦合噪聲的危害;對(duì)接地或有障礙地方的施工檢測(cè)技術(shù)較為簡(jiǎn)便,且工效也是比較不錯(cuò)的。
地理雷達(dá)在主頻為10-1000MHz的寬帶高頻全時(shí)域電磁脈沖波的反射檢測(cè)目標(biāo)體的幫助下,能對(duì)地理難題進(jìn)行高效處理。水工環(huán)境與地貌勘探中,地質(zhì)雷達(dá)測(cè)速的運(yùn)用也非常普遍,比如:滑面及滑坡體結(jié)構(gòu)的研究;崩塌和地面沉降等災(zāi)情的評(píng)估等。
礦山地質(zhì)環(huán)境的調(diào)查研究據(jù)權(quán)威部門的統(tǒng)計(jì)研究結(jié)果表明,在地質(zhì)環(huán)境調(diào)查過(guò)程中合理運(yùn)用GPS或RTK信息技術(shù),就可以獲取豐富精確的礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查資料信息,并在第一時(shí)間傳遞到相應(yīng)的地質(zhì)環(huán)境主管單位,而管理人員根據(jù)這種信息也能夠進(jìn)行研究分析,并想出相應(yīng)的處理辦法??蒲腥藛T利用在小范圍的集裝箱內(nèi)開展了GPS RTK科技應(yīng)用實(shí)驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果充分反映了GPS RTK科技在區(qū)域地質(zhì)環(huán)境研究中的成果。測(cè)試結(jié)果表明,在二者相互接近的地方水同時(shí)也沒(méi)有受到污染物,因此就能很高效地監(jiān)測(cè)到在淺水面情況,而經(jīng)過(guò)合理使用GPS技術(shù)也就能很清澈地觀測(cè)到淺水表面的污染物。當(dāng)區(qū)域內(nèi)的水污染物處在飽和狀態(tài)時(shí),即使工作人員通過(guò)GPS技術(shù)也無(wú)法有效監(jiān)測(cè)到淺水航道面。在整個(gè)實(shí)踐過(guò)程中,通過(guò)在水地質(zhì)環(huán)境研究中廣泛使用的GPS與RTK技術(shù),能夠得到很多關(guān)于水文方面的重要參量數(shù)值,比如水中羽狀的污染物和各種毛細(xì)垃圾物等等。第一,以工作效率較高和傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)相比較。GPS與RTK技術(shù)形成了獨(dú)特的測(cè)試操作優(yōu)勢(shì),在最簡(jiǎn)單的地質(zhì)條件下,先進(jìn)的RTK設(shè)站技術(shù)對(duì)五公里半徑以內(nèi)的測(cè)點(diǎn)僅僅只要求檢測(cè)一個(gè),從而大大減少了地面控制站設(shè)備和檢測(cè)儀器的安裝設(shè)備數(shù)量,一個(gè)人就可以完成作業(yè)。減少了整個(gè)地質(zhì)研究的工作周期,在短時(shí)間內(nèi)就可以順利完成所有研究工作,大大提高了效率;第二,可以進(jìn)一步提高測(cè)量的定位精度。GPS RTK位置信息技術(shù)是利用載波跟蹤觀測(cè),并根據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù),它可以真實(shí)地給出測(cè)量站點(diǎn)在給定坐標(biāo)系中的三維位置結(jié)果,并且還可以使測(cè)定的結(jié)果準(zhǔn)確到在厘米量級(jí)。只要符合RTK施工技術(shù)中的各種工作條件,在整個(gè)地質(zhì)研究調(diào)查中的計(jì)算就不出現(xiàn)誤差,RTK的平面精確度以及高程準(zhǔn)確度相比于傳統(tǒng)的勘測(cè)定位準(zhǔn)確性都有很大的提升,并且還不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的積累;第三,實(shí)現(xiàn)了全天候作業(yè)。將RTK技術(shù)與傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)相比較時(shí),它并不需要實(shí)現(xiàn)二點(diǎn)范圍內(nèi)的對(duì)光通視,而僅僅要具備了電磁波通視和對(duì)空通視的相對(duì)條件。由此看來(lái),在水工環(huán)地貌研究中,應(yīng)用GPS RTK技術(shù)能夠不受眾多外部因素的影響,基本可以達(dá)到非常不錯(cuò)的效果,并且能夠完成全天的研究作業(yè);第四,在水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查中,RTK技術(shù)作業(yè)在自動(dòng)化﹑集成水平程度上,也有著較高運(yùn)用效果。RTK技術(shù)可勝任各類測(cè)量作業(yè),RTK技術(shù)還可有效減少人為作業(yè)的差錯(cuò),極大地提高了測(cè)量作業(yè)的準(zhǔn)確性。與此同時(shí),不同的測(cè)繪業(yè)務(wù)在內(nèi)置專業(yè)應(yīng)用軟件中,也可以完成對(duì)它的自動(dòng)化。
GPS RTK在南極洲永凍場(chǎng)地安全檢查中的廣泛使用在南極洲永凍場(chǎng)地中,相關(guān)人員對(duì)此進(jìn)行一系列相關(guān)的測(cè)試,首先,選擇一塊測(cè)試場(chǎng)地,并在地面以下40里面左右處,并設(shè)立融水坑,在對(duì)一個(gè)測(cè)試的場(chǎng)地中在地面底下三十厘米至五十厘米處的冰碴里面有著幾個(gè)融水坑,因此,這些融水坑的出現(xiàn)可能會(huì)對(duì)測(cè)試造成很大的危害。為此,科研人員通過(guò)運(yùn)用最先進(jìn)的GPS技術(shù)對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)時(shí)的觀測(cè)考察,并在對(duì)所有數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行分析和研究后表明,在距離地表的三點(diǎn)六公尺以下具有一些含散冰的冰層帶,而這種冰水沉積物帶中水分偏低。
從我國(guó)地質(zhì)地貌的整體情況來(lái)看,我國(guó)地質(zhì)地貌較為復(fù)雜,而物探技術(shù)的物理參數(shù)有著速度快﹑成本低以及不損害地質(zhì)地貌環(huán)境等比較不錯(cuò)的優(yōu)勢(shì),并且在礦山水工環(huán)境勘察的技術(shù)發(fā)展上來(lái)看,在近幾十年,一直受到廣泛的運(yùn)用。而在空間內(nèi)大量使用高分辨率技術(shù)勘察地質(zhì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),使礦山水工環(huán)境物探勘察技術(shù)獲得了實(shí)質(zhì)性的發(fā)展。
目前對(duì)國(guó)內(nèi)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)手段,從研究機(jī)理界定,主要應(yīng)該分為二大類:即化學(xué)分析法和物理性質(zhì)解析法。這二種方法間并沒(méi)有彼此獨(dú)立存在和對(duì)抗的關(guān)系,但在具體分析過(guò)程中,就應(yīng)該針對(duì)情況和特性,結(jié)合儀器設(shè)備分析與物理化學(xué)鑒別的優(yōu)點(diǎn),并揚(yáng)長(zhǎng)避短,以選擇正確的方法。這就需要分析化學(xué)工作人員應(yīng)該同時(shí)掌握好這二種方法。而這些方法又是從材料的物理﹑物理化學(xué)特性(色譜及電特性)為基準(zhǔn),并通過(guò)特定檢測(cè)儀表或設(shè)備加以分析的測(cè)試方法。根據(jù)現(xiàn)在情況來(lái)看,在礦山水工環(huán)境的檢測(cè)中,主要使用下列各種方法:分子之間吸收譜線分析法﹑發(fā)射光譜分析法﹑原子熒光光譜法﹑電化學(xué)分析法﹑生物色譜法,以及同位素測(cè)試。
其主要做的工作是:對(duì)空間數(shù)據(jù)的整理。作為一種應(yīng)用技術(shù)然后又根據(jù)地理信息的特性,就更加凸顯了應(yīng)用于GIS技術(shù)中的重要性,也使得這項(xiàng)技術(shù)在地理地質(zhì)方面運(yùn)用得十分普遍,在日常生活當(dāng)中也是一種十分重要的應(yīng)用技術(shù)。
遙感技術(shù)的問(wèn)世,可以說(shuō)是為人類的生命帶來(lái)了太多的光輝,而且,在最近的三十多年間,各類地質(zhì)學(xué)和環(huán)境地質(zhì)等專業(yè)中對(duì)遙感技術(shù)的使用,也是非常重視的。遙感技術(shù)經(jīng)過(guò)了從定量分析評(píng)估到零點(diǎn)五定量分析,再到定量分析評(píng)估,從簡(jiǎn)單的指示因素解析再到復(fù)雜計(jì)算機(jī)模型仿真,就是這樣的整個(gè)的成熟歷史。原來(lái)僅僅能夠處理簡(jiǎn)單指令,現(xiàn)在已經(jīng)能夠綜合處理多個(gè)問(wèn)題了。這項(xiàng)遙感技術(shù)用在水文地質(zhì)環(huán)境方面也是具有著絕對(duì)的優(yōu)越性,它擁有信號(hào)存儲(chǔ)豐富﹑宏觀調(diào)控﹑迅速反應(yīng),且能耗低﹑靈活監(jiān)測(cè)環(huán)境動(dòng)態(tài)信息等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際生活當(dāng)中不僅僅在水文地質(zhì)環(huán)境方面使用,還有重大工程項(xiàng)目的選址﹑地質(zhì)調(diào)查和環(huán)境評(píng)價(jià)預(yù)報(bào)等方面。
在當(dāng)前科技的不斷發(fā)展過(guò)程中,中國(guó)地質(zhì)學(xué)科研領(lǐng)域中關(guān)于礦山水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查勘察工作已經(jīng)大量地發(fā)展了起來(lái),并獲得了不錯(cuò)的成效。但在礦山水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查勘察方案實(shí)際使用中也產(chǎn)生了不同程度的限制,嚴(yán)重制約著中國(guó)當(dāng)前環(huán)境地質(zhì)勘查工作的發(fā)展。所以,礦山水工的環(huán)境地質(zhì)勘查已經(jīng)成為了現(xiàn)代地質(zhì)勘查中科學(xué)研究的主要內(nèi)容,通過(guò)現(xiàn)代化科技的運(yùn)用與發(fā)揮可以更有效地增強(qiáng)環(huán)境地質(zhì)勘查中數(shù)值的準(zhǔn)確度,使勘查的環(huán)境工程與質(zhì)量獲得更有效的保證,同時(shí)科研技術(shù)人員也一定要做到對(duì)GPS技術(shù)應(yīng)用﹑遙感技術(shù)應(yīng)用和光電方法科技應(yīng)用的進(jìn)一步完善與發(fā)展,為當(dāng)前在水工環(huán)境地質(zhì)調(diào)查勘察工作中的有效進(jìn)行,提供了有力的科技保證。
綜上所述,在礦山水工環(huán)地質(zhì)測(cè)量的工作中對(duì)各個(gè)方法收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效細(xì)致的分類處理,就可以獲取現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的數(shù)據(jù),并可以達(dá)到非常精準(zhǔn)的質(zhì)量,進(jìn)而減少了環(huán)境地質(zhì)調(diào)查工作的任務(wù)量,從而極大提升了礦山地質(zhì)調(diào)查工作的效率。所以,地質(zhì)調(diào)查工作人員要積極在地質(zhì)研究工作中應(yīng)用GPS或RTK技術(shù),以發(fā)揮出其功能。