矿山工程地质勘查及地质灾害评估体系的构建.pdf

2023年7月上 世界有色金属 181矿山工程地质勘查及地质灾害评估体系的构建朱付（贵州地矿基础工程有限公司，贵州 贵阳 5 5 0 0 8 1）摘 要：由于传统的矿山工程地质勘探技术，获取到的外部地形与内部物质勘探准确度不高，研究矿山工程地质勘查及地质灾害评估体系的构建。按照“区内相似性，区际相异性”原理与半定量分析方法，建立地质灾害评估体系。通过资料收集与地面调查、数据整理及记录、对现状地质灾害进行核查与做好工程地质测绘，确定地质灾害勘查流程；利用三维可视化技术生成勘探数据信息；针对滑坡、泥石流、地面塌陷及裂缝不同地质灾害，提供不同修复治理方案。关键词：矿山；工程地质；勘查；地质灾害；评估体系中图分类号：P 6 2 4 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 2-5 0 6 5（2 0 2 3）1 3-0 1 8 1-3Construction of mine engineering geological exploration and geological hazard evaluation systemZHUFu(G u i z h o u G e o l o g y&Mi n e r a l F o u n d a t i o n E n g i n e e r i n g C o.,L t d.,G u i y a n g 5 5 0 0 8 1,C h i n a)Abstract:B e c a u s e o f t h e t r a d i t i o n a l mi n i n g e n g i n e e r i n g g e o l o g i c a l e x p l o r a t i o n t e c h n o l o g y,t h e a c c u r a c y o f t h e e x t e r n a l t o p o g r a p h y a n d i n t e r n a l ma t e r i a l e x p l o r a t i o n o b t a i n e d i s n o t h i g h,t h e c o n s t r u c t i o n o f t h e mi n e e n g i n e e r i n g g e o l o g i c a l e x p l o r a t i o n a n d g e o l o g i c a l h a z a r d a s s e s s me n t s y s t e m i s s t u d i e d.A c c o r d i n g t o t h e p r i n c i p l e o f Re g i o n a l s i mi l a r i t y,r e g i o n a l d i s s i mi l a r i t y a n d t h e Qu a n t i t a t i v e a n a l y s i s me t h o d,a g e o l o g i c a l h a z a r d a s s e s s me n t s y s t e m i s e s t a b l i s h e d.T h r o u g h t h e d a t a c o l l e c t i o n a n d g r o u n d s u r v e y,d a t a c o l l a t i o n a n d r e c o r d,t h e s t a t u s o f g e o l o g i c a l h a z a r d s t o v e r i f y a n d d o a g o o d j o b i n e n g i n e e r i n g g e o l o g i c a l ma p p i n g,g e o l o g i c a l h a z a r d s t o d e t e r mi n e t h e e x p l o r a t i o n p r o c e s s;T h r e e-d i me n s i o n a l v i s u a l i z a t i o n t e c h n o l o g y i s u s e d t o g e n e r a t e e x p l o r a t i o n d a t a,a n d d i f f e r e n t r e s t o r a t i o n s c h e me s a r e p r o v i d e d f o r d i f f e r e n t g e o l o g i c a l d i s a s t e r s s u c h a s l a n d s l i d e s,d e b r i s f l o w s,g r o u n d c o l l a p s e s a n d c r a c k s.Keywords:mi n e;e n g i n e e r i n g g e o l o g y;e x p l o r a t i o n;g e o l o g i c a l h a z a r d;E v a l u a t i o n S y s t e m收稿日期：2 0 2 3-0 4作者简介：朱付，男，生于1 9 8 7 年，贵州纳雍人，本科，中级工程师，研究方向：水工环。国家经济体系里矿山产业链是不可缺少的一部分。采矿区条件和作业环境都是各个城市的偏远地区，地质复杂条件艰苦，让矿业人员在无形之中加大了开发难度，但近年来，矿业的开发路径以及采后修复率引起了普遍重视，希望矿业开发既能够为我们国家提供的发展机会更多，也能够把我们的自然生态环境保护得最好，将改善开采设施、革新采矿工艺、进行风险预警、在灾后及时发现并及时修复等问题，都推上了最新日常。矿产资源是我国经济社会生活的关键资源，它对社会居民日常生活和社会发展都有着关键作用，诸如铁矿、铝矿、天然气和电力等，同时也在社会生活中承担着重要作用。而地质矿产开采也是中国能源公司日常工作的重要工作，而为了提高资源开发效益和产品质量，公司必须进行地质勘查项目，灵活运用先进的找矿技术手段，掌握地质勘查的准确信息，帮助公司判断地质深部的矿藏种类及其资源贮备数量，便于公司制订科学合理的开发计划，增强公司的产品实力，为公司稳健和可持续经营提供保证1。因此，为了解决传统勘探方法效率低和准确度不高的情况，需要研究矿山工程地质勘查及地质灾害评估体系的构建。1 建立地质灾害评估体系地质变化是指使对人们的生命财产和环境带来重大危险和影响的地质环境，及其演变的过程、现象及其后果。在中国当前比较常见的地质灾害一共分为如下八种，其中主要包含有山体坍塌、塌方、泥石流、地面升降坍塌、岩层断裂、水土流失，以及地震等。山地塌方，通常是指在斜坡上因遭受河水侵蚀、暴雨、地震等自然因素作用时，以及在风切坡、山坡加载等各种人为的自然活动作用下，大量泥沙或石块从地面完整地或分散地从斜坡面向下落滑的自然情况。而泥石流，则是指由于暴雨、库塘塌坝和冰雪的突然或大幅度消融等自然原因作用时，在沟谷中的斜坡面上所形成的一条含有大量泥沙、岩石等固态物质的特殊洪流。滑坡灾害出现时的普遍预兆，包括在山坡上发生断层、突然松脱或鼓胀、在山坡的上部突然出现沉陷或退缩、陡坎上的房屋变形，甚至那些人的水忽然突增或骤减、甚至断流，地下水体忽然混浊，或在干燥时忽然漏水，或者在井水温度时升时降的反常变化。充分考虑了地质风险条件、环境差异及其对地质风险点的可能威胁与影响，按照“区内相似性，区际相异性”的原理，运用半定量分析方法开展地质风险评价。2 矿山工程地质勘查2.1 地质灾害勘查流程2.1.1 资料收集与地面调查地质调查可选用1:10000地形图制作底图，并选取地形较为开阔的地方进行定位，同时也可通过无人机实施航拍测量，以得到更精确的信息。无人机进行同时，还要查看地质台账和往年历史数据，明确已实施的地质防控对策和处理情况。要翻阅勘探区域的基本地质图和地表水系分布状况，世界有色金属2023年7月上182仔细掌握现场的气象、水文、地形与地貌等状况。2.1.2 数据整理及记录在进行了现场勘查工作后，根据区域排查结果、群众报灾情况以及有关地质工程责任人所提交的自然灾害发生状况等资料，并按照 滑坡崩塌泥石流灾害调查规范（1:50000），详实记载出现的滑坡、崩塌、泥石流等自然灾害，确定了不稳定斜坡，并进行调查表，同时绘制了素描地形图，在底图上加以了详尽说明，注明地质灾害发生区域的岩性、产状等地质要素2。2.1.3 对现状地质灾害进行核查全面检查和研究现有的考察数据时，还必须对调查区进行现场考察。现场检查应当确定现有地质勘查数据记录的资料内涵是否准确，调查和判断当前地质状况，并预测未来趋势。而由于地质灾害的出现，还应当确定地质危险区域有没有发生变化，以及受到危险的客体有没有发生变化，以及引起地质灾害的社会因素（主要涉及人为因素和自然因素）有没有发生重大变化。2.1.4 做好工程地质测绘根据典型的地质灾害点，依据国家有关技术规范规定，选择了1 2000大比例尺进行地貌测量，通过细致研究和说明了地质灾害的出现位置、当前发育情况、空间发展规律以及自然变形破坏现象等地质特点，剖析了影响地质灾害发展的各种因素。2.2 三维可视化技术生成勘探数据信息三维可视化技术是地质勘查三维可视化的重要方法，其过程是基于矿山的有关数据，对矿山的储量、成矿规律和矿体形状等信息进行研究，并把这些内容通过三维可视化技术在电脑上表现出来，有利于人们对矿物储量及其分布规律的深入研究，以利于今后矿山开发项目的顺利进行。鉴于地质数据资源范围广阔而且类型很多，所以需要构建系统的地质数据库系统作为前提，即通过运用数据库系统中的信息系统和现场测量结果，获取多样化矿山地质信息，通常包括基本地理信息、实际测量数据和样品分析数据等，并将这些数据分门别类保存在数据库系统中，由此形成了地质数据库系统体系，以完成对矿井地质数据资源的统一保存与管理工作，为以后的矿山地质三维模式建设奠定了重要的数据管理基石3。要想获取到矿山具体的数据信息，就需要利用无人机低空摄影的测量技术进行监测，具体流程如图1所示。图1无人机航测流程示意图根据图1可以看出，要想准确地获得矿山工程的地质信息，首先，需要利用无人机航测技术来对矿山工程的原始数据进行采集，并选择出目标点进行标记以及后续的检测；其次，可以通过得到的标记点对所属空间进行加密处理，随之进行全数据处理从而得到更加准确的位置和其它外在因素；最后，可以利用三维可视化技术监测数据，从而得到最终的整体矿山工程图像4。2.3 矿山生态修复治理地质灾害的破坏力是巨大的，一旦发生了灾害，就将会对生命、财产、自然环境等造成不可估量的损失。因此为了合理降低由于地质灾害而带来的直接损失，就必须做好地质勘查，首先搞好对易发生地质灾害区域的环境监测和地质勘查研究，建立完善的预警制度，并适时制定处置办法。把地理信息系统技术（GIS）运用到地质勘查方面中，要运用GIS技术，以提高地质勘查能力，并正确预防地质灾害。地质勘查人员应该查明滑坡现状，并及时采取保护技术，以有效消除隐患。理论分析表明，当滑坡区发生了内因或外因影响而产生失稳事件后，所发生的水文灾害往往具有某种规律性，其本身就会在气候、温度、环境等多种作用下发生变化，最后才达到稳定水平，从而形成了滑坡。由于边坡经常受到河流的侵蚀影响很大，所以人们必须做好对滑坡区的水体管理。通过在滑坡外围修建水渠、拦截沟渠等措施，阻隔和疏导地表水流，将河水送到安全地区，从而在最大程度减少了河流冲击后对边坡所形成的负面影响。因此同时，人们也能够通过在边坡处栽种植被，来增加边坡整体的稳定性5。如施工现场地质情况复杂，要进行地质研究，提出科学处理方法，不然极易造成地层坍塌和断裂。在开工前，要全面了解施工现场情况，并合理设计建筑规模，制定详细的施工计划，避免因盲目开工而引起地质灾害。在工程完成后，应按照要求进行回填。在回填工程中，施工单位还应利用已开挖的废弃石块实施。与使用的其他建材相比，水泥浆回填的实用性较高。在进行回填后，施工单位还需要使用专业设备进行强夯处理，并加以检验，以确保没有发生质量问题。但通常在地形比较险峻的地区，由于暴雨常常会产生岩屑流，并且破坏力较大。因此必须选择合适的地点存放土石，并定期进行检查，防止过度存放。另外为避免由于大雨侵蚀所造成的石屑流出，还必须安装下水道系统，以保证雨水的排出。在地下建筑中，岩爆风险较大，甚至可以造成岩屑流动。所以，施工前必须认真了解施工现场的地质情况，通过勘查确认岩体的结构特征。勘探结束后，根据勘查成果判断可能出现岩爆的部位，并采取预防措施，降低岩爆发生率。3 应用测试与分析为检验矿山工程地质勘查技术的实际应用有效性，必须开展实践测试，本文主要是选择某一特大型矿井进行考察实2023年7月上 世界有色金属 183例，将文中所探讨的技术运用于该矿山地质勘查实践中，来测试其技术的可靠性和科学性。为了检验此次提出的矿山工程地质勘查方法可靠程度以及实际使用的效果，需要构建模拟的实验测试平台，选择某一大型矿山作为监测对象，来代替实际道路工程测量，来降低测试的风险以及外在因素带来的不稳定性。在实验平台搭建三个完全一致的模型，其中一个使用本文提到的勘查技术，其余两个使用传统勘查技术（Excel VBA与GPS-RTK技术），从而比较哪种技术在实际地形测量中更加准确而且便捷。具体测量结果如下图2所示。图2不同勘查技术识别目标的准确度由上图2可以看出：使用Excel VBA技术对矿山工程进行地质勘查时，当目标数量增加到120个，识别目标的准确率在38%80%之间；使用GPS-RTK技术对矿山工程进行地质勘查时，识别目标的准确率在62%90%之间；而使用本文所研究的技术对矿山工程进行地质勘查时，识别目标的准确率在90%100%之间。经过测算即可知道，使用Excel VBA技术进行矿山工程地质勘查时，平均的准确率58.92%；使用GPS-RTK技术进行矿山工程地质勘查时，平均的准确率为76.33%；而使用本文所研究的技术进行矿山工程地质勘查时，平均的准确率为95.17%。综上所述，在对矿山工程进行地质勘查时本文所研究的技术对其测量的准确度始终在90%以上，改变了传统矿产工程地质勘查技术准确度不高的情况。而在对不同勘查技术识别目标的准确度进行分析之后，为了使结果更加准确还需要对不同技术对矿山地质勘查整体所用时间进行对比测试，具体如下表1所示。1安海.浅谈关于矿山工程地质勘查及地质灾害治理对策思考J.世界有色金属,2022(10):131-133.2胡小辉,徐扬,程珊珊.水工环地质灾害危险性评估的策略分析J.世界有色金属,2022(07):157-159.3白少辉.矿山建设工程地质灾害危险性评估工作的必要性J.科技资讯,2022,20(14):109-111.4张瑞,刘庆.矿山工程区域附近地质灾害危险性评估浅析J.中国金属通报,2020(09):133-134.5田仕雄,张路飞,孟思宇,等.AHP-信息量模型在斜坡类地质灾害易发性评价中的应用J.河北地质大学学报,2022,45(06):62-68.表1不同勘查技术识别所用时间/s目标数量Excel VBA技术GPS-RTK技术本文勘查技术100302186532003091956730031220171400317207735003252117660032821379700332226858003432358890035223793100036924098由上表1可以看出：使用Excel VBA技术对矿山工程进行地质勘查时，当目标数量从100个增加到1000个时，所用的时间在300s370s之间；使用GPS-RTK技术对矿山工程进行地质勘查时，当目标数量从100个增加到1000个时，所用的时间在180s240s之间；而使用本文所研究的技术来对矿山工程进行地质勘查时，当目标数量从100个增加到1000个时，所用的时间在50s100s之间。通过对上述数据计算可以得知，使用Excel VBA技术对矿山工程进行地质勘查时，平均所用时间为328.9s；使用GPS-RTK技术对矿山工程进行地质勘查时，平均所用时间为215.1s；而使用本文所研究的技术对矿山工程进行地质勘查时，平均所用时间为78.3s。由此可以看出，使用本文所研究的技术对矿山工程进行地质勘查时，不仅能够缩短地质勘查所用的时间，而且能够使识别的准确性得以提升。4 结语使用本文所研究的技术对矿山工程进行地质勘查时，其原理以及方法更加地简单与高效。与传统地质勘查技术相比较，所得到的结果要优于使用传统勘查技术的结果。文中所提到的地质勘查关键内容是对于地质灾害评估体系的确定，以及勘查技术的使用，对于确认的指标可以通过相关处理程序，对其进行分析与评估，这样就可以减少人工记录与分析计算过程所产生的误差。