談礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)方法

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摘要：隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對人權(quán)和生命價值的認識逐步提高。當前，我國礦山安全問題比較突出，嚴重制約經(jīng)濟的發(fā)展，甚至威脅人民的生命安全。因此，礦山安全監(jiān)督管理工作顯得尤為重要。礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測是地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測的重要內(nèi)容之一，是地方政府建立礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理責任監(jiān)督體系的重要基礎(chǔ)性工作。本文主要研究服務(wù)于礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測的測量方法和技術(shù)要求。

關(guān)鍵詞：礦山；地質(zhì)環(huán)境；監(jiān)測要素；監(jiān)測技術(shù)

礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測不僅是地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測的重要內(nèi)容之一，也是地方政府建立礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理責任監(jiān)督體系的重要基礎(chǔ)性工作。因此，本文重點研究了礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)方法。

1礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測對象及要素

1.1監(jiān)測對象

礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測是在查明礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件和煤礦開采情況的基礎(chǔ)上，主要依據(jù)礦山開采現(xiàn)狀和礦山開采計劃，判斷可能產(chǎn)生的地質(zhì)災(zāi)害和地質(zhì)環(huán)境問題，從而合理確定監(jiān)測對象。一般礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測對象主要為采空塌陷、地下水環(huán)境、地表水環(huán)境、土壤環(huán)境及地形地貌景觀破壞[1-2]。

1.2監(jiān)測要素

確定監(jiān)測對象后，要全面分析其監(jiān)測要素，監(jiān)測要素決定于監(jiān)測對象的類型、發(fā)育特征、變化特點等，體現(xiàn)和影響監(jiān)測對象特征和組成[3]。由于體現(xiàn)和影響的方式和程度不同，各個監(jiān)測要素對監(jiān)測結(jié)果的貢獻權(quán)重不等，所以要注意結(jié)合實際情況，對監(jiān)測因素進行調(diào)查研究。礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測要素與監(jiān)測對象如表1所示。

2監(jiān)測網(wǎng)及監(jiān)測點的布設(shè)

在查明礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件和礦山開采情況的基礎(chǔ)上，監(jiān)測單位根據(jù)監(jiān)測礦區(qū)的工作面產(chǎn)狀和巷道分布情況，將監(jiān)測網(wǎng)（剖面）布設(shè)成線狀，主剖面沿鄉(xiāng)間道路、公路、堤防布設(shè)。監(jiān)測線根據(jù)預(yù)測的采空區(qū)影響的最大范圍進行全面布設(shè)。

2.1采空塌陷監(jiān)測網(wǎng)（剖面）布設(shè)原則

一是沿采空區(qū)大體走向和傾向布設(shè)數(shù)條剖面監(jiān)測線，在實際監(jiān)測中，為了便于各監(jiān)測樁（釘）的保存，主要沿已有機耕道、鄉(xiāng)間道路、公路進行線狀布設(shè)和監(jiān)測。二是監(jiān)測線的布設(shè)應(yīng)結(jié)合監(jiān)測區(qū)已存在的實際界線或地形地物特征，如地形地貌、地質(zhì)界線、建筑布局和道路設(shè)施等，這些界線或地物特征應(yīng)作為監(jiān)測線的組成部分或作為其重要補充。三是依據(jù)煤礦接續(xù)計劃和已采工作面情況，在達到監(jiān)測線精度要求的同時，遵循合理布設(shè)監(jiān)測網(wǎng)、盡量減少監(jiān)測費用的原則。

2.2采空塌陷監(jiān)測點布設(shè)原則

一是危險性大，穩(wěn)定性差，對村莊、耕地、林地及重要居民點人民的生命安全構(gòu)成威脅的，可能造成嚴重經(jīng)濟損失的或威脅公路、鐵路、岸堤等重要設(shè)施的點。二是監(jiān)測點的布設(shè)應(yīng)根據(jù)采煤工作面展布方向、工作面長度、開采煤層深度、開采時間以及監(jiān)測線等因素確定。監(jiān)測線兩端各設(shè)置一處工作基點，各監(jiān)測點平均按點距50m布設(shè)。三是監(jiān)測點不要求平均分布，對于已出現(xiàn)塌陷變形的區(qū)域，應(yīng)盡可能多設(shè)。要重點控制地表變形劇烈地段和重要建筑，適當增加監(jiān)測點。

2.3地下水環(huán)境監(jiān)測點布設(shè)原則

一是地下水監(jiān)測點應(yīng)根據(jù)地下水流向、區(qū)內(nèi)已有井孔分布情況進行合理布設(shè)。二是水位監(jiān)測重點對象為淺層孔隙水含水層，兼顧奧灰含水層和砂巖含水層。三是水質(zhì)監(jiān)測點重點監(jiān)測對象為中深層孔隙水，盡可能選取周邊居民生活用水水源井作為水質(zhì)監(jiān)測點。

2.4地表水環(huán)境監(jiān)測點布設(shè)原則

一是監(jiān)測斷面要有代表性，監(jiān)測點的位置和數(shù)量應(yīng)全面反映水體環(huán)境質(zhì)量、污染物的分布及變化規(guī)律，盡量以最少的斷面取得最好的代表性。二是監(jiān)測斷面應(yīng)避開死水區(qū)、回水區(qū)和排污口處，應(yīng)盡量選擇礦區(qū)外排廢水及廢水排入的河流上游地表水體進行監(jiān)測。三是監(jiān)測斷面布設(shè)應(yīng)考慮交通位置狀況、居民經(jīng)濟狀況、出行安全以及水文資料是否容易獲取等因素，確保監(jiān)測點的可行性和方便性。

2.5土壤環(huán)境監(jiān)測點布設(shè)原則

一是在采礦活動預(yù)計影響的礦區(qū)及周邊區(qū)域，沿著地形由高到低布設(shè)土壤環(huán)境背景監(jiān)測點，監(jiān)測未進行礦產(chǎn)資源開采前礦區(qū)及周邊區(qū)域土壤環(huán)境背景狀況。二是土壤環(huán)境背景監(jiān)測點布設(shè)以礦山為單位，礦區(qū)范圍內(nèi)每個微地貌單元至少有一個土壤環(huán)境監(jiān)測點。

2.6地形地貌景觀破壞監(jiān)測點布設(shè)原則

一是布設(shè)在露天采場和采礦造成的地面塌陷、地裂縫、崩塌、滑坡以及廢渣堆和排土場等分布區(qū)域。二是重點監(jiān)控自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)、生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)、主要交通干線和重要水系的可視范圍內(nèi)的礦山地形地貌景觀破壞情況。

3監(jiān)測技術(shù)方法

3.1采空塌陷監(jiān)測

采空塌陷主要表現(xiàn)在地表形變，地表形變監(jiān)測包括垂直形變和水平形變。地表移動測量工作包括連續(xù)測量和全面測量，旨在測定和編錄地表變形。

3.1.1連續(xù)測量在基準點和工作基點埋設(shè)完成并達到穩(wěn)定狀態(tài)后，對基準點和工作基點開展連續(xù)測量。工作中，應(yīng)采用礦區(qū)基準點為起始點與起始方向，采用電子水準儀開展連續(xù)測量，確定各工作基點高程。高程測量采用三等水準測量，組成閉合水準路線或附合水準路線，要求其閉合差滿足《國家三、四等水準測量規(guī)范》（GB/T12898—2009）中限差的要求。

3.1.2全面測量為了準確地確定各監(jiān)測點在地表開始前的空間位置，在連測結(jié)束且地表未受開采影響之前，開展兩次全面測量工作。兩次全面測量要在5d內(nèi)完成，兩次全面測量同一點的高程均相差不大于10mm，同一點的坐標相差均不大于30mm，取兩次平均值作為原始數(shù)據(jù)。在確認監(jiān)測點穩(wěn)定的前提下，開展全面測量工作。所布設(shè)的觀測線的一端設(shè)有工作基點，水準測量應(yīng)附合到工作基點上。高程測量按四等水準的測量規(guī)范要求，采用閉合水準路線及附合水準路線進行觀測。平面位置測量采用三級導(dǎo)線及衛(wèi)星定位連續(xù)運行綜合應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)（SDCORS）的GPS網(wǎng)絡(luò)快速靜態(tài)工作模式（平面中誤差精度＜2cm），然后開展水平位移變形監(jiān)測工作。

3.2地下水環(huán)境監(jiān)測

礦山的開采對礦區(qū)內(nèi)的地下水會產(chǎn)生一定程度的影響，導(dǎo)致地下水位嚴重下降，造成附近河流干涸，破壞周邊生態(tài)環(huán)境。結(jié)合礦山已有監(jiān)測井和野外調(diào)查實際情況，地下水監(jiān)測點主要選取煤礦監(jiān)測孔、農(nóng)業(yè)灌溉井及村莊供水井，監(jiān)測的地下水涵蓋了不同的地質(zhì)年代?；谝汛_定的監(jiān)測點實際情況，根據(jù)相關(guān)標準及要求，要合理設(shè)計監(jiān)測區(qū)地下水水質(zhì)監(jiān)測過程及內(nèi)容。

3.2.1監(jiān)測項目一是全分析項目，包括色、水溫、氣味、口味、渾濁度或透明度、pH、游離二氧化碳、總礦化度、總堿度、總硬度、暫時硬度、永久硬度、負硬度、可溶性二氧化硅、耗氧量、氯離子、硫酸根、硝酸根、亞硝酸根及重碳酸根、銨、鈣、鎂、三價鐵、二價鐵、鉀、鈉。二是有毒物及重金屬，包括揮發(fā)性酚類、氰化物、鋅、銅、鉬、鋁、六價鉻、鉛、汞、銀、砷。

3.2.2監(jiān)測頻率監(jiān)測頻率為一年2次，豐、枯水期各一次。

3.3地表水環(huán)境監(jiān)測

3.3.1監(jiān)測項目與分析方法監(jiān)測項目包括pH、生化需氧量、化學(xué)需氧量、氨氮、總磷、銅、鋅、氟化物、硒、砷、汞、鎘、鉻、（六價）、鉛、氰化物、揮發(fā)酚、石油類以及硫化物。分析方法根據(jù)樣品類型、污染物含量以及方法適用范圍等確定。取樣工作嚴格按照《水質(zhì)采樣樣品的保存和管理技術(shù)規(guī)定》（HJ493—2009）和《水質(zhì)采樣技術(shù)指導(dǎo)》（HJ494—2009）的規(guī)定進行。

3.3.2樣品采集監(jiān)測頻率為一年2次，豐、枯水期各一次。測定有機及生物項目的儲樣容器應(yīng)選用硬質(zhì)玻璃容器；測定金屬和其他無機項目的儲樣容器可選用高密度聚乙烯或硬質(zhì)（硼硅）玻璃容器；容器在使用前采用相應(yīng)的洗滌方法洗滌。地表水樣品利用有機玻璃采水器進行采集。水質(zhì)采樣應(yīng)在自然水流狀態(tài)下進行，不應(yīng)擾動水流，以保證樣品代表性。通過采取水樣，對其化學(xué)成分進行監(jiān)測，重點對污染組分進行檢測。監(jiān)測方法按《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T91—2002）、《水質(zhì)采樣技術(shù)指導(dǎo)》（HJ494—2009）和《水質(zhì)采樣樣品的保存和管理技術(shù)條件》（HJ493—2009）的相關(guān)要求執(zhí)行。水質(zhì)分析項目主要包括全分析及有毒物、重金屬類。其間采取直立式水尺，對地表水位進行定期監(jiān)測，并做好記錄工作。

3.4土壤環(huán)境監(jiān)測

土壤環(huán)境監(jiān)測是指對矸石臨時堆放場、塌陷影響區(qū)內(nèi)的土壤分別取樣分析，與背景值進行對比，分析土壤環(huán)境質(zhì)量狀況和動態(tài)變化趨勢。

3.4.1樣品采集一是采樣頻次和時間確定，土壤監(jiān)測點每年采集一次，遇特殊情況或突發(fā)事件時加密監(jiān)測；二是器具的選擇，采樣器具使用鐵鍬、螺旋取土器等，儲樣容器使用樣品袋、樣品箱等；三是采樣方式，取土時采集0～60cm耕作層不同深度的混合土樣，質(zhì)量為1kg。

3.4.2監(jiān)測方法通過采取土樣，對其化學(xué)成分進行監(jiān)測，重點對污染組分進行檢測。監(jiān)測方法按《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T166—2004）、《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB15618—2018）、《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB36600—2018）等相關(guān)要求執(zhí)行。具體分析方法如下：采用重量法、容重法、分光光度法、原子吸收法和色譜法等對土壤的元素指標及水溶性鹽進行檢測分析。

3.5地形地貌景觀破壞

地形地貌景觀破壞監(jiān)測可采用人工現(xiàn)場量測、遙感解譯等方法。遙感解譯是一種新型監(jiān)測方法，適用于礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測和評價。地面監(jiān)測指對礦區(qū)山體進行區(qū)域性劃分，對地形、地貌等進行長期監(jiān)測，其需要現(xiàn)場實地調(diào)查和勘測，同時運用攝像、攝影和人工測量方法。每年6月、12月各監(jiān)測一次，遇特殊情況或突發(fā)事件時加密監(jiān)測。

3.6資料整理分析

資料數(shù)據(jù)整理分析需要將各礦區(qū)的測量數(shù)據(jù)匯總及研究。環(huán)境監(jiān)測單位定期錄入各個監(jiān)測對象的監(jiān)測數(shù)據(jù)，然后通過存儲、查詢、統(tǒng)計和生成報表，將分析結(jié)果納入礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測信息平臺，建立監(jiān)測互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)資源信息數(shù)據(jù)共享。

4結(jié)論

本文結(jié)合礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作內(nèi)容，重點分析了礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)方法。當前，人們要建立和完善礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測體系，進一步做好礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作，促進國土空間生態(tài)修復(fù)，切實提升生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

參考文獻

1孫偉，王議，張志鵬，等.礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測對象及要素研究[J].中國礦業(yè)，2014，23（7）：57-60.

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作者：潘繼明 單位：山東省煤田地質(zhì)局第一勘探隊