談礦山地質環境監測技術方法

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摘要：隨著社會經濟的不斷發展，人們對人權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，嚴重制約經濟的發展，甚至威脅人民的生命安全。因此，礦山安全監督管理工作顯得尤為重要。礦山地質環境監測是地質環境監測的重要內容之一，是地方政府建立礦山地質環境保護與治理責任監督體系的重要基礎性工作。本文主要研究服務于礦山地質環境監測的測量方法和技術要求。

關鍵詞：礦山；地質環境；監測要素；監測技術

礦山地質環境監測不僅是地質環境監測的重要內容之一，也是地方政府建立礦山地質環境保護與治理責任監督體系的重要基礎性工作。因此，本文重點研究了礦山地質環境監測技術方法。

1礦山地質環境監測對象及要素

1.1監測對象

礦山地質環境監測是在查明礦區環境地質條件和煤礦開采情況的基礎上，主要依據礦山開采現狀和礦山開采計劃，判斷可能產生的地質災害和地質環境問題，從而合理確定監測對象。一般礦山地質環境監測對象主要為采空塌陷、地下水環境、地表水環境、土壤環境及地形地貌景觀破壞[1-2]。

1.2監測要素

確定監測對象后，要全面分析其監測要素，監測要素決定于監測對象的類型、發育特征、變化特點等，體現和影響監測對象特征和組成[3]。由于體現和影響的方式和程度不同，各個監測要素對監測結果的貢獻權重不等，所以要注意結合實際情況，對監測因素進行調查研究。礦山地質環境監測要素與監測對象如表1所示。

2監測網及監測點的布設

在查明礦區環境地質條件和礦山開采情況的基礎上，監測單位根據監測礦區的工作面產狀和巷道分布情況，將監測網（剖面）布設成線狀，主剖面沿鄉間道路、公路、堤防布設。監測線根據預測的采空區影響的最大范圍進行全面布設。

2.1采空塌陷監測網（剖面）布設原則

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

2.2采空塌陷監測點布設原則

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

2.3地下水環境監測點布設原則

一是地下水監測點應根據地下水流向、區內已有井孔分布情況進行合理布設。二是水位監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。三是水質監測點重點監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監測點。

2.4地表水環境監測點布設原則

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

2.5土壤環境監測點布設原則

一是在采礦活動預計影響的礦區及周邊區域，沿著地形由高到低布設土壤環境背景監測點，監測未進行礦產資源開采前礦區及周邊區域土壤環境背景狀況。二是土壤環境背景監測點布設以礦山為單位，礦區范圍內每個微地貌單元至少有一個土壤環境監測點。

2.6地形地貌景觀破壞監測點布設原則

一是布設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域。二是重點監控自然保護區、風景名勝區、生態環境脆弱區、主要交通干線和重要水系的可視范圍內的礦山地形地貌景觀破壞情況。

3監測技術方法

3.1采空塌陷監測

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

3.1.1連續測量在基準點和工作基點埋設完成并達到穩定狀態后，對基準點和工作基點開展連續測量。工作中，應采用礦區基準點為起始點與起始方向，采用電子水準儀開展連續測量，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測點在地表開始前的空間位置，在連測結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據。在確認監測點穩定的前提下，開展全面測量工作。所布設的觀測線的一端設有工作基點，水準測量應附合到工作基點上。高程測量按四等水準的測量規范要求，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線及衛星定位連續運行綜合應用服務系統（SDCORS）的GPS網絡快速靜態工作模式（平面中誤差精度＜2cm），然后開展水平位移變形監測工作。

3.2地下水環境監測

礦山的開采對礦區內的地下水會產生一定程度的影響，導致地下水位嚴重下降，造成附近河流干涸，破壞周邊生態環境。結合礦山已有監測井和野外調查實際情況，地下水監測點主要選取煤礦監測孔、農業灌溉井及村莊供水井，監測的地下水涵蓋了不同的地質年代。基于已確定的監測點實際情況，根據相關標準及要求，要合理設計監測區地下水水質監測過程及內容。

3.2.1監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，包括揮發性酚類、氰化物、鋅、銅、鉬、鋁、六價鉻、鉛、汞、銀、砷。

3.2.2監測頻率監測頻率為一年2次，豐、枯水期各一次。

3.3地表水環境監測

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

3.3.2樣品采集監測頻率為一年2次，豐、枯水期各一次。測定有機及生物項目的儲樣容器應選用硬質玻璃容器；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（硼硅）玻璃容器；容器在使用前采用相應的洗滌方法洗滌。地表水樣品利用有機玻璃采水器進行采集。水質采樣應在自然水流狀態下進行，不應擾動水流，以保證樣品代表性。通過采取水樣，對其化學成分進行監測，重點對污染組分進行檢測。監測方法按《地表水和污水監測技術規范》（HJ/T91—2002）、《水質采樣技術指導》（HJ494—2009）和《水質采樣樣品的保存和管理技術條件》（HJ493—2009）的相關要求執行。水質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測，并做好記錄工作。

3.4土壤環境監測

土壤環境監測是指對矸石臨時堆放場、塌陷影響區內的土壤分別取樣分析，與背景值進行對比，分析土壤環境質量狀況和動態變化趨勢。

3.4.1樣品采集一是采樣頻次和時間確定，土壤監測點每年采集一次，遇特殊情況或突發事件時加密監測；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，質量為1kg。

3.4.2監測方法通過采取土樣，對其化學成分進行監測，重點對污染組分進行檢測。監測方法按《土壤環境監測技術規范》（HJ/T166—2004）、《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB15618—2018）、《土壤環境質量建設用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB36600—2018）等相關要求執行。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測可采用人工現場量測、遙感解譯等方法。遙感解譯是一種新型監測方法，適用于礦區環境監測和評價。地面監測指對礦區山體進行區域性劃分，對地形、地貌等進行長期監測，其需要現場實地調查和勘測，同時運用攝像、攝影和人工測量方法。每年6月、12月各監測一次，遇特殊情況或突發事件時加密監測。

3.6資料整理分析

資料數據整理分析需要將各礦區的測量數據匯總及研究。環境監測單位定期錄入各個監測對象的監測數據，然后通過存儲、查詢、統計和生成報表，將分析結果納入礦山地質環境監測信息平臺，建立監測互聯網，實現資源信息數據共享。

4結論

本文結合礦山地質環境監測工作內容，重點分析了礦山地質環境監測技術方法。當前，人們要建立和完善礦山地質環境監測體系，進一步做好礦山地質環境監測工作，促進國土空間生態修復，切實提升生態環境質量。

參考文獻

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

2歐義.淺談遙感技術在礦山地質環境調查中的應用[J].世界有色金屬，2016，（10）：134-135.

3安守林，趙玉娟.礦山地質環境治理面臨的困境及對策[J].江蘇科技信息，2014，（12）：31-33.

作者：潘繼明 單位：山東省煤田地質局第一勘探隊