矿区水文地质勘查技术应用分析

黄󰀁朗

（广东省工程勘察院，广东　广州　５１００００）

就矿区水文地质调查而言，详细而全面的勘探是矿山建设和安全生产的基本要求。　随着社会对能源的需求，摘 要：

能源开采量不断增加，人们生产安全问题逐渐成为全社会共同关注的问题。对水文地质的探索可以对地下水的变化规律和分布有基本的了解，可以提前采取必要的预防措施，逐步解决生产中可能存在的安全问题。随着科学技术的进步和发展，人们不断探索和发展矿区水文地质勘探技术。本文介绍和分析了矿区水文地质勘探的技术应用，对于相关领域科研工作者和同行业工作人员具有十分重要的参考意义。

矿区；水文地质；勘查技术关键词：

Ｐ６４１．４　　Ａ　　１００２－５０６５（２０１９）０７－０２４３－２中图分类号：文献标识码：文章编号：

Application Analysis of Hydrogeological Survey and Inspection Technology in Mining area

HUANG󰀁Lang

（ＧｕａｎｇＤｏｎｇ　　Ｅｎｇｌｎｅｅｒｉｎｇ　　Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５１００００，Ｃｈｉｎａ）

Abstract: Ａｓ　ｆａｒ　ａｓ　ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｕｒｖｅｙ　ｏｆ　ｍｉｎｉｎｇ　ａｒｅａ　ｉｓ　ｃｏｎｃｅｒｎｅｄ，　ｄｅｔａｉｌｅｄ　ａｎｄ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　

ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍｉｎｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓａｆｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．　Ｔｈｅ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｙ　ｃａｎ　ｈａｖｅ　ａ　ｂａｓｉｃ　ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｌａｗ　ａｎｄ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ，　ａｎｄ　ｎｅｃｅｓｓａｒｙ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｃａｎ　ｂｅ　ｔａｋｅｎ　ｉｎ　ａｄｖａｎｃｅ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｐｏｓｓｉｂｌｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｓｔｅｐ　ｂｙ　ｓｔｅｐ．　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｍｉｎｉｎｇ　ａｒｅａ，　ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｏｆ　ｇｒｅａｔ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｆｏｒ　ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ　ａｎｄ　ｓｔａｆｆ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ．Keywords: Ｍｉｎｉｎｇ　ａｒｅａ；　ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｙ；　ｓｕｒｖｅｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

目前，采矿区的测量员经常面临进行水文地质调查的重要任务。在采矿区域，由于操作不当经常会遇到各种问题，例如，地下水沉降侵蚀的问题将发生在矿产资源的实际开发中，主要原因是间隙的不正确转移导致间隙直接传递并积累，最

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终地下水受到污染。因此，这对被调查技术人员的技术水平有一定的要求，不仅要进行连续的水文监测，还要明确掌握地下水侵蚀的变化，以提高预测和控制地下水侵蚀的准确性。

1 矿区水文地质勘查技术应用

对于许多金属和非金属矿床来说，基本的物理和化学形成过程是常见的。关于矿石形成过程缺乏大量数据，包括金属如何从烃源岩运输到沉积和沉积后蚀变。这些过程的建模受到矿石和脉石（废）矿物，围岩矿物和蚀变产物的热力学和动力学数据的显着差异的限制。除了公司拥有的专有数据外，还没有详细的地质图和地质年代学和岩石学数据来解释矿区内和周围地区以及可能有大量矿藏的边境地区的地质结构。这些数据对于了解矿石形成的地质历史至关重要。地质数据库不仅有利于采矿业，也有利于土地利用规划者和环境

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科学家。在许多情况下，特别是在岩石暴露的干旱环境中，详细的地质和蚀变测绘是发现主要铜和金矿床的关键因素。

大多数金属矿床是通过含水流体和主岩的相互作用形成的。在通过地壳的流体流动路径的某一点，流体遇到物理或化学条件的变化，导致溶解的金属沉淀。在矿床研究中，传统上关注的是金属沉积的位置，即矿床本身。然而，负责沉积的流体必须继续通过地壳或进入另一种介质，如海水，

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以保持高流体通量。在形成金属矿床之后，通过大气降水的氧化通常会使金属和相关元素再活化和分散，从而产生用于勘探的地球化学和矿物学晕。此外，采矿过程通常会使矿

２０１９－０３收稿日期：

黄朗，男，生于１９８２年，壮族，广西河池人，岩土工程助理工作者简介：

程师，研究方向：岩土工程勘察。

石受到大气降水的快速氧化，这会自然影响环境。因此，了

解流体通过地球的运动，例如通过增强的水文模型，对于未来的矿产勘探以及有效关闭已完成其生命周期的矿井至关重要。确定水文条件和岩石，土壤和水中潜在有毒元素的自然发生的基线研究也变得至关重要。基线数据对于确定采矿如何改变水文和地球化学条件至关重要。基线气候，水文和矿物学数据至关重要;例如，在干旱气候条件下，酸性岩石排水将大大减少，因为自然氧化已经破坏了产生酸的硫化物矿物，或者水流量可以忽略不计。

在地质科学领域，对基础科学的更多支持，包括地质测绘和地球化学研究，将为矿物勘探提供重要但逐步的改进。填补基础知识方面的空白，包括热力学动力学数据和矿石系统的详细四维地质框架，不仅可以为矿物勘探和开发，而且可以为采矿和矿物加工提供益处。热力学动力学数据将有助于更好地了解矿石系统如何随时间演变，矿石和废石中的矿物质在暴露于水文后期变化后如何反应，以及应如何开发新的加工技术。矿石系统的地质框架包括岩石类型和结构的三维分布，例如断层和裂缝，以及时间的第四维度-岩石和结构如何形成。该框架对于成功的勘探，高效采矿和后来的回收非常重要。关于开发“环保”矿床勘探模型的重点研究可能会在短期内产生重要的结果。如工业所确定的那样，将研究重点放在最重要问题上的机制将有助于将工业，政府和学术资源集中在这些问题上。关于开发“环保”矿床勘探模型的重点研究可能会在短期内产生重要的结果。如工业所确定的那样，将研究重点放在最重要问题上的机制将有助于将工业，政府和学术资源集中在这些问题上。关于开发“环保”矿床勘探模型的重点研究可能会在短期内产生重要的结果。如工业所确定的那样，将研究重点放在最重要问题上的机制将有助于将工业，政府和学术资源集中在这些问题上。

与传统采矿相比，原地浸出具有许多环境优势，因为它产生的废料更少，并且可以减少表面干扰（没有磨矿、尾矿，

2019年 4月上 世界有色金属243

去除覆盖层或废石堆）。主要的环境问题是追踪水质。例如，在铀的情况下，可以提高铀及其相关放射性子产物的浓度，并且在某些情况下，可以提高砷和硒等潜在有毒元素的浓度。在德克萨斯州南部的几个地方进行了填埋工程，这些地点在20世纪70年代首次进行了铀的原位浸出。原位铀浸出在健康和安全方面也具有优势，因为浸出过程选择性地去除铀并使大部分危险的放射性子产物留在地面。此外，需要很少的重型机械来移除在传统采矿作业中加工的大量岩石。

铀的原位浸出通常涉及开发具有五点注入和生产井的井场，在一个广场的角落有四个生产井，在中心有一个注入井。用于监测流体流动和密封的监测井分布在注入井场周围。由于矿山的开发在很大程度上取决于井场的钻井和完井，钻井效率的提高（更快和更便宜的钻井）将明显提高原地采矿的生产率。通过定向钻孔，特别是当与钻头上或钻头附近的传感器耦合并且沿着水平段的孔的长度控制水压时，可以将浸渍剂更直接地放置在与矿石接触的位置（在矿体的中间）。铀的原位浸出目前仅限于高渗透性（数百至数千毫达西）的低品位沉积物，基本上是水平砂岩。水平井完井类似于水井，在可渗透的含矿含水层中有套管穿孔。使用比钢或不锈钢套管便宜得多的聚氯乙烯套管，目前将经济钻井的深度限制在距地面270米以内。能够承受更高压力的廉价套管的开发将扩大资源基础，以包括更深处的已知沉积物。

检测水文不均匀性的无创技术（不需要在地下钻洞的技术），例如粘土透镜是砂岩流体流动的障碍，决定水文特性（透射率，渗透率），将大大改善水文地质模拟和井场设计。（上接242页）

⑥梁下层循环水管铺设完成后，采用钢纤维增强浇注料浇筑填充修复下层浇筑料。⑦待浇筑的钢纤维增强浇注料硬化后，采用22mm钢板焊接恢复H型梁中间筋板，满焊焊缝以确保H型梁上层循环水不渗漏。⑧修复后需对H型梁下层循环冷却水和上层循环冷却水进行通水检测，确保循环水流量、压力，循环水不泄漏。

交叉钻孔断层摄影术（例如，三维地震或其他类似于医学中

的磁共振成像的地球物理成像）是一种有前景的技术。提高计算速度和更大的存储容量也将改善水文地质建模。通过为主要成分开发流内化学传感器（利用腐蚀剂，开采的元素和环境问题的元素，如砷，硒，钼，可以进一步改善井场作业）。到目前为止原始地层中的原位浸出（岩石基质在浸出之前未经过改造）仅在高渗透性方面取得了经济上的成功。

2 结语

综上所述，水文地质调查是环境地质调查的重要组成部分。水文地质调查内容丰富，技术要求高，专业性强，对环境地质调查人员要求较高。从文中可以充分了解到，在矿区勘探水文地质中，最终仍存在明显的困难，这些困难主要体现在地质调查，水文调查和环境地质评价中。因此，有必要全面地了解水文地质工作勘探中的所有重要信息，正确科学地选择水文地质勘探技术，建立完善的环境地质评价体系。此外，从上述方面进行改进和完善，可以有效解决矿区水文地质勘探的工作难点，为矿区水文地质勘探工作的优化和改进奠定基础。[1]󰀡吴志新.GIS系统下煤矿区水文地质勘察技术研究[J].西部探矿工

程,2018,30(8):131-133.

[2]󰀡李迎超.精准基础水文地质工作在矿区钻探勘查中的重要作用[J].中国

金属通报,2018,(8):228-229.

[3]󰀡李智.矿区地质特征勘查开采技术条件研究[J].中国设备工

程,2018,(10):173-174.

3 电炉冻结层较高

3.1 电炉冻结层较高现状及原因分析

昆鹏公司试生产以来，由于受市场原料影响，同时生产组织一直采用间断性生产，停产保温时间长，保温过程电炉功率使用偏高，负压控制较大，大量冷空气进入炉内，形成大量磁性铁，造成电炉冻结层快速增长。电炉冻结层形成的主要原因为电炉渣中Fe3O4析出富集于炉底形成冻结层。3.2 处理电炉冻结层高的改进设想

电炉冻结层的处理磁性铁的还原反应方程如下：3Fe3O4+FeS=10FeO+SO2，该反应在1400℃以上才能进行。3Fe3O4+FeS+5SiO2=5（2FeO·SiO2）+SO2，由于SiO2的存在，该反应在1100℃下就能进行造渣反应。可见SiO2是Fe3O4破坏的必要条件，往电炉内通入石英砂可达到降低电炉冻结层的目的。①处理冻结层之喷砂罐改造设想：因直接使用人工往电炉内加沙工作量较大且石英砂不能喷至冻结层，还需新增一套喷砂罐，喷砂罐气源采用0.5MPa惰性气体氮气，喷砂罐与喷砂枪采用喷砂软管连接，喷砂枪端部2m使用310s不锈钢钢管，其余3m材料采用Q235普通钢管。往喷吹罐内装入6m³石英砂及还原煤的混合物，使用DN32喷

244世界有色金属 2019年 4月上

砂枪鼓入电炉冻结层处，可实现30分钟连续喷入。②处理冻

结层之石英砂干燥改造设想：新购石英砂存在潮湿问题，会导致喷吹罐底部堵塞，无法满足连续往电炉内通入石英砂，可操作性较差，收集电炉高温烟气，将高温烟气与石英砂混合，再增设离心通风机、旋风除尘器、皮带运输机来实现干燥石英砂的作用，使用后的烟气再进入工艺烟气管路，实现烟气热量的二次回收。③处理冻结层之电炉炉顶增加油枪孔改造设想：目前电炉炉顶油枪孔个数较少，使用电炉喷砂枪往电炉内通入石英砂搅动范围无法覆盖整个电炉炉底冻结层，无法彻底降低电炉冻结层，需结合电炉炉顶结构、搅动范围考虑，在电炉炉顶开孔。但电炉炉顶已使用多年，顶部各位置的厚度以及内部结构不清楚，因此，施工时，操作人员切记不能直接站在炉盖上，以防钻孔过程中发生意外。

4 结语

如果电炉炉顶每班认真做好监测H型梁内的通水情况，通过调控冷却水流量，保证炉顶冷却良好，就不会出现H型梁变形问题；如果每班做好电炉冻结层的测量工作，通过调控炉内温度等措施就可以保证电炉冻结层不会升高。电炉这些问题其实都可以杜绝的，但是因无相关管理人员去管理、监督，设备管理工作应该具有先见性，通过开展设备技能培训、完善设备管理制度，才能保证设备有序正常运行。[1]󰀡机械工程师手册/机械工程师手册编委会编.-03版.-北京：机械工

业出版社，2007.1.

[2]󰀡有色冶金原理/傅崇说主编.-2版.-北京：冶金工业出版社，2007.1.[3]󰀡《凉山矿业股份有限公司昆鹏公司冶炼分厂工艺操作规程》.