浅析矿山岩土工程勘察存在的技术难题及解决措施

浅析矿山岩土工程勘察存在的技术难题及解决措施

于 洋

中冶沈勘工程技术有限公司，辽宁 沈阳 110169

摘要：矿山岩土工程勘察是矿山开发和建设的基础工作，但在实际操作中常常面临各种技术难题。这些难题可能来自地质条件复杂、数据获取困难、勘察技术局限等方面。解决这些难题需要综合运用各种技术手段和经验方法，确保勘察结果准确可靠，为后续工程设计和施工提供有效的数据支撑。基于此，本篇文章对矿山岩土工程勘察存在的技术难题及解决措施进行研究，以供参考。

关键词：矿山岩土；工程勘察；技术难题；解决措施

引言

矿山岩土工程勘察是矿山建设中的重要环节，涉及到地质、水文、岩土力学等多学科的知识。在实际工程中，会遇到一些技术难题，例如复杂地质条件、地下水问题、工程地质灾害等。本文将就部分典型的矿山岩土工程勘察存在的技术难题进行介绍，并提出相应的解决措施。

1矿山岩土工程勘察特点

1.1复杂的地质条件

矿山岩土工程勘察中的复杂地质条件是指开采区域地质结构、岩土性质、地下水位等因素的多样性和非均一性。矿山开采区域往往存在多个地质层次，如不同岩性的堆积、断层、褶皱等。这导致了地质剖面的复杂性，在勘察过程中需要进行详细的地质剖面解剖和划分，以准确描述地质情况。矿山地区的岩土体通常具有一定的异质性，包括颗粒大小、密度、含水量等方面的差异。这对勘察工作提出了高要求，需要采用适当的取样方法和仪器设备，确保岩土体性质数据的准确性和代表性。矿山开采对地下水位有较大的影响，地下水位的变化会对勘察结果产生重要影响。勘察人员需要进行全面的地下水调查，包括地下水位监测、水文地质分析等，以评估地下水对工程建设的影响。矿山地区往往存在地质灾害的潜在风险，如滑坡、崩塌、地震等。在勘察过程中，需要充分考虑这些潜在风险，进行相关的地质灾害评估和防治方案的制定。

1.2多学科交叉

地质学是矿山岩土工程勘察的基础学科，通过对地质构造、地层特征、岩性分布等进行综合分析，为后续工程设计提供基础数据和参考依据。水文学在矿山勘察中主要用于地下水位监测与预测，水文地质调查，水文地质分析等，这些信息对矿山开采和工程稳定性影响重大。岩土力学是矿山岩土工程勘察中至关重要的一个学科，它研究岩土体的力学性质和变形特征，为工程施工提供稳定性评估与设计依据。测量学在矿山岩土工程勘察中起着至关重要的作用，包括地形测量、地下水位监测、岩土体取样、钻孔测量等，确保了勘察数据的准确性和可靠性。工程地质学综合了地质学与工程学的知识，研究工程地质灾害的成因和防治措施，为工程建设提供合理的地质基础。

1.3高风险的工程地质灾害

矿山岩土工程勘察中常常面临高风险的工程地质灾害，这些灾害包括但不限于滑坡、崩塌、地面沉降、地下水突然涌出等。这些地质灾害对矿山工程的安全和稳定性构成严重威胁，因此需要在勘察阶段充分考虑并采取相应的预防和控制措施。在勘察过程中，要对潜在的地质灾害易发区进行深入细致的局部地质调查，包括地质构造、岩层性质、断裂带情况等，以确定潜在风险的点位和范围。通过结合地质调查数据和工程设计要求，进行地质灾害评估，对可能发生的滑坡、崩塌等地质灾害进行定性和定量评估，判断其影响程度。

1.4高精度要求

矿山岩土工程勘察具有高精度要求，这是因为准确的勘察数据是后续工程设计和施工的基础，对保障工程的安全性、可靠性和经济性至关重要。在勘察过程中，需要使用高精度的测量仪器和设备，如全站仪、GPS定位系统、激光测距仪等。这些高精度的工具可以确保测量数据的准确性和可靠性。对于岩土体的取样，需要采用科学的取样方法，确保取样的代表性和准确性。在取样过程中要注意防止外界干扰，避免数据的误差产生。勘察数据的处理和分析过程也需要保证高精度。使用专业软件进行数据处理，采用合适的统计方法和模型分析，确保数据的准确性和可信度。为了确保数据的准确性，应进行重复测量和交叉验证。通过多次测量和不同方法的验证，可以减少数据误差，提高数据的精度。在勘察工作中，要加强质量控制工作，建立标准化的操作规程和流程，进行仪器设备的定期标定校准，确保测量数据的精度和一致性。

2矿山岩土工程勘察存在的技术难题

2.1复杂地质条件

复杂地质条件使得矿山勘察范围内可能存在大量的障碍物、地形复杂等，使得勘察工作受到限制。例如，陡峭的山崖、河流交织的地区、岩石崩塌等都会对勘察活动造成困扰，导致勘探数据获取不充分。复杂地质条件下，地质地貌参数（如地层厚度、倾角、岩性等）的确定变得更加困难。地质地貌参数对于矿山设计和开采方案具有重要意义，缺乏准确的参数会导致设计不精确、开采困难或安全隐患。复杂地质条件经常伴随着岩体裂隙、断层、变形等问题，岩体的稳定性风险也相应增加。开采活动可能会引发坍塌、滑坡等地质灾害，对人员和设备安全带来威胁。复杂地质条件下，数据收集的难度和准确性都会受到影响。地质钻探、地震勘探等方法在复杂环境下的应用可能会遇到困难，导致数据的可靠性下降。这会对工程设计和决策产生不利影响。

2.2水文地质条件

水文地质条件复杂的矿山区域往往存在丰富的地下水资源。在矿山开采过程中，地下水会对开采活动产生影响，如增加地面和地下水的压力、影响工程结构的稳定性等。水文地质条件复杂的地区容易发生地质灾害，如地滑、塌陷、泥石流等。这些灾害的发生往往与地下水的存在和运动有关。在矿山开采过程中，地下水的开采和排放是一个重要问题。水文地质条件复杂的矿山区域往往需要进行地下水开采或排放，但这涉及到地下水补给的调节、地下水位变化对工程和环境的影响等一系列问题。

2.3地质灾害风险

地质灾害如滑坡、崩塌、泥石流等对矿山开采和运营造成严重安全隐患。这些灾害可能导致工人伤亡、设备损坏，甚至影响整个矿山的生产运营，因此必须高度重视地质灾害风险。地质灾害风险存在时，矿山内部和外部的工程结构如支护结构、坡体稳定性等也会受到影响。地质灾害可能引发各种地表变形和破坏，导致工程稳定性下降，增加了维护和修复成本。地质灾害不仅危及人员和设备安全，还可能对矿山周边的生态环境造成损害。泥石流可能导致水质污染、土地退化等问题，对周边生态系统和农田造成严重影响。一旦发生地质灾害，除了直接的人员伤亡和物资损失外，还会导致生产中断、修复成本增加等经济损失。地质灾害频繁发生会对矿山的经济效益造成严重影响。

2.4数据处理及综合分析

矿山岩土工程勘察获取的数据通常数量众多，包括地质调查数据、地形测量数据、大量勘探报告等。对这些庞大的数据进行整理、存储、处理和分析是一个庞大的任务，容易导致信息混乱或遗漏。不同类型的数据来自不同的来源，可能存在标准不一致的情况。如果数据缺乏统一的标准和格式，会影响数据的比较和分析，降低数据的可靠性和有效性。由于数据来源的不确定性或数据采集设备的差异，数据的质量可能参差不齐。低质量的数据会影响后续分析的准确性。矿山岩土工程勘察涉及多个领域和多种数据类型，如地质、地形、水文等。将这些多源数据整合在一起进行综合分析可能面临困难。

2.5矿山内部地质条件评价

矿山内部地质条件评价需要针对深部地质情况进行准确的数据采集，如岩石取样、地应力测量等。由于矿山深部的复杂环境和限制性因素（如昂贵的钻探设备、局限的进入条件等），数据获取可能面临困难。矿山内部存在大量的巷道、矿洞、开采腔体等，这些地下结构对勘察工作带来困扰。限制性的空间条件使得仪器设备难以操作，数据采集不便，并且可能需要额外的安全措施来确保勘察人员的安全。矿山内部地质构造多变复杂，包括断层、褶皱、节理等。这些地质构造对勘察工作具有重要影响，如在巷道掘进过程中可能遭遇不稳定的地质结构。对矿山内部地质构造的准确评价是关键问题。矿山内部的地下水与岩体之间存在相互作用关系，地下水压力和流动路径对岩石力学特性和岩体稳定性有重要影响。

3矿山岩土工程勘察技术难题的解决策略

3.1综合勘察方法

通过实地考察和采集样品，了解地质构造、岩性、断裂构造等信息，为后续勘察提供基础数据。包括地震勘探、地电阻勘探、重力勘探等，用于获取地下岩体结构、物性等信息。通过工程钻孔获取地下岩土样品，分析岩石的性质和力学参数，为工程设计提供依据。利用卫星影像、航空影像等遥感技术获取矿山区域的地形、植被、水系等信息，辅助矿山地质调查。通过采样、分析地表水、土壤和岩石等样品，获取地下矿产资源、环境污染等信息。包括无人机、LIDAR激光雷达、高精度GPS等先进设备，提高勘察效率和数据精度。利用计算机软件进行地质场景模拟、地下水流模拟等分析，预测可能出现的地质灾害风险。在岩土勘察中引入声波、地下水位监测、偏心超声波合波等高科技手段。

3.2先进勘察设备

通过激光雷达技术获取地表和地形三维点云数据，可用于制作数字地形模型、检测地质构造、量化地貌特征等。搭载各种传感器和摄像头，可以进行航空摄影、热成像、多光谱遥感等勘察任务，提供高分辨率的影像和数据。用于进行精密的地形测量和建筑物测量，能够实现高精度的三维坐标数据采集。用于获取地面或地表的准确位置信息，结合其他数据可以进行地质构造分析和勘察定位。通过测量地下电性参数来识别地下不同物质的分布情况，适用于矿产勘探和地下水勘测。包括地震波地震勘探仪、反射地震勘探仪等，用于获取地下岩石层界和地下构造信息。如声波检测仪、地下水位监测仪等，用于岩土工程的岩石评价、地质灾害监测等方面。如CAD、GIS、3D建模软件等，用于对勘察数据进行处理、分析和展示，提高数据的利用价值。

3.3数据处理与分析

对勘察获得的原始数据进行清洗、筛选和修正，去除异常数据和噪声，提高数据的可靠性。将不同来源的勘察数据进行整合和匹配，例如将地质调查数据、地球物理数据、钻探数据等相互融合，获得全面、完整的数据集。对离散数据进行插值，生成连续的数据表面，如数字地形模型和地质构造模型。通过空间分析方法，如地形剖面分析和等高线分析，深入了解地质特征。运用统计方法对数据进行分析，如均值、方差、相关性分析等，从而了解数据的分布规律和相互关系。基于已有数据，利用数学模型和机器学习算法，进行数据建模和预测。使用回归模型、人工神经网络等方法，预测岩石的力学性质或地下水位变化趋势。利用地理信息系统（GIS）软件、CAD软件、地质建模软件等，对数据进行可视化、建模和分析，提供科学依据和决策支持。与实际情况进行对比验证，评估数据处理过程的准确性和模型的可行性。

3.4地质灾害评估和监测

通过实地考察、摄影记录等方式，对矿山周边地质灾害历史和现状进行系统调查，获取灾害类型、规模、活动性等信息。建立地质灾害监测系统，包括地形变监测、地下水位监测、地震监测等，通过实时、连续地观测和记录数据，识别地质灾害的异常情况。利用遥感数据、地理信息系统（GIS）、数值模拟等技术，建立数字地质灾害模型，模拟不同条件下地质灾害的潜在范围，预测可能发生的灾害情况。通过对矿山周边地质灾害风险因素的评估，如地质条件、地震活动、降雨情况等，确定地质灾害潜在风险的等级和区域，为工程设计和管理提供依据。结合自动化数据采集设备和数据处理技术，建立地质灾害实时监测与预警系统，能够在地质灾害发生前及时预警，采取相应的安全避险措施。

3.5资源共享与协作

在矿山岩土工程勘察中，往往需要涉及地质学、工程地质、地球物理、水文地质、环境地质等多个学科领域的知识。不同领域专家之间的合作与交流可以更全面地分析勘察数据，解决复杂问题。各方之间共享自身获取的数据和信息，可以避免重复工作，提高数据利用效率。建立数据共享平台或数据库，促进数据交换与共享，为矿山勘察提供更丰富的数据基础。部分昂贵的勘察设备，如激光扫描仪、无人机等，可以通过合作方式进行共享，降低设备采购和维护成本。通过举办学术研讨会、专题讲座等活动，邀请相关领域的专家学者进行交流，分享最新研究成果和技术进展，促进专业知识的交流与汇总。跨部门、跨单位之间建立联合项目合作机制，共同承担矿山勘察任务，加强团队力量，提高整体勘察效率。利用互联网和在线协作工具（如共享文档、视频会议等），促进矿山勘察团队之间的实时沟通与协作。

4矿山岩土工程勘察技术注意事项

4.1安全第一

“安全第一”是指无论做什么工作都要把安全放在首位，确保人身和财产的绝对安全。在矿山岩土工程勘察中，“安全第一”原则格外重要，因为矿山勘察涉及到复杂的地质条件、高风险的作业环境，任何疏忽大意都可能导致严重的事故。确保所有参与矿山岩土工程勘察的人员都接受过相关培训，了解安全规定和应急预案，掌握必要的安全知识和技能。在进行勘察前进行全面的风险评估，识别潜在的危险和风险源，并采取相应的控制措施。确保使用符合安全标准的装备和工具进行勘察工作，定期检查和维护设备，避免因设备问题导致事故。建立良好的安全意识，倡导所有参与者关注安全问题，互相监督，形成“五湖四海”的集体管理模式。严格遵守有关安全管理的规章制度，执行工作许可制度，禁止擅自操作并遵循工作程序。

4.2预先规划

预先规划是在进行矿山岩土工程勘察前，制定详细的计划和策略，以确保勘察工作能够高效、顺利地进行。明确矿山岩土工程勘察的目标和任务，包括需要获取的数据和信息、所需的勘察方法和技术以及勘察的时间范围。根据勘察目标，合理安排工作流程，确定各个阶段的工作内容、工作顺序和工作时间，并做好相应的工作计划。评估和确定所需的人力、设备、材料和资金等资源需求，并进行有效的调配和管理，确保勘察工作有足够的资源支持。对勘察过程中可能出现的风险和问题进行评估和管理，采取必要的措施和预防措施，减少不确定性因素对勘察工作的影响。建立一个合适的勘察团队，并明确每个团队成员的责任和工作分工，保证团队内部的顺畅协作和互补。充分考虑勘察工作中可能出现的安全风险，编制安全计划和应急预案，确保勘察工作的安全进行。与相关单位和人员进行沟通和协调，在勘察前获得必要的许可和配合，确保勘察工作的顺利进行。建立合理的数据管理和归档系统，以便将来的数据检索和分析，同时确保数据的安全和可靠性。

4.3数据可靠性

确保数据采集过程准确无误，避免因不正确的数据采集方法或操作失误导致数据错误。在数据采集过程中实行严格的质量控制措施，包括校准仪器，进行重复测量，检查数据一致性等，以确保数据的准确性和一致性。根据具体的勘察需求和情况选择适当的数据采集技术和方法，确保数据能够准确反映实际情况。在取得岩土样本后，采取适当的处理方法，如标记、包装、储存等，保证样本的完整性和代表性，防止污染和混淆。对岩土样本进行实验室检测时，确保实验室操作规范，设备准确校准，以获取准确、可靠的测试数据。对收集到的数据进行系统的分析和比对，验证数据的准确性和完整性，并利用统计分析等方法评估数据的可靠性。对所有采集到的数据进行及时的整理和归档，建立完善的数据管理系统，方便后续查阅和审阅。促进数据共享和交流，与团队成员、专家学者共享数据，接受他们的审查和评价，确保数据在专业领域内受到认可。定期对数据进行审查和评估，发现数据问题及时纠正，并不断优化数据采集和处理流程。

结束语

矿山岩土工程勘察技术难题的解决对于确保矿山工程的安全和可持续发展至关重要。通过不断总结经验、引进新技术和方法，加强科研合作，可以有效克服困难，提高勘察质量和工程效益。希望本文的介绍能够对相关矿山工程勘察人员起到一定的指导作用，推动行业的发展。

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