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矿山地质环境监测技术方法研究

发布日期:2020-09-11  来源:中国资源综合利用  作者:潘继明  浏览次数:196
       1.1 监测对象

矿山地质环境监测是在查明矿区环境地质条件和矿开采情况的基础上,主要依据矿山开采现状和矿山开采计划,判断可能产生的地质灾害和地质环境问题,从而合理确定监测对象。一般矿山地质环境监测对象主要为采空塌陷、地下水环境、地表水环境、土壤环境及地形地貌景观破坏 [1-2]。

1.2 监测要素

确定监测对象后,要全面分析其监测要素,监测要素决定于监测对象的类型、发育特征、变化特点等,体现和影响监测对象特征和组成 [3]。由于体现和影响的方式和程度不同,各个监测要素对监测结果的贡献权重不等,所以要注意结合实际情况,对监测因素进行调查研究。矿山地质环境监测要素与监测对象如表 1 所示。

2  监测网及监测点的布设

在查明矿区环境地质条件和矿山开采情况的基础上,监测单位根据监测矿区的工作面产状和巷道分布情况,将监测网(剖面)布设成线状,主剖面沿乡间道路、公路、堤防布设。监测线根据预测的采空区影响的最大范围进行全面布设。

2.1 采空塌陷监测网(剖面)布设原则

一是沿采空区大体走向和倾向布设数条剖面监测线,在实际监测中,为了便于各监测桩(钉)的保存,主要沿已有机耕道、乡间道路、公路进行线状布设和界线或地形地物特征,如地形地貌、地质界线、建筑布局和道路设施等,这些界线或地物特征应作为监测线的组成部分或作为其重要补充。三是依据煤矿接续计划和已采工作面情况,在达到监测线精度要求的同时,遵循合理布设监测网、尽量减少监测费用的原则。

2.2 采空塌陷监测点布设原则

一是危险性大,稳定性差,对村庄、耕地、林地及重要居民点人民的生命安全构成威胁的,可能造成严重经济损失的或威胁公路、路、岸堤等重要设施的点。二是监测点的布设应根据采煤工作面展布方向、工作面长度、开采煤层深度、开采时间以及监测线等因素确定。监测线两端各设置一处工作基点,各监测点平均按点距 50 m 布设。三是监测点不要求平均分布,对于已出现塌陷变形的区域,应尽可能多设。要重点控制地表变形剧烈地段和重要建筑,适当增加监测点。

2.3 地下水环境监测点布设原则

一是地下水监测点应根据地下水流向、区内已有井孔分布情况进行合理布设。二是水位监测重点对象为浅层孔隙水含水层,兼顾奥灰含水层和砂岩含水层。三是水质监测点重点监测对象为中深层孔隙水,尽可能选取周边居民生活用水水源井作为水质监测点。

2.4 地表水环境监测点布设原则

一是监测断面要有代表性,监测点的位置和数量应全面反映水体环境质量、污染物的分布及变化规律,尽量以最少的断面取得最好的代表性。二是监测断面应避开死水区、回水区和排污口处,应尽量选择矿区外排废水及废水排入的河流上游地表水体进行监测。三是监测断面布设应考虑交通位置状况、居民经济状况、出行安全以及水文资料是否容易获取等因素,确保监测点的可行性和方便性。

2.5 土壤环境监测点布设原则

一是在采矿活动预计影响的矿区及周边区域,沿着地形由高到低布设土壤环境背景监测点,监测未进行矿产资源开采前矿区及周边区域土壤环境背景状况。二是土壤环境背景监测点布设以矿山为单位,矿区范围内每个微地貌单元至少有一个土壤环境监测点。2.6 地形地貌景观破坏监测点布设原则一是布设在露天采场和采矿造成的地面塌陷地裂缝、崩塌、滑坡以及废渣堆和排土场等分布区域。二是重点监控自然保护区、风景名胜区、生态环境脆弱区、主要交通干线和重要水系的可视范围内的矿山地形地貌景观破坏情况。

3  监测技术方法

3.1 采空塌陷监测

采空塌陷主要表现在地表形变,地表形变监测包括垂直形变和水平形变。地表移动测量工作包括连续测量和全面测量,旨在测定和编录地表变形。

3.1.1 连续测量

在基准点和工作基点埋设完成并达到稳定状态后,对基准点和工作基点开展连续测量。工作中,应采用矿区基准点为起始点与起始方向,采用电子水准仪开展连续测量,确定各工作基点高程。高程测量采用三等水准测量,组成闭合水准路线或附合水准路线,要求其闭合差满足《国家三、四等水准测量规范》(GB/T 12898—2009)中限差的要求。

3.1.2 全面测量

为了准确地确定各监测点在地表开始前的空间位置,在连测结束且地表未受开采影响之前,开展两次全面测量工作。两次全面测量要在 5 d 内完成,两次全面测量同一点的高程均相差不大于 10 mm,同一点的坐标相差均不大于 30 mm,取两次平均值作为原始数据。在确认监测点稳定的前提下,开展全面测量工作。所布设的观测线的一端设有工作基点,水准测量应附合到工作基点上。高程测量按四等水准的测量规范要求,采用闭合水准路线及附合水准路线进行观测。平面位置测量采用三级导线及卫星定位连续运行综合应用服务系统(SDCORS)的 GPS 网络快速静态工作模式(平面中误差精度< 2 cm),然后开展水平位移变形监测工作。

3.2 地下水环境监测

矿山的开采对矿区内的地下水会产生一定程度的影响,导致地下水位严重下降,造成附近河流干涸,破坏周边生态环境。结合矿山已有监测井和野外调查实际情况,地下水监测点主要选取煤矿监测孔、农业灌溉井及村庄供水井,监测的地下水涵盖了不同的地质年代。基于已确定的监测点实际情况,根据相关标准及要求,要合理设计监测区地下水水质监测过程及内容。

3.2.1 监测项目

一是全分析项目,包括色、水温、气味、口味、浑浊度或透明度、pH、游离二氧化碳、总矿化度、总碱度、总硬度、暂时硬度、永久硬度、负硬度、可溶性二氧化硅、耗氧量、氯离子、硫酸根、硝酸根、亚硝酸根及重碳酸根、铵、钙、、三价铁、二价铁、钾、钠。二是有毒物及重属,包括挥发性酚类、氰化物、、六价

3.2.2 监测频率

监测频率为一年 2 次,丰、枯水期各一次。

3.3 地表水环境监测

3.3.1 监测项目与分析方法

监测项目包括 pH、生化需氧量、化学需氧量、氨氮、总、铜、锌、氟化物、、砷、汞、、铬、(六价)、铅、氰化物、挥发酚、石油类以及硫化物。分析方法根据样品类型、污染物含量以及方法适用范围等确定。取样工作严格按照《水质采样 样品的保存和管理技术规定》(HJ 493—2009)和《水质 采样技术指导》(HJ 494—2009)的规定进行。

3.3.2 样品采集

监测频率为一年 2 次,丰、枯水期各一次。测定有机及生物项目的储样容器应选用硬质玻璃容器;测定金属和其他无机项目的储样容器可选用高密度聚乙烯或硬质(硅)玻璃容器;容器在使用前采用相应的洗涤方法洗涤。地表水样品利用有机玻璃采水器进行采集。水质采样应在自然水流状态下进行,不应扰动水流,以保证样品代表性。通过采取水样,对其化学成分进行测,重点对污染组分进行检测。监测方法按《地表水和污水监测技术规范》(HJ/T 91—2002)、《水质采样技术指导》(HJ 494—2009)和《水质采样 样品的保存和管理技术条件》(HJ 493—2009)的相关求执行。水质分析项目主要包括全分析及有毒物、重金属类。其间采取直立式水尺,对地表水位进行定期监测,并做好记录工作。

3.4 土壤环境监测

土壤环境监测是指对矸石临时堆放场、塌陷影响区内的土壤分别取样分析,与背景值进行对比,分析土壤环境质量状况和动态变化趋势。

3.4.1 样品采集

一是采样频次和时间确定,土壤监测点每年采集

一次,遇特殊情况或突发事件时加密监测;二是器具的

选择,采样器具使用铁锹、螺旋取土器等,储样容器使

用样品袋、样品箱等;三是采样方式,取土时采集 0 ~

60 cm 耕作层不同深度的混合土样,质量为 1 kg。

3.4.2 监测方法

通过采取土样,对其化学成分进行监测,重点对污染组分进行检测。监测方法按《土壤环境监测技术规范》(HJ/T 166—2004)、《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)、《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 36600—2018)等相关要求执行。具体分析方法如下:采用重量法、容重法、分光光度法、原子吸收法和色谱法等对土壤的元素指标及水溶性盐进行检测分析。

3.5 地形地貌景观破坏

地形地貌景观破坏监测可采用人工现场量测、遥感解译等方法。遥感解译是一种新型监测方法,适用于矿区环境监测和评价。地面监测指对矿区山体进行区域性划分,对地形、地貌等进行长期监测,其需要现场实地调查和勘测,同时运用摄像、摄影和人工

测量方法。每年 6 月、12 月各监测一次,遇特殊情况或突发事件时加密监测。

3.6 资料整理分析

资料数据整理分析需要将各矿区的测量数据汇总及研究。环境监测单位定期录入各个监测对象的监测数据,然后通过存储、查询、统计和生成报表,将分析结果纳入矿山地质环境监测信息平台,建立监测互联网,实现资源信息数据共享。

4  结论

本文结合矿山地质环境监测工作内容,重点分析了矿山地质环境监测技术方法。当前,人们要建立和完善矿山地质环境监测体系,进一步做好矿山地质环境监测工作,促进国土空间生态修复,切实提升生态环境质量。

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