[發(fā)明專利]一種地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510401996.1
• 申請日: 2015-07-09
• 公開（公告）號: CN105004372B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 秦沛;甘柯;孫楠;唐磊;潘雪婷;邢宇鑫;熊宗喜;石國鋒;李海明
• 申請（專利權(quán)）人: 北京市地質(zhì)工程設(shè)計研究院
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 中國航空專利中心11008
• 代理人: 杜永保

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測的方法，屬于地質(zhì)力學(xué)和環(huán)境地學(xué)專業(yè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

礦產(chǎn)資源是人類賴以生存和社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，我國的礦產(chǎn)資源較豐富。然而，長期大規(guī)模的礦產(chǎn)資源開發(fā)活動在保障國民經(jīng)濟發(fā)展需要和創(chuàng)造巨大經(jīng)濟效益的同時，引發(fā)的礦山地質(zhì)環(huán)境問題也十分突出，大氣、水、土的污染，采空區(qū)的地面塌陷，山體開裂、崩塌、滑坡、泥石流，侵占和破壞土地、水土流失、土地沙化、巖溶塌陷、礦震、尾礦庫潰壩、水均衡遭受破壞、海水入侵等礦山地質(zhì)環(huán)境問題不僅給國民經(jīng)濟帶來巨大損失，同時，也威脅著國民生活安全。由于礦業(yè)活動都有特定的壽命期，礦業(yè)活動結(jié)束后恢復(fù)環(huán)境的任務(wù)十分繁重。此外，礦山環(huán)境受地質(zhì)構(gòu)造條件和礦床產(chǎn)出位置的嚴(yán)格限制，不能提前預(yù)測和選擇自身所處的環(huán)境背景。因此，礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測與修復(fù)問題一直受到國際、國內(nèi)社會的廣泛關(guān)注和重視，也是環(huán)境地學(xué)研究領(lǐng)域內(nèi)的一個熱點問題。

其中，煤礦采空塌陷是礦山地質(zhì)環(huán)境問題之一，其產(chǎn)生的原因是由于地下開采造成地表的塌陷及伴隨而發(fā)生的地表水、淺層地下水的漏失現(xiàn)象。埋藏于地下的各種大小礦體被采動、掘空后，礦體上部覆巖的力學(xué)平衡就會被打破。塌陷區(qū)不僅會導(dǎo)致地下水枯竭，耕地破壞，生態(tài)環(huán)境惡化，還會使當(dāng)?shù)胤课菔軗p，道路地裂變形，高速公路、鐵路、機場等重大工程以及城市建筑因處理采空塌陷而增加建設(shè)難度和費用。

現(xiàn)有針對采空塌陷的監(jiān)測方法主要是以形變監(jiān)測手段為主，由于觀測成本較高、臺站分布和觀測周期受到人力、財力和氣候環(huán)境等因素的限制，對采空區(qū)大面積長期形變監(jiān)測略顯不足。此外，也有一些以InSAR技術(shù)為監(jiān)測方法，但數(shù)據(jù)時效性、準(zhǔn)確性保障上還有欠缺。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種更加實用、更加具有說服力的地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測方法，該方法支持實時監(jiān)測地下巖體的微變形，并施以水土環(huán)境監(jiān)測的方法優(yōu)化針對采空塌陷的這一地質(zhì)環(huán)境問題的監(jiān)測，提升監(jiān)測工作的科學(xué)性，也提高了監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和超前性。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

本發(fā)明的地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測方法包括以下步驟：

步驟1、監(jiān)測準(zhǔn)備

1)確定監(jiān)測區(qū)域，獲得所述監(jiān)測區(qū)域在地圖上的空間范圍；

2)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)采集設(shè)備和分析設(shè)備,所述的采集設(shè)備包括微震監(jiān)測采集設(shè)備、水樣采集設(shè)備和土樣采集設(shè)備；所述的分析設(shè)備包括工作站計算機和PC計算機，工作站計算機安裝有微震信號處理軟件和微震數(shù)據(jù)分析解釋軟件；PC計算機安裝有ArcGIS地理信息系統(tǒng)軟件；微震監(jiān)測采集設(shè)備將采集的數(shù)據(jù)輸入到工作站計算機；

步驟2、數(shù)據(jù)采集

1)通過土樣采集設(shè)備,根據(jù)《多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查規(guī)范DD2005-01》的要求，分別采集監(jiān)測區(qū)域的淺層土樣和深部土樣,淺層土樣采集深度為0-20cm,深部土樣采集深度為0-200cm；對土樣進(jìn)行化學(xué)元素分析,例如,分析的化學(xué)元素包括鉛、汞、銅、砷、鎘、六價鉻，特別是化學(xué)性質(zhì)、含量、濃度、PH值的分析；

2)通過水樣采集設(shè)備,根據(jù)《多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查規(guī)范DD2005-01》的要求，分別采集監(jiān)測區(qū)域的地表水樣和地下水樣；特別是地表徑流、天然地下泉水；對水樣進(jìn)行化學(xué)元素分析,例如,分析的化學(xué)元素包括溶解氧、銅、鋅、硒、砷、汞、鎘、鉛、氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽，特別是化學(xué)性質(zhì)、含量、濃度、PH值的分析；

3)通過微震監(jiān)測采集設(shè)備采集微震數(shù)據(jù),所述的微震數(shù)據(jù)包括巖體在微震事件過程中的位置、巖體釋放的能量、巖體的非彈性變形以及巖體的非彈性尺度；將所述的微震監(jiān)測數(shù)據(jù)輸入給工作站計算機,并通過微震信號處理軟件和微震數(shù)據(jù)分析解釋軟件進(jìn)行處理；

步驟3、數(shù)據(jù)分析

對土樣化學(xué)元素分析的結(jié)果，采用污染負(fù)荷指數(shù)法，計算得出每個采樣點的污染負(fù)荷指數(shù)值,并將計算結(jié)果輸入到PC計算機的ArcGIS軟件中，使用ArcGIS軟件的地統(tǒng)計分析工具模塊(Geostatistical?Analyst)中的反距離加權(quán)插值工具，將每個點的污染負(fù)荷指數(shù)值轉(zhuǎn)換為監(jiān)測區(qū)域的土壤環(huán)境分析值；最后在ArcGIS軟件中通過空間分析工具模塊(Spatial?Analyst)中的空間提取工具得到污染程度在“中污染”以上程度的區(qū)域；

對水樣化學(xué)元素分析的結(jié)果，采用水質(zhì)指數(shù)法，對該地區(qū)的水質(zhì)類別進(jìn)行分級,并將分級結(jié)果輸入到PC計算機的ArcGIS軟件中，采用GIS的插值方法將每個水樣采樣點的水質(zhì)指數(shù)值轉(zhuǎn)換為監(jiān)測區(qū)域的水質(zhì)環(huán)境分析值,通過ArcGIS軟件的空間提取工具得到水質(zhì)評級較差以下的區(qū)域；