矿山地质灾害治理中水工环地质技术分析

一、引言

矿山地质灾害是矿山开采过程中因地质作用与人类活动共同作用而引发的自然灾害，主要包括滑坡、泥石流、地面崩塌、塌陷、地震及地面沉降等。这些灾害不仅严重威胁矿山工作人员的生命安全，还对矿山设施造成巨大破坏，导致生态环境恶化，制约矿山的可持续发展。随着矿山开采强度的不断加大，地质灾害的发生频率与危害程度日益加剧，如何有效治理矿山地质灾害已成为亟待解决的关键问题。

水工环地质技术作为地质灾害治理的重要手段，通过综合运用遥感（RS）、全球定位系统（GPS）、地质雷达、瞬变电磁及水质勘测等多种技术，能够实现对矿山地质灾害的精准监测、科学评估与有效预警，为矿山地质灾害的防治提供强有力的技术支持。本文旨在系统梳理水工环地质技术的类型及其原理，深入探讨其在矿山地质灾害治理中的应用，以期为矿山地质灾害的防治提供参考。

二、常用水工环地质技术类型及其原理

2.1 RS+GPS 技术

RS（遥感）技术是一种通过卫星、无人机等平台搭载传感器，从高空对地球表层进行电磁波信息采集与处理，实现对地表各类地物远距离探测的技术。RS 技术具有覆盖范围广、信息获取速度快、实时性强等优点，能够快速获取矿山区域的地质、地貌、植被等信息，为地质灾害的监测与预警提供基础数据。例如，在矿山滑坡灾害监测中，RS 技术可通过多时相影像对比，及时发现滑坡体的变形迹象，为滑坡灾害的预警提供依据。

GPS（全球定位系统）技术则是一种利用卫星信号实现空间定位的技术。在矿山地质灾害治理中，GPS 技术主要用于对地质灾害体的精确位置监测与形变分析。通过在矿山区域布设 GPS 监测站，可实时获取地质灾害体的三维坐标变化信息，结合时间序列分析，可准确判断地质灾害体的发展趋势，为灾害的预警与治理提供科学依据。例如，在矿山地面沉降监测中，GPS 技术可实现毫米级精度的沉降监测，为地面沉降的治理提供精准数据支持。

RS 与 GPS 技术的结合，实现了对矿山地质灾害的全方位、动态监测。RS 技术提供宏观的地质灾害信息，GPS 技术则提供微观的形变监测数据，两者相互补充，共同构成矿山地质灾害监测预警体系。

2.2 地质雷达技术

地质雷达技术是一种利用高频电磁波探测地下介质分布的无损探测技术。其工作原理是通过发射器向地下发射高频电磁波，当电磁波遇到不同介质时，会发生反射、折射与散射等现象，反射回来的电磁波被接收器接收并记录下来。通过对反射电磁波的分析与处理，可获取地下介质的分布、结构、埋深等信息。

在矿山地质灾害治理中，地质雷达技术主要用于探测矿山区域的地质构造、岩溶发育、软弱夹层等地质条件，为地质灾害的防治提供基础地质资料。例如，在矿山滑坡灾害治理中，地质雷达技术可探测滑坡体的内部结构，识别滑坡体的滑动面与潜在滑动面，为滑坡治理方案的设计提供依据。此外，地质雷达技术还可用于探测矿山采空区的分布范围与空间形态，为采空区的治理提供技术支持。

地质雷达技术具有非破坏性、高分辨率、高效率等优点，能够快速准确地获取地下介质信息，为矿山地质灾害的防治提供重要依据。

2.3 瞬变电磁技术

瞬变电磁技术（TEM）是一种利用阶跃波或其他脉冲电流场源激励，测量地下介质产生的二次感应电磁场随时间变化的衰减特性，从而推断地下目标体分布性态的时间域电磁法。其工作原理是基于地下介质之间的导电性与导磁性差异，通过不接地回线（磁性源）或接地导线（电性源）向地下发送脉冲电磁场（一次场），地下地质体中激励起的感应涡流将产生随时间变化的感应电磁场（二次场）。在一次脉冲磁场的间歇期间，利用线圈或接地电极观测二次场（磁场或电场响应），通过对这些响应信息的提取与分析，达到探测地下地质体的目的。

在矿山地质灾害治理中，瞬变电磁技术主要用于探测矿山区域的地下水分布、岩溶发育、断层破碎带等地质条件，为地质灾害的防治提供基础地质资料。例如，在矿山突水灾害治理中，瞬变电磁技术可探测矿井周边的含水层分布与富水性，为矿井突水的预警与治理提供依据。此外，瞬变电磁技术还可用于探测矿山区域的采空区积水情况，为采空区的安全开采提供技术支持。

瞬变电磁技术具有探测深度大、分辨率高、抗干扰能力强等优点，能够准确探测地下地质体的分布与性态，为矿山地质灾害的防治提供重要技术支持。

2.4 水质勘测技术

水质勘测技术是一种通过采集水样并分析其化学成分与物理性质，评估水质状况的技术。在矿山地质灾害治理中，水质勘测技术主要用于监测矿山区域的水质变化，评估矿山开采对地下水环境的影响，为地质灾害的防治提供环境依据。

水质勘测技术包括多种水质参数的检测，如 pH 值、溶解氧、化学需氧量（COD）、电导率、氨氮、叶绿素 a、蓝绿藻等。这些参数能够反映水体的酸碱度、氧化还原性、有机物污染程度、盐度、营养盐含量等信息，为水质评估提供全面数据支持。例如，在矿山酸性废水治理中，水质勘测技术可监测废水的pH 值与重金属含量，评估废水对地下水环境的污染程度，为废水的处理与排放提供依据。此外，水质勘测技术还可用于监测矿山区域的地表水与地下水水位变化，评估矿山开采对水资源的影响，为水资源的保护与合理利用提供技术支持。

水质勘测技术具有监测精度高、数据全面、实时性强等优点，能够准确反映矿山区域的水质状况与变化趋势，为矿山地质灾害的防治提供重要环境依据。

三、水工环地质技术在矿山地质灾害治理中的应用

3.1 用于防治矿山滑坡与泥石流灾害

矿山滑坡与泥石流灾害是矿山开采过程中常见的地质灾害，其发生与矿山区域的地形地貌、地质构造、岩土体性质及降雨等因素密切相关。水工环地质技术在矿山滑坡与泥石流灾害防治中发挥着重要作用。

在滑坡灾害防治方面，水工环地质技术可用于滑坡体的稳定性评价与监测预警。通过RS 技术获取滑坡体的宏观变形信息，结合 GPS 技术对滑坡体进行精确形变监测，可实时掌握滑坡体的发展趋势。同时，利用地质雷达技术探测滑坡体的内部结构，识别滑动面与潜在滑动面，为滑坡治理方案的设计提供依据。在泥石流灾害防治方面，水工环地质技术可用于泥石流沟的调查与监测预警。通过 RS 技术获取泥石流沟的地形地貌信息，结合地质雷达技术探测泥石流沟的岩土体性质与结构，评估泥石流的发生概率与危害程度。同时，利用水质勘测技术监测泥石流沟的水质变化，评估泥石流对水资源的影响，为泥石流的治理提供环境依据。

例如，在某矿山滑坡灾害治理中，通过 RS 技术发现滑坡体后缘出现拉裂缝，结合 GPS监测数据发现滑坡体存在明显变形。进一步利用地质雷达技术探测发现，滑坡体内部存在多层软弱夹层，为滑动面的形成提供了条件。基于以上监测结果，制定了针对性的滑坡治理方案，包括削坡减载、抗滑桩支护与排水措施等，有效防止了滑坡灾害的发生。

3.2 用于防治地面崩塌和塌陷灾害

矿山地面崩塌与塌陷灾害主要由矿山开采活动引发，如地下采空区的形成、顶板冒落等。这些灾害的发生往往具有突发性与破坏性，严重威胁矿山工作人员的生命安全与矿山设施的安全。水工环地质技术在矿山地面崩塌与塌陷灾害防治中发挥着关键作用。

在地面崩塌灾害防治方面，水工环地质技术可用于崩塌体的稳定性评价与监测预警。通过 RS 技术获取崩塌体的宏观变形信息，结合 GPS 技术对崩塌体进行精确形变监测，可实时掌握崩塌体的发展趋势。同时，利用地质雷达技术探测崩塌体的内部结构，识别潜在崩塌面与不稳定岩体，为崩塌治理方案的设计提供依据。在地面塌陷灾害防治方面，水工环地质技术可用于塌陷区的调查与监测预警。通过 RS 技术获取塌陷区的地形地貌变化信息，结合瞬变电磁技术探测塌陷区的地下采空区分布与空间形态，评估塌陷的发生概率与危害程度。同时，利用水质勘测技术监测塌陷区的水质变化，评估塌陷对水资源的影响，为塌陷的治理提供环境依据。

例如，在某矿山地面塌陷灾害治理中，通过 RS 技术发现塌陷区周边出现地面沉降迹象，结合瞬变电磁技术探测发现地下存在大面积采空区。基于以上监测结果，制定了针对性的塌陷治理方案，包括采空区充填、地表加固与排水措施等，有效防止了地面塌陷灾害的进一步发展。

3.3 用于预测预防矿区地震灾害

矿山地震灾害是矿山开采过程中因岩体破裂、顶板冒落等引发的地震活动，其发生往往具有突发性与破坏性，严重威胁矿山工作人员的生命安全与矿山设施的安全。水工环地质技术在矿山地震灾害预测预防中发挥着重要作用。

通过 RS 技术获取矿山区域的地质构造信息，结合地质雷达技术探测矿山区域的岩体破裂与断层发育情况，评估矿山地震的发生概率与危害程度。同时，利用 GPS 技术对矿山区域进行精确形变监测，结合时间序列分析，可实时掌握矿山岩体的应力变化情况，为地震的预警提供依据。此外，还可利用微震监测技术对矿山区域进行实时监测，通过分析微震信号的特征与分布规律，预测地震的发生时间与地点。

例如，在某矿山地震灾害预测预防中，通过 RS 技术发现矿山区域存在多条断层构造，结合地质雷达技术探测发现断层带附近岩体破裂严重。基于以上监测结果，制定了针对性的地震预警方案，包括加强地震监测、提高地震应急响应能力等措施，有效降低了地震灾害对矿山的影响。

3.4 用于治理地面沉降和裂缝灾害

矿山地面沉降与裂缝灾害主要由地下采空区的形成、地下水开采等因素引发，其发生往往具有渐进性与破坏性，严重威胁矿山设施的安全与生态环境的稳定。水工环地质技术在矿山地面沉降与裂缝灾害治理中发挥着重要作用。

在地面沉降灾害治理方面，水工环地质技术可用于沉降区的调查与监测预警。通过 RS技术获取沉降区的地形地貌变化信息，结合 GPS 技术对沉降区进行精确形变监测，可实时掌握沉降区的发展趋势。同时，利用瞬变电磁技术探测沉降区的地下采空区分布与空间形态，评估沉降的发生概率与危害程度。在裂缝灾害治理方面，水工环地质技术可用于裂缝的调查与监测预警。通过 RS 技术获取裂缝的宏观分布信息，结合地质雷达技术探测裂缝的深度与走向，评估裂缝的危害程度。同时，利用水质勘测技术监测裂缝周边的水质变化，评估裂缝对水资源的影响，为裂缝的治理提供环境依据。

例如，在某矿山地面沉降灾害治理中，通过 RS 技术发现沉降区周边出现地面下沉迹象，结合 GPS 监测数据发现沉降区存在明显变形。进一步利用瞬变电磁技术探测发现，沉降区下方存在大面积采空区。基于以上监测结果，制定了针对性的沉降治理方案，包括采空区充填、地表加固与排水措施等，有效防止了地面沉降灾害的进一步发展。同时，对沉降区周边的裂缝进行了全面调查与监测，制定了裂缝治理方案，包括裂缝填充、加固与监测预警等措施，确保了矿山设施的安全与生态环境的稳定。

四、结束语

矿山地质灾害作为矿山开发进程中难以回避的严峻挑战，对人员安全、设施稳定以及生态环境均构成了重大威胁。水工环地质技术凭借其多样化的技术手段与综合应用优势，在矿山地质灾害治理领域展现出了不可替代的关键作用。

RS+GPS 技术实现了对矿山地质灾害的全方位、动态监测，为灾害预警提供了宏观与微观相结合的数据支撑；地质雷达技术以高分辨率、高效率的特点，精准探测地下地质结构，为灾害治理方案制定提供依据；瞬变电磁技术凭借强大的探测能力，清晰呈现地下地质体分布，助力评估灾害发生风险；水质勘测技术则通过监测水质变化，评估矿山开采对环境的影响，为环境友好型治理提供保障。在防治滑坡、泥石流、地面崩塌塌陷、地震预测以及地面沉降裂缝等各类矿山地质灾害时，水工环地质技术均发挥了至关重要的作用，有效降低了灾害发生的概率与危害程度。

展望未来，随着科技的不断革新，水工环地质技术将持续优化升级。我们应进一步加大技术研发投入，推动其在矿山地质灾害治理中的深度应用，不断提升矿山灾害防治水平，实现矿山安全、高效、绿色、可持续发展，为矿业经济的长远繁荣与生态环境的稳定和谐筑牢坚实根基。

参考文献：

[1]  水工环地质技术在矿山地质灾害防治中的应用探究 . 吕媛 . 中国金属通报 ,2024(12)

[2] 水工环地质技术应用于矿山地质灾害治理策略探析. 侯宁. 中国减灾,2025(06)

[3] 水工环地质技术在矿山地质灾害防治中的应用. 王国选. 世界有色金属,2023(22)

作者简介：管友飞（1988.12）男 本科 汉族； 目前职称：工程师；研究方向：地勘-水工环地质。