[发明专利]一种地质环境监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地质环境监测的方法，属于地质力学和环境地学专业领域。

背景技术

矿产资源是人类赖以生存和社会发展的重要物质基础，我国的矿产资源较丰富。然而，长期大规模的矿产资源开发活动在保障国民经济发展需要和创造巨大经济效益的同时，引发的矿山地质环境问题也十分突出，大气、水、土的污染，采空区的地面塌陷，山体开裂、崩塌、滑坡、泥石流，侵占和破坏土地、水土流失、土地沙化、岩溶塌陷、矿震、尾矿库溃坝、水均衡遭受破坏、海水入侵等矿山地质环境问题不仅给国民经济带来巨大损失，同时，也威胁着国民生活安全。由于矿业活动都有特定的寿命期，矿业活动结束后恢复环境的任务十分繁重。此外，矿山环境受地质构造条件和矿床产出位置的严格限制，不能提前预测和选择自身所处的环境背景。因此，矿山地质环境监测与修复问题一直受到国际、国内社会的广泛关注和重视，也是环境地学研究领域内的一个热点问题。

其中，煤矿采空塌陷是矿山地质环境问题之一，其产生的原因是由于地下开采造成地表的塌陷及伴随而发生的地表水、浅层地下水的漏失现象。埋藏于地下的各种大小矿体被采动、掘空后，矿体上部覆岩的力学平衡就会被打破。塌陷区不仅会导致地下水枯竭，耕地破坏，生态环境恶化，还会使当地房屋受损，道路地裂变形，高速公路、铁路、机场等重大工程以及城市建筑因处理采空塌陷而增加建设难度和费用。

现有针对采空塌陷的监测方法主要是以形变监测手段为主，由于观测成本较高、台站分布和观测周期受到人力、财力和气候环境等因素的限制，对采空区大面积长期形变监测略显不足。此外，也有一些以InSAR技术为监测方法，但数据时效性、准确性保障上还有欠缺。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种更加实用、更加具有说服力的地质环境监测方法，该方法支持实时监测地下岩体的微变形，并施以水土环境监测的方法优化针对采空塌陷的这一地质环境问题的监测，提升监测工作的科学性，也提高了监测数据的准确性和超前性。

本发明的技术方案是：

本发明的地质环境监测方法包括以下步骤：

步骤1、监测准备

1)确定监测区域，获得所述监测区域在地图上的空间范围；

2)准备数据采集设备和分析设备,所述的采集设备包括微震监测采集设备、水样采集设备和土样采集设备；所述的分析设备包括工作站计算机和PC计算机，工作站计算机安装有微震信号处理软件和微震数据分析解释软件；PC计算机安装有ArcGIS地理信息系统软件；微震监测采集设备将采集的数据输入到工作站计算机；

步骤2、数据采集

1)通过土样采集设备,根据《多目标区域地球化学调查规范DD2005-01》的要求，分别采集监测区域的浅层土样和深部土样,浅层土样采集深度为0-20cm,深部土样采集深度为0-200cm；对土样进行化学元素分析,例如,分析的化学元素包括铅、汞、铜、砷、镉、六价铬，特别是化学性质、含量、浓度、PH值的分析；

2)通过水样采集设备,根据《多目标区域地球化学调查规范DD2005-01》的要求，分别采集监测区域的地表水样和地下水样；特别是地表径流、天然地下泉水；对水样进行化学元素分析,例如,分析的化学元素包括溶解氧、铜、锌、硒、砷、汞、镉、铅、氯化物、硫酸盐、碳酸盐，特别是化学性质、含量、浓度、PH值的分析；

3)通过微震监测采集设备采集微震数据,所述的微震数据包括岩体在微震事件过程中的位置、岩体释放的能量、岩体的非弹性变形以及岩体的非弹性尺度；将所述的微震监测数据输入给工作站计算机,并通过微震信号处理软件和微震数据分析解释软件进行处理；

步骤3、数据分析

对土样化学元素分析的结果，采用污染负荷指数法，计算得出每个采样点的污染负荷指数值,并将计算结果输入到PC计算机的ArcGIS软件中，使用ArcGIS软件的地统计分析工具模块(Geostatistical Analyst)中的反距离加权插值工具，将每个点的污染负荷指数值转换为监测区域的土壤环境分析值；最后在ArcGIS软件中通过空间分析工具模块(Spatial Analyst)中的空间提取工具得到污染程度在“中污染”以上程度的区域；

对水样化学元素分析的结果，采用水质指数法，对该地区的水质类别进行分级,并将分级结果输入到PC计算机的ArcGIS软件中，采用GIS的插值方法将每个水样采样点的水质指数值转换为监测区域的水质环境分析值,通过ArcGIS软件的空间提取工具得到水质评级较差以下的区域；