矿山地质环境监测内容与方法

矿山地质环境监测分为两大类：一是根据已发生的地质环境问题，监测其变化情况，如数量、危害程度等动态变化；二是根据已掌握的地质环境问题的隐患情况，监测其变化趋势，及时预警预报，减少财产损失。

根据湖南省矿山地质环境现状，结合主要的地质环境问题，确定全省矿山地质环境监测内容包括四个方面：矿山地质灾害（地面塌陷、地裂缝、地面不均匀沉陷、崩塌、滑坡、泥石流）；矿山地形地貌景观及土石环境，包括破坏地形地貌景观类型、土地资源的占用和破坏、固体废弃物的排放、水土流失的情况等；矿山水环境，包括地下水水位、水质、废水废液的排放等；矿山地质环境恢复治理及效果，包括尾砂库、废石堆的复垦复绿等。由于矿山地质灾害影响范围广，危害大，直接威胁到人民的生命及财产安全，因此，目前一般将矿山地质灾害、水环境作为重点监测内容，而矿山土石环境、矿山环境恢复治理作为次重点监测内容。

一、矿山地质环境监测内容

（一）矿山地质灾害监测内容

1.地面塌陷（采空塌陷、岩溶塌陷）监测

发生时间、塌陷坑数量、塌陷区面积、塌陷坑最大直径、最大深度、危害对象、直接经济损失、治理面积；采空区岩移范围或岩溶地下水强行疏干影响区内的民居建筑、井泉点、农田、道路交通等。

2.地裂缝监测

发生时间、地裂缝数量、最大地裂缝长度、宽度、深度、地裂缝走向、危害对象、直接经济损失、治理面积等。

3.地面不均匀沉陷监测

发生时间、沉降区面积、累计最大沉降量、年平均沉降量、危害对象、直接经济损失、治理面积；采空区岩移范围或岩溶地下水强行疏干影响区内的民居建筑、井泉点、农田、道路交通等。

4.崩塌监测

潜在的崩塌数量、崩塌体方量、危害对象、危险程度，崩塌隐患体上的建筑物变形特征及裂缝变化情况。

5.滑坡监测

潜在的滑坡数量、滑坡体方量、危害对象、威胁资产、危险程度、治理情况，滑坡隐患体上的建筑物、构筑物变形特征及地面微裂缝的变化情况。

6.泥石流监测

潜在的泥石流易发区数量、泥石流物源方量、危害对象、威胁资产、危险程度、治理情况。

（二）矿山水环境监测内容

1.地下水均衡破坏监测

矿区地下水水位最大下降深度、地下水降落漏斗面积、对人、畜、土地的影响；采空区岩移范围或岩溶地下水强行疏干影响区内的井泉点、农田。

2.地下水水质污染监测

地下水污染物种类、地下水污染物含量；矿区内出露的主要泉眼或主要的居民饮用水水井。

3.废水废液排放监测

废水废液类型、年产出量、年排放量、主要有害物质及含量、年循环利用量、年处理量；废水废液排污口，废水废液与溪沟、河流、水库或重要水源地的汇合处等。

（三）矿山地形地貌景观及土石环境监测内容

1.地形地貌景观监测

破坏地形地貌景观类型、方式、区位、面积、破坏程度及恢复治理难易程度。

2.占用破坏土地监测

侵占破坏土地方式、侵占破坏土地类型、面积、土地复垦面积、恢复治理难易程度。

3.固体废弃物排放监测

固体废弃物类型、占地面积及类型、主要有害物质及含量、年产出量、年排放量、年循环利用量、年处理量。

4.土壤污染监测

污染的土壤类型、面积、主要污染物及含量。

5.水土流失监测

矿区水土流失面积、土壤流失量、危害程度。

（四）矿山地质环境恢复治理及效果监测内容

主要监测已治理的矿山地质环境问题、投入治理的资金及资金来源、治理措施、治理面积、治理效果（社会效益、环境效益、经济效益）等。

二、矿山地质环境监测方式

根据监测手段的差异，矿山地质环境监测方式分为常规监测、专业监测、遥感监测和应急监测四类。具体方式的采取，根据其监测面积、地域、重点监测对象的差异性而定。

（一）常规监测

常规监测主要是指监测责任人对监测对象及监测点采取定期巡查监测，并填写技术表格的方式。

根据矿山类型，划定监测责任人。一般来说，采矿权人作为最大的受益人，也是破坏地质环境的责任主体，是常规监测的责任人。上级管理机构应该指派专员，对矿山企业开展指导，并适时开设培训班，分期催交监测技术表格，汇总分析技术资料，形成年报后再上报。对于责任主体灭失的矿山，其监测责任人应归咎于当地的国土资源主管部门，通过委托专业机构的方式开展监测。

此类监测通常采用简易的监测方法，如目测、尺测、贴片、埋简易桩等，少数引用专业设备进行监测。

（二）专业监测

专业监测主要是指通过专门的监测机构，采用先进的技术设备，对矿山地质环境问题开展监测，以监测示范区的形式推广。该监测方式与科学技术的发展紧密相连，并逐步向自动化、智能化靠拢。

以全省地质环境问题突出的大中型闭坑矿山和部分大中型国有生产矿山为单元，建立矿山地质环境监测示范区，开展矿山地质环境监测技术方法研究。原则上每个市（州）可建立1～2个矿山地质环境监测示范工程，根据“应急优先、典型示范”原则，作为示范区试点，由专门的监测机构具体实施，工作方法如下：

1）在开展示范区1∶5000精度矿山地质环境问题调查的基础上，以矿区地面沉陷变形、水环境、土石环境污染、占用破坏土地为主要监测内容，采用高新技术手段对矿区主要环境地质问题进行监测。

2）建立示范区地表塌陷监测网和深部位移监测点：广泛应用微电子技术、传感技术、通信技术和自动控制等技术监测矿山地质环境。采用多种监测技术（GPS、全站仪、水准仪、裂缝计、位移计、应变仪）定期开展地表塌陷与地表裂缝监测；采用钻孔倾斜仪、TDR定期开展深部位移监测；采用光纤光栅应变技术，三维激光扫描技术，实时监测矿山边坡、房屋开裂等的变化情况。

3）建立示范区水土污染监测网：合理布设监测网点，定期取水土样分析测试。引进先进的水环境自动检测技术，实时监控矿区水环境，分析矿区水土的污染原因、污染途径、污染程度，预防水土环境污染事故。

4）开发建立矿山地质环境示范区监测预警管理信息平台，实现自动监测、传输、管理、分析为一体的信息系统，实现远程无人自动化监控综合管理。

5）发现突变数据及时反馈地方政府，有效预防矿山地质灾害及水土环境污染事故。

6）开展多种监测技术方法研究和比较，优化监测技术手段，开展技术交流，对于各种监测方法的精度、优缺点进行比较，对各种监测技术方法进行总结及推广应用。提交年度成果和成果审查。

（三）遥感卫星监测

遥感卫星监测是指采用多波段、多时相和高分辨率遥感影像（Quick bird或SPORT卫星数据）InSAR技术，开展典型矿区地质环境动态遥感监测，建立基于遥感波谱的具有一定精度保证的主要矿山地物类型、土地与植被破坏、地面塌陷等自动识别模型与方法，实现地物面积变化监测。主要适用于大范围、矿业活动程度高、破坏大的密集型重点矿山集中开采区。

其工作步骤如下：

1）选取要监测的重点区域，充分了解研究区的地质环境背景，结合区内矿山分布，确定遥感监测方案。

2）遥感影像选取高分辨率卫星影像（QuickBird或SPORT）数据。

3）通过遥感影像对矿产开采区侵占土地、植被破坏、固体废物堆放、尾矿库分布、采空区地面沉陷、滑坡、泥石流、崩塌等地质灾害、矿产开发引发的水土流失和土地沙化、矿区地表水体污染、土壤污染等矿山环境地质问题进行解译和判读。

4）收集研究区1∶10000地形图数据，将遥感影像配准到地形图上，采用目视解译、人机结合解译和计算机自动提取等方法将解译的内容按实际规模大小标在地形图上，并填写遥感解译记录表。

5）对卫星监测数据进行实地验证，总结遥感监测技术方法，开展技术交流，对于各种监测方法的精度、优缺点进行比较，对各种监测技术方法进行总结及成果推广。提交年度成果和成果审查。

（四）应急监测

矿山地质环境应急监测适用于湖南省采矿因素引发的重大突发地质灾害事件和矿山地下水污染事件。

1.应急监测响应分级

对应地质灾害和地下水污染事件分级，应急响应分为特大（Ⅰ级响应）、重大（Ⅱ级响应）、较大（Ⅲ级响应）和一般（Ⅳ级响应）四级。市、县分别负责较大（Ⅲ级）与一般事件（Ⅳ级）应急监测工作。特大（Ⅰ级）与重大（Ⅱ级）由省应急监测指挥部决策并指挥省级地质环境监测机构实施。

2.应急监测响应程序

省应急监测指挥部接到特大（Ⅰ级）与重大（Ⅱ级）突发性矿山地质灾害和地下水污染事件信息并确认需要监测的，立即向省政府和国土资源部报告，启动并实施应急监测预案。

3.应急监测组织

成立应急监测指挥部，设立应急监测中心，应急监测中心下设现场调查组、监测组、技术分析组、综合管理组、后勤组等五个工作组。

应急监测中心接到指令后立即启动应急监测工作，组织各工作组迅速赶赴现场开展应急监测工作，各工作组的任务职责如下：

1）现场调查组与监测组：立即赶赴现场开展调查，根据灾害事件的形成条件，制定监测方案，圈定监控范围、布置监测网点、监测项目、监测方法，制定应急监测实施方案并交技术组审核。监测人员按应急监测实施方案进行监测。

2）技术分析组：根据现场情况和技术条件及时审核应急监测实施方案并报上级批准后，交现场监测组实施，提出应急对策建议和方案，编制应急监测报告交综合管理组。

3）综合管理组：组织、协调所有人员按其职责开展应急工作；及时接转电话和传送文件、报告，认真做好值班记录，保持24小时联络畅通。及时向上级有关部门报告应急调查结果、应急监测结果、事态进展、发展趋势、处置措施及效果等情况。

4）后勤保障组：负责调度车辆运送应急监测人员、设备和物质，做好后勤保障以及现场监测人员的安全救护工作；开展摄影、摄像和信息编报工作。

4.应急监测处置

（1）信息接收

省应急监测中心综合组设专人专线电话负责全省矿山地质环境突发事件的信息接收，并及时向省应急指挥部报告。

（2）应急监测

1）向地方指挥部提出开展群测群防的建议。发动群众，针对应急监测对象以及毗邻区域开展群测群防监测。定期目视检查地质灾害体有无异常变化，如建筑物变形、地面裂缝扩展及地下水异常等；利用简易工具，采用埋桩法、埋钉法、上漆法或贴片法等监测裂缝变化。

2）对险情重、规模大、表象识别困难的滑坡体，结合目视监测和简易监测，布设专业监测网观测地质灾害体的动态变化情况，监测周期尽可能加密。专业监测对象以表层位移和地下水地表水为主。在阻滑段或者滑坡周缘的扩展部位，采用激光扫描、定点测量等方法，监测关键位置的位移及其变化情况。

3）对矿山地下水污染事件，应急监测有毒有害物种类、含量变化过程，水质状况变化过程、污染范围；污染事件造成河流严重污染导致下游地下水遭受严重威胁或污染的，说明污染水体前锋入境、污染水体过境和出境过程及有毒有害物含量变化过程。

5.信息报送

（1）报告时限和程序

确认发生特别重大（Ⅰ级）与重大（Ⅱ级）突发性矿山地质灾害事件后，应急监测指挥部立即向省政府和国土资源部报告有关应急监测信息。

（2）报告方式与内容

突发的矿山地质灾害和矿山地下水污染事件应急监测报告分为初报、续报和监测结果报告三类。

1）初报从发现事件后起4小时内上报，初报主要内容包括：突发灾害事件发生的时间、地点、灾害类型、受害或受威胁人员情况等初步情况以及初步采取的防范措施、应急监测对策和预期效果。

2）续报在查清有关基本情况后随时上报，续报内容是在初报的基础上，根据应急监测进程，报告有关确切数据、事件发生的原因、过程、进展情况、采取的应急措施和效果。

3）监测结果报告在事件处理完毕后上报，采用书面报告的形式，在总结初报和续报的基础上，详细报告下列内容：应急监测项目、监测频率、监控范围、采取的监测技术方法、手段等应急监测方案；应急监测预警技术所确定的关键地段，选定的预警模型与判据，校验复核；灾害体的成因、变化数据，变化趋势、危害特征、社会影响和后续消除或减轻危害的措施建议；对应急监测实施方案、采取的应急对策、措施和效果进行评价，总结经验教训。

三、矿山地质环境监测方法

（一）矿山地质灾害监测方法

1.地面塌陷

矿区塌陷面积较大的，采用遥感技术监测；重点矿区采用高精度GPS、钻孔倾斜仪、全站仪等监测；其他采用人工现场调查、量测。具体方法为：

1）地面和建筑物的变形监测，通常设置一定的点位，用水准仪、百分表及地震仪等进行测量，或可采用埋桩法、埋钉法、上漆法、贴片法等进行简易监测。

2）塌陷前兆现象的监测内容包括：抽、排地下水引起泉水干枯、地面积水、人工蓄水（渗漏）引起的地面冒气泡或水泡、植物变态、建筑物作响或倾斜、地面环形开裂、地下土层垮落声、水点的水量、水位和含沙量的突变以及动物的惊恐异常现象等。

3）地面、建筑物的变形和水点的水量、水态的变化，地下洞穴分布及其发展状况等需长期、连续地监测，以便掌握地面塌陷的形成发展规律，提早预防、治理。

4）采用测距仪或皮尺测量塌陷区面积、塌陷坑最大深度、直径等；现场调查塌陷坑数量及危害程度。

2.地裂缝

主要监测方法有大地测量法、GPS全球定位系统、简易人工观测、应力计、拉杆、光栅位移计自动监测等技术。

人工现场调查，现场调查地裂缝数量及危害程度，测量采集数据。测距仪、罗盘和皮尺测量最大地裂缝长度、宽度、深度、地裂缝走向；最大裂缝处两侧埋水泥墩、钢筋桩。

3.地面沉降

人工现场测量采集数据。重点矿山采用现场埋设基岩标自动监测，其他采用高精度GPS监测。

4.崩塌、滑坡

人工现场调查、测量采集数据。一般采用GPS定位（坐标、高程），测距仪和皮尺测量崩塌、滑坡体积，现场调查崩塌、滑坡数量及危害程度；对于危害严重的或大、中型规模的崩塌、滑坡隐患体由矿山企业监测其空间位移变化，具体方法根据实际情况确定。

滑坡裂缝采用的简易监测方法有埋桩法、埋钉法和贴片法。

埋桩法：如图7-11，在斜坡上横跨裂缝两侧埋桩，用钢卷尺测量桩之间的距离，可以了解滑坡变形滑动过程。

埋钉法：如图7-12，在建筑物裂缝两侧各钉一颗钉子，通过测量两侧两颗钉子之间的距离变化来判断滑坡的变形滑动。这种方法对于临灾前兆的判断非常有效。

贴片法：如图7-13，在横跨建筑物裂缝粘贴水泥砂浆片或纸片，如果纸被拉断，说明滑坡发生了明显变形，须严加防范。与上面三种方法相比，这种方法是定性的，但是，可以非常直接地判断滑坡的突然变化情况。

5.泥石流

泥石流监测采用测距仪和皮尺测量潜在的泥石流物源方量、现场调查泥石流易发区数量、危险程度；对于危害严重的或大、中型规模的泥石流易发区，由矿山企业监测降雨量大小与冲刷携带物体积，具体方法根据实际情况确定。

监测的目的和任务是为获取泥石流形成的固体物源、水源和流动过程中的流速、流量、顶面高程（泥位）、容重及其变化等，为泥石流的预测、预报和警报提供依据。监测范围包括水源和固体物源区、流通段和堆积区。泥石流的监测方法，在专门的调查研究单位已采用电视录像、雷达、警报器等现代化手段和普通的测量、报警设备等进行观测。如目前国内采用超声波泥位计对泥位进行监测的方式取得了较好的效果，图7-14。

图7-11 埋桩法监测示意图

图7-12 埋钉法监测示意图

图7-13 贴片法监测示意图

图7-14 泥石流泥位自动监测装置

群众性的简易监测，主要应用经纬仪、皮尺等工具和人的目估、判断进行，简易监测的主要有以下对象与内容。

（1）物源监测

1）形成区内松散土层堆积的分布和分布面积、体积的变化。

2）形成区和流通区内滑坡、崩塌的体积和近期的变形情况，观察是否有裂缝产生和裂缝宽度的变化。

3）形成区内森林覆盖面积的增减、耕地面积的变化和水土保持的状况及效果。

4）断层破碎带的分布、规模及变形破坏状况。

（2）水源监测

除对降雨量及其变化进行监测、预报外，主要是对地区、流域和泥石流沟内的水库、堰塘、天然堆石坝、堰塞湖等地表水体的流量、水位，堤坝渗漏水量，坝体的稳定性和病害情况等进行观测。

（3）活动性监测

泥石流活动性监测，主要是指在流通区内观测泥石流的流速、流位（泥石流顶面高程）和计算流量。各项指标的简易观测方法如下：

1）观测准备工作。

建立观测标记。在预测、预报的基础上，对那些近期可能发生泥石流的沟谷，选择不同类型沟段（直线型、弯曲型），分别在两岸完整、稳定的岩质岸坡上，用经纬仪建立泥位标尺，作好醒目的刻度标记。划定长100m的沟段长度，并在上、下游断面处作好断面标记和测量上、下游的沟谷横断面图。

确定观测时间。由于泥石活动时间短，一般仅几分钟至几十分钟，故自开始至结束需每分钟观测一次，特别注意开始时间、高峰时间和结束时间的观测。

2）流速观测。

浮标法。在测流上断面的上方丢抛草把、树枝或其他漂浮物（丢物时注意安全）分别观测漂浮物通过上、下游断面的时间。

阵流法。在测流的上、下断面处，分别观测泥石流进入（龙头）上断面和流出下断面的时间。

流速计算。

3）流位观测。在沟谷两岸已建立的流位标尺上，可读出两岸泥石流顶面高程。

4）流量计算。流量可用下式概略计算。

湖南省矿山地质环境保护研究

式中：Q_s为泥石流流量，m³/s；V_s为泥石流流速，m/s；A_s为断面面积，m²。

上面各项观测资料均应做好记录，主要包括观测时间和各种观测数据，并绘制时间与观测值之间的相关曲线和计算有关指标。反映变化情况，作为预测、预报和警报的依据。

（二）矿山占用破坏土地监测方法

1.固体废料场、尾矿库、地面塌陷区、露采场

人工现场调查、测量采集数据及采用遥感监测手段。采用GPS定位、测距仪和皮尺测量固体废料场、尾矿库、地面塌陷区、露采场压占土地面积；现场调查压占土地类型；压占面积较大的重要矿区辅以遥感影像监测其面积变化。

2.矿区土壤污染及水土流失监测

人工现场调查、测量、取样室内分析，辅以土壤污染自动监测仪采集数据及遥感监测。测距仪和皮尺测量土壤污染及水土流失面积；取样分析污染物的种类、含量；现场调查污染土地类型及年土壤流失量；对于重要矿区采用遥感技术监测和人工现场调查、测量相结合的方式进行监测。

（三）矿山水环境监测方法

1.地下水均衡破坏监测

人工现场调查采集数据。采用水位自动监测仪及测绳监测水位变幅；采用GPS定位监测井泉干枯的坐标、高程；现场调查干枯井泉的数量，以及对人、畜、土地的影响和地下水降落漏斗面积。具体做法为定期进行观测，参照国家地下水动态监测方法，监测人员每月逢五逢十对区内泉眼、观测井进行观测，泉点主要是纪录泉水的流量变化情况、是否干枯；观测井主要是纪录观测井水位变化情况。定期对收集的数据进行统计分析，确定地下水位变化趋势，确定采矿活动对区内地下水位超常下降影响范围。

2.废水废液排放监测

现场调查、取样，室内分析。采用流速仪或堰板监测矿坑水、选矿废水、堆浸废水、洗煤水的排放量；定期对矿山对外排放的废水进行水质检测，检查废水的pH、重金属元素、放射性元素、砷等有害组分含量是否达到相关排放标准；定期检查矿山废水影响范围内农作物生长状况、水塘中鱼类活动是否正常。

四、矿山地质环境监测技术要求

1）矿山地质灾害监测应采用专业监测与群测群防相结合的方法。专业监测方法有水准仪、全站仪、GPS及卫星遥感测量。监测网点布设及监测周期应符合《崩塌、滑坡、泥石流监测规范》（DZ/T0221—2006）和《地面沉降水准测量规范》（DZ/T 0154—1995）的相关规定。

2）土地资源占用破坏监测采用地面测量、卫星遥感测量和土壤取样分析方法。占用土地面积可一年监测一次。土壤污染取样分析应符合《土壤环境监测技术规范》（HJ/T166—2004）的相关规定。

3）地形地貌景观破坏监测采用地面测量、卫星遥感测量和地面调查方法，可一年监测一次。

4）地下水资源破坏监测采用布点量测和取样分析方法，布点及监测频次应符合《地下水动态监测规程》（DZ/T0133—1994）规定。

五、矿山地质环境监测成果应用

（一）矿山地质环境监测成果

矿山地质环境监测应形成如下成果：

1）单个矿山地质环境监测表、监测半年报、年报；

2）省、县两级矿山地质环境监测汇总表及监测网络图；

3）省、县两级矿山地质环境监测半年报、年报；

4）省、县两级矿山地质环境监测通报。

（二）成果应用

1）作为行政机关掌握全省矿山地质环境的资料依据；

2）作为行政主管部门奖励、处罚矿山企业或督促、安排矿山地质环境恢复治理的依据；

3）作为相关政策制定、规划编制的依据；

4）作为相关科研工作的资料依据。