幾種金屬礦地下物探方法評(píng)述

劉道明　劉翔

摘 要：隨著技術(shù)的發(fā)展，近些年，礦產(chǎn)資源得到巨大的開發(fā)，地下物探方法已成為深部找礦的重要方法，地下物探技術(shù)已得到金屬礦產(chǎn)勘查界的普遍認(rèn)可和廣泛應(yīng)用。本文主要通過(guò)分析我國(guó)金屬礦的采礦技術(shù)來(lái)闡述常用的物探方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并探討新研發(fā)的技術(shù)和方法，同時(shí)展望一下物探方法的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：金屬礦 地下物探

21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，國(guó)民對(duì)礦產(chǎn)資源的需求也越來(lái)越多，為了解決國(guó)民對(duì)礦產(chǎn)資源的需求與現(xiàn)有礦產(chǎn)資源難以滿足的矛盾，金屬礦產(chǎn)資源的勘查成為地質(zhì)工作者的重要工作。目前，我國(guó)礦產(chǎn)資源的尋找已進(jìn)入深部尋找階段，由于深部礦埋藏在500米以下，埋藏深度比較深，對(duì)信號(hào)的感應(yīng)比較微弱，這就增加了找礦的難度，因此，物探技術(shù)在尋找深部金屬礦中的作用越來(lái)越大。

一、我國(guó)金屬礦的開采技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和對(duì)礦產(chǎn)資源的需求，我國(guó)金屬采礦的技術(shù)和規(guī)模都有了很大進(jìn)步，據(jù)調(diào)查，目前已建成900多座縣級(jí)以上的國(guó)有金屬礦山，年產(chǎn)量達(dá)到四億噸，另外，年產(chǎn)量300萬(wàn)噸以上的金屬露天礦有18座。近些年，地下開采在我國(guó)金屬礦山開采中的地位越來(lái)越重要，開采規(guī)模不斷擴(kuò)大，就要求開采技術(shù)跟著不斷的更新和提高，我國(guó)使用的開采技術(shù)主要有露天開采、地下開采等。

露天開采有陡幫開采、松土機(jī)—鏟運(yùn)機(jī)露天開采、間斷—連續(xù)開采、陡坡鐵路、高臺(tái)階采礦、裝備大型化、邊坡穩(wěn)定和境界、邊坡監(jiān)控、露天地下聯(lián)合開采和露天轉(zhuǎn)地下開采技術(shù)等九種開采的新技術(shù)和新工藝，露天開采還有爆破技術(shù)，隨著技術(shù)的發(fā)展，新型炸藥和爆破器材不斷研發(fā)出來(lái)，對(duì)露天開采有重要作用。

金屬礦的開采只靠露天開采技術(shù)是不夠的，必須結(jié)合地下開采技術(shù)，我國(guó)地下開采主要有空?qǐng)霾傻V法、崩落采礦法、充填采礦法三種。由于礦產(chǎn)資源需求量的擴(kuò)大，礦產(chǎn)深部開采成為必然，地下物探技術(shù)被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，其地位也越來(lái)越重要。目前，我國(guó)已有一批金屬礦山引入深部開采技術(shù)，比如冬瓜山銅礦的礦體埋藏深度達(dá)到1000米，建成兩條1000米以上的豎井進(jìn)行深部開采；紅透山銅礦的開采已進(jìn)入900～1100米的深度。另外，我國(guó)還有一些金礦、鎳礦、銅礦等都將進(jìn)行深部開采，由于我國(guó)深部開采技術(shù)還比較落后，經(jīng)驗(yàn)較少，因此，需要國(guó)家在人力、物力、財(cái)力上給予支持，將深部開采技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展起來(lái)，使其對(duì)我國(guó)的采礦業(yè)發(fā)揮效力。除了上述兩種方法外，我國(guó)還有原地溶浸采礦法，這種方法將采、選、冶技術(shù)結(jié)合起來(lái)，直接從地下提取金屬，原則上，金、銀、鈾、銅等金屬礦物都能采取溶浸技術(shù)，目前，我國(guó)已成功完成了銅礦的原地浸溶試驗(yàn)。

二、地下物探方法的種類評(píng)析

地下物探是指將勘探儀器全部或部分置于鉆孔或坑道中，激發(fā)并觀測(cè)地球物理場(chǎng)的勘探方法，分為井中物探和坑道物探兩種。由于物探方法不同，導(dǎo)致探測(cè)精度的差距，因此，地質(zhì)工作者在勘查金屬礦產(chǎn)時(shí)，要根據(jù)不同地區(qū)的不同地質(zhì)決定采取哪種物探方法，只有聯(lián)系實(shí)際，才能把物探技術(shù)很好的應(yīng)用到礦產(chǎn)勘查上。地下物探方法主要有重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震勘探等種類，下面將對(duì)其一一做分析。

1.重力勘探

重力勘探主要利用各種巖體、礦體之間密度存在差異的特點(diǎn)，從而引起地表重力加速度值的變化這一特點(diǎn)，而進(jìn)行地質(zhì)勘探的一種方法。這種方法適用于尋找高密度的礦產(chǎn)資源以及一些與高密度基巖和超基性巖伴生的礦產(chǎn)資源。只要勘探出地質(zhì)體與周圍巖體的密度差異，就能用精密的儀器找出重力的異常，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)和其他一些物探資料，對(duì)測(cè)出的重力異常做出定量解釋，就可以推斷出覆蓋層以下密度不同的礦體與巖層的埋藏情況，從而進(jìn)一步找出礦體存在的具體位置。

當(dāng)今重力勘查中最精密的儀器是CG-5型重力儀和BURRIS重力儀，其觀測(cè)精度和讀數(shù)分辨率很高，但此儀器不適合在山區(qū)進(jìn)行觀測(cè)，會(huì)造成地改過(guò)?；虿蛔愕默F(xiàn)象，這樣就容易出現(xiàn)與地形高差成鏡像的假異常。

2.磁法勘探

磁法勘探主要利用巖石和礦石的不同磁性而產(chǎn)生不同磁場(chǎng)這一特性進(jìn)行勘查。各種不同的磁場(chǎng)會(huì)使地球磁場(chǎng)在局部地區(qū)發(fā)生變化，導(dǎo)致出現(xiàn)地磁異常的現(xiàn)象，這時(shí)利用各種儀器發(fā)現(xiàn)和研究這些磁異常，找出磁性礦體，并研究地質(zhì)構(gòu)造。磁法勘探是最經(jīng)典的物探方法，這種方法適用于伴有磁鐵礦的金屬礦，一些金屬礦與弱磁性的蝕變有關(guān)，一些金屬礦存在于基性巖和超基性巖之間，利用磁法對(duì)這些礦產(chǎn)資源進(jìn)行勘查，很容易找到。磁法勘探的徑向探測(cè)范圍比較大，而且能提供各種磁場(chǎng)信息，其空間定位能力也較好，這些特點(diǎn)使其在測(cè)定礦體的走向、長(zhǎng)度、品位等方面有較大優(yōu)勢(shì)，在磁鐵礦的勘探中發(fā)揮著重要作用，在尋找盲礦時(shí)，能準(zhǔn)確的確定其深度、距鉆孔的距離等，這樣就能更好的設(shè)計(jì)出鉆孔的深度、方位角等，這方面是其他的勘查方法無(wú)法超越的，因此，要擴(kuò)大此項(xiàng)技術(shù)的推廣應(yīng)用，促進(jìn)采礦業(yè)的發(fā)展。

3.電法勘探

電法勘探是根據(jù)巖石和礦石電學(xué)的性質(zhì)來(lái)尋找礦，研究地質(zhì)構(gòu)造。礦石電學(xué)有導(dǎo)電性、電化學(xué)活動(dòng)性、電磁感應(yīng)特性和介電性等性質(zhì)，電法勘探根據(jù)這些性質(zhì)，再運(yùn)用各種精密儀器觀測(cè)各種電場(chǎng)或交變電磁場(chǎng)，通過(guò)分析、解釋這些磁場(chǎng)的特點(diǎn)和規(guī)律，最終找到金屬礦。電法勘探分為為直流電法和交流電法兩大類，直流電法有電阻率法、充電法、自然電場(chǎng)法和直流激發(fā)極化法等幾種；交流電法包括交流激發(fā)極化法、電磁法、大地電磁場(chǎng)法、無(wú)線電波透視法和微波法。另外，由于工作場(chǎng)所的不同，電法勘探又可以分為地面電法、坑道和井中電法、航空電法、海洋電法等。

電法勘探的方法是礦產(chǎn)勘探中最常用的物探方法，如其中的激發(fā)極化法對(duì)探測(cè)有色礦產(chǎn)資源有重要作用，適用于尋找斑巖型礦產(chǎn)和浸染狀礦產(chǎn)，這是因?yàn)榇祟惖V產(chǎn)的顆粒分散在巖體中，易于產(chǎn)生激電異常。平均電阻率值以及人文噪聲水平是激發(fā)極化法探測(cè)深度的決定因素，在一些黃鐵礦中能產(chǎn)生更強(qiáng)烈的激電異常，因此，在尋找這些礦產(chǎn)時(shí)，激發(fā)極化法極為有效。

4.地震法

地震法是近代發(fā)展變化最快的地下物探法，主要利用人工激發(fā)的地震波在彈性不同的地層內(nèi)傳播規(guī)律來(lái)勘探地下的地質(zhì)情況。當(dāng)?shù)孛婺程幖ぐl(fā)的地震波向地下傳播時(shí)，在遇到不同彈性的地層分界面，就會(huì)產(chǎn)生反射波或折射波返回地面，這時(shí)用專門的儀器就可以記錄這些波，然后通過(guò)分析所得記錄的特點(diǎn)，通過(guò)專門的計(jì)算或儀器處理，就能比較準(zhǔn)確的測(cè)定這些界面的深度和形態(tài)，判斷出地層的巖性。

地震法主要用于尋找含油氣構(gòu)造的地質(zhì)，在勘探煤田、鹽巖礦床、某些層狀金屬礦床以及解決水文地質(zhì)工程地質(zhì)等方面也有比較顯著的作用。近年來(lái)，地震勘探方法發(fā)展迅速，應(yīng)用也比較廣泛。比如鉛鋅礦的探測(cè)，還有在一些沉積型礦中，基本為層狀結(jié)構(gòu)，這時(shí)用地震法勘查就能取得較好的效果。另外，在一些高速體或低速體的礦產(chǎn)資源中，運(yùn)用井中地震層析成像技術(shù)可以直接找到礦。但是由于礦產(chǎn)資源有其自己的特性，很多礦產(chǎn)資源與巖漿的活動(dòng)有很大關(guān)系，因此，地震法有時(shí)很難取得有效的數(shù)據(jù)。

綜上所述，在尋找深部礦產(chǎn)時(shí)，要先了解成礦地質(zhì)的背景，根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的地下物探方法，只有這樣才能有效迅速的找到礦產(chǎn)，節(jié)省人力、財(cái)力。物探方法是檢測(cè)盲礦的有效方法，地質(zhì)勘查人員要掌握各種物探技術(shù)的方法，遵循物探技術(shù)的原則，結(jié)合實(shí)際的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件，選擇合理的物探技術(shù)，從而使物探技術(shù)更好的服務(wù)于盲礦的探測(cè)。

三、地下物探技術(shù)的發(fā)展前景

經(jīng)過(guò)近些年的發(fā)展進(jìn)步，地下物探技術(shù)呈現(xiàn)出多樣化，主要表現(xiàn)為應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大化，物探方面的新技術(shù)方法也不斷涌現(xiàn)，上文主要論述了重力法、磁法法、電法、地震法四種。另外，地下物探技術(shù)的研究者越來(lái)越多，這就為其發(fā)展做了很好的鋪墊，物探技術(shù)的發(fā)展為勘查目標(biāo)服務(wù)，就為提高經(jīng)濟(jì)效益打下了基礎(chǔ)。

針對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，盡管金屬采礦技術(shù)有了很大的發(fā)展，但與國(guó)際先進(jìn)水平還是有很大差距的，我國(guó)的金屬采礦技術(shù)總體上而言，水平仍然較低，我國(guó)的采礦設(shè)備比較落后，開采規(guī)模比較小，都是靠人力挖掘開采，這樣就導(dǎo)致生產(chǎn)效率提不上，礦山的效益就比較差，礦產(chǎn)資源的利用率低下，從而不能很好的滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)礦產(chǎn)資源的需求。

基于上述我國(guó)礦產(chǎn)資源開發(fā)中存在的問(wèn)題，地下物探技術(shù)的發(fā)展有著廣闊的前景，地質(zhì)勘探者要根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況，把地下物探技術(shù)盡快發(fā)展和應(yīng)用起來(lái)。21世紀(jì)要遵循可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，講求環(huán)境保護(hù)和降低資源的污染，因此，物探技術(shù)要朝著可持續(xù)發(fā)展的方向改進(jìn)。

我國(guó)的金屬礦開采要實(shí)行大規(guī)模采礦，這樣就可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；實(shí)施深井采礦技術(shù)就適應(yīng)了金屬礦產(chǎn)深部開采的需要和發(fā)展趨勢(shì)；發(fā)展溶浸采礦解決了貧礦資源開采的困難，可以使資源不豐富的礦得到最大的利用，不但節(jié)省了開采時(shí)的經(jīng)濟(jì)成本，還可以創(chuàng)造更多的效益；另外，充填采礦技術(shù)的發(fā)展使金屬礦的開采得到合理制約，從而有效的保護(hù)了環(huán)境。總的來(lái)說(shuō)，金屬礦的地下物探技術(shù)主要朝著機(jī)械大規(guī)模采礦、深井采礦、溶浸采礦以及充填采礦的技術(shù)方向發(fā)展。

21世紀(jì)是信息技術(shù)的時(shí)代，科學(xué)技術(shù)深深地影響著采礦業(yè)的發(fā)展，因此，要將一些新的技術(shù)和新的理念合理的應(yīng)用到采礦業(yè)中。礦業(yè)數(shù)字化是必然的趨勢(shì)，礦山企業(yè)和地質(zhì)工作者一定要認(rèn)清形勢(shì)，抓住機(jī)遇，發(fā)揮創(chuàng)新精神，把先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和信息技術(shù)應(yīng)用到采礦業(yè)中來(lái)，把物探技術(shù)和其他一些新技術(shù)結(jié)合起來(lái)，更好的為采礦業(yè)服務(wù)。

四、結(jié)語(yǔ)

總之，地下物探技術(shù)在金屬礦物勘探中的作用越來(lái)越重要，它的測(cè)量探頭可以靠近目標(biāo)體，對(duì)目標(biāo)的深度可以有效的探測(cè)出來(lái)，并不受地形的影響，另外，其分辨率和精度也很高。因此，國(guó)家政府和地質(zhì)勘探學(xué)家一定要認(rèn)清此技術(shù)的重要地位和其發(fā)展前景，充分發(fā)揮地下物探技術(shù)的有效性。

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