折射層析成像和高密度電法在礦山地質(zhì)勘查中的應(yīng)用

彭德然

（湖南省地球物理地球化學(xué)勘查院，湖南 長沙 410000）

在礦山地質(zhì)勘查工作當(dāng)中，相關(guān)工作人員需要對(duì)井下的地質(zhì)條件，以及地質(zhì)電阻率大小等相關(guān)物理參數(shù)進(jìn)行有效的信息收集。折射層析法和高密度電法在礦山地質(zhì)勘查工作當(dāng)中的應(yīng)用效果非常明顯，由于傳統(tǒng)的折射波法在實(shí)際的應(yīng)用過程當(dāng)中存在諸多的缺陷問題，針對(duì)橫向移動(dòng)速度不均勻基巖起伏變化量較大，并且存在一系列透射地形地質(zhì)等相關(guān)問題。因此，傳統(tǒng)的折射波法在實(shí)際的勘測(cè)工作當(dāng)中，所表現(xiàn)出的效果并不是非常明顯，折射層析法的有效應(yīng)用，對(duì)傳統(tǒng)的地質(zhì)勘測(cè)方法當(dāng)中存在的缺陷問題進(jìn)行了有效的彌補(bǔ)。

1 折射層析的應(yīng)用方法

1.1 折射層析法

折射層析法屬于一種新型的地質(zhì)勘查方法，在實(shí)際的工作過程中可以通過發(fā)射地震波的方式，來對(duì)地質(zhì)條件當(dāng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的收集和分析，并且將所收集到的數(shù)據(jù)信息以圖像呈現(xiàn)的方式來加以呈現(xiàn)。該項(xiàng)技術(shù)的有效應(yīng)用有效解決了傳統(tǒng)折射勘測(cè)法當(dāng)中存在的缺陷問題，并且所獲得的解釋數(shù)據(jù)更加精確，通過該探測(cè)方法的有效應(yīng)用可以在勘測(cè)過程當(dāng)中建立起速度層析成像圖，有效確定出了地質(zhì)條件當(dāng)中存在的異常地震波傳輸問題。在這兩種探測(cè)方法當(dāng)中，首先，需要確定出射線發(fā)出的起點(diǎn)以及重點(diǎn)位置，然后依照地震波發(fā)射工作原理，對(duì)發(fā)射波的具體路徑來進(jìn)行有效的設(shè)定。在彎曲法的計(jì)算過程中會(huì)快速形成相應(yīng)的影像區(qū)域，并且終端系統(tǒng)在收到局部地震波的反射信號(hào)時(shí)會(huì)得到最小的波體行走路徑。基于費(fèi)馬工作原理與網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)之間最小的距離來設(shè)定出地震波的模擬發(fā)行路線，通過這種操作方法優(yōu)勢(shì)在于可以準(zhǔn)確的計(jì)算出地震波的發(fā)射點(diǎn)位在空間當(dāng)中的任意位置以及相應(yīng)的折射路線，同時(shí)不會(huì)受到射線追蹤過程中存在的外部因素影響，可以準(zhǔn)確的定位出折射波的射線路徑。

1.2 高密度電阻率法

高密度電阻率法又稱之為高密度電法，該方法在礦山地質(zhì)勘查工作當(dāng)中的應(yīng)用效果非常明顯。在實(shí)際的勘測(cè)工作中，主要的功能相當(dāng)于列陣探測(cè)和電力勘測(cè)方法的有效結(jié)合。高密度電法的工作原理和常規(guī)電阻率的工作原理基本相同，它主要是基于巖土地質(zhì)條件的電信差異作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，在施加電場(chǎng)的作用下對(duì)導(dǎo)電電流的分布規(guī)律進(jìn)行分析，來有效判斷出不同地條件環(huán)境下電阻率的大小狀況。高密度電阻率法是基于物理原理為基礎(chǔ)，對(duì)不同的地質(zhì)條件導(dǎo)電性能的差異來作為地質(zhì)勘查的判斷工作標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際的工作過程中，主要的工作原理和電法工作原理之間有著明顯的相似性。

依照實(shí)際工作當(dāng)中所測(cè)得的電阻率大小來進(jìn)行反復(fù)的推算和分析，從中可以準(zhǔn)確得到不同的地質(zhì)環(huán)境下電阻率的大小分布狀況，以該數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)可以有效判斷出不同的地質(zhì)條件結(jié)構(gòu)，對(duì)地下的地層條件進(jìn)行合理的劃分，同時(shí)還可以對(duì)一些異常狀態(tài)下的地質(zhì)條件來進(jìn)行分析。高密度電法對(duì)為因結(jié)構(gòu)當(dāng)中的含水量大小反應(yīng)非常靈敏，如果圍巖結(jié)構(gòu)當(dāng)中的含水率相對(duì)較大電阻率會(huì)明顯上升，或者是在一些比較堅(jiān)硬的巖土層，或者是覆水帶的圍巖結(jié)構(gòu)當(dāng)中，電阻率的大小也會(huì)有所上漲。通過這種地質(zhì)勘測(cè)方法圖像原理更加清晰，所形成的圖像更加直觀，屬于一種分辨率相對(duì)較高的物態(tài)方式。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 工區(qū)概況

針對(duì)我國湖南省某區(qū)域一礦山地質(zhì)勘查工作展開了分析和研究，勘測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)裸露的巖石條件為石英巖，整體表現(xiàn)出塊狀構(gòu)造，質(zhì)地相對(duì)比較堅(jiān)硬。

2.2 高密度電法

在該礦山地質(zhì)勘查工作當(dāng)中，通過高密度電法的使用效果非常明顯，在勘測(cè)工作中使用E60 DN型多功能電法儀器設(shè)備和專用的電纜設(shè)施。通過高密度電法將地質(zhì)勘測(cè)的初步數(shù)據(jù)資料直接傳輸?shù)诫娔X終端系統(tǒng)當(dāng)中來進(jìn)行處理，并且對(duì)所收集到的地質(zhì)條件數(shù)據(jù)來進(jìn)行預(yù)處理操作，其中重點(diǎn)包含了去除壞點(diǎn)、地形調(diào)整以及數(shù)據(jù)分析等相關(guān)工作。剔除壞點(diǎn)主要指某個(gè)電阻力值和相鄰的數(shù)據(jù)值之間相差較大，很有可能是因?yàn)殡娎|設(shè)施出現(xiàn)故障，或者是電極之間的接觸不良問題所造成。因此，需要將這些異常數(shù)值來進(jìn)行去除，使其不會(huì)影響到整個(gè)數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確度。將地形數(shù)據(jù)直接加入到原始數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，形成帶地形的數(shù)據(jù)圖像信息，并且將調(diào)整完成之后的數(shù)據(jù)輸入到反演軟件Res2d當(dāng)中來進(jìn)行數(shù)據(jù)反演，最終得到了相應(yīng)的圖像信息，如圖1所示。

圖1 電阻率剖面圖

2.3 折射層析法

在本次礦山地質(zhì)勘查工作當(dāng)中，對(duì)折射層析法加以了有效使用，在實(shí)際的勘測(cè)工作中使用的是Miniseis24便攜式綜合工程探測(cè)儀來進(jìn)行勘查工作?；谏鲜龅牡刭|(zhì)勘測(cè)工作原理，在得到了折射波相關(guān)的數(shù)據(jù)資料之后，建立起了相應(yīng)的速度信息模型，該模型當(dāng)中共設(shè)置為兩層結(jié)構(gòu)，表層結(jié)構(gòu)的速度大小取為1000km/s，基巖速度取2000km/s，速度模型的最大深度設(shè)定為60m。在獲取了相應(yīng)的地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)信息之后，在對(duì)應(yīng)的軟件系統(tǒng)當(dāng)中來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)反演操作。其中，迭代反演網(wǎng)和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為1m×1m，最初的拾取誤差大小為0.5m，反演迭代次數(shù)設(shè)定為10次，將反演誤差大小控制在50ms以下，初始設(shè)定的分析模型符合數(shù)據(jù)處理工的要求，那么可以加快軟件的數(shù)據(jù)反應(yīng)速率，相反在數(shù)據(jù)的反應(yīng)時(shí)間上需要進(jìn)行進(jìn)一步延長，數(shù)據(jù)反演工作完成之后，可以得到相應(yīng)的地質(zhì)條件數(shù)據(jù)解釋。

3 結(jié)束語

通過兩種勘測(cè)方法的有效使用所得到的數(shù)據(jù)更加精確，并且地震波的分布非常均勻，折射波法和高密度電法在是礦山地質(zhì)勘查工作當(dāng)中的應(yīng)用各有優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際的勘查工作當(dāng)中，兩種技術(shù)相互之間互相驗(yàn)證，對(duì)提高礦山井下整體勘查工作質(zhì)量打下了基礎(chǔ)。