三維可視化物探技術(shù)在礦山地質(zhì)勘查中的應(yīng)用研究

劉紅達(dá)

（山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濟(jì)南 250102）

由于傳統(tǒng)方法在礦山地質(zhì)勘查中，一致性誤差較大，已經(jīng)無法滿足礦山地質(zhì)勘查工作需求，而三維可視化物探技術(shù)作為一種精準(zhǔn)度較高、工作效率較快的新型勘探技術(shù)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各個(gè)勘查領(lǐng)域中。這次是以山東謝家溝金礦山為例，對(duì)該種方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)三維可視化物探技術(shù)在礦山地質(zhì)勘查中的應(yīng)用價(jià)值。

1 基于三維可視化物探技術(shù)的礦山地質(zhì)勘查方法

1.1 礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)采集

采用鉆探方法對(duì)礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，鉆探是三維可視化技術(shù)中的基礎(chǔ)，利用鉆探深入鉆取到礦山地質(zhì)信息，具體過程如下：①鉆探施工采用XY-44型1500m鉆機(jī)鉆進(jìn)，鉆孔開孔用108mm金剛石鉆進(jìn)，待穿過風(fēng)化層達(dá)到一定孔深后改用75mm口徑鉆進(jìn)，終孔孔徑為75mm，該孔徑基本能滿足地質(zhì)工作中各項(xiàng)質(zhì)量要求[1]。②孔斜、方位角測(cè)定：鉆孔施工采用斜孔鉆進(jìn)，按巖芯鉆探規(guī)程和本礦區(qū)設(shè)計(jì)要求每百米鉆孔傾角誤差不得超過2度。③鉆孔孔深檢查：按規(guī)范規(guī)定，最大誤差允許為千分之一，一般要求每50m校正一次，終孔再校正一次。④巖礦心采取率及保管情況：巖芯平均采取率為97.72%，所有巖芯均按規(guī)定裝箱，并用紅漆標(biāo)注清楚孔號(hào)/箱號(hào)/回次號(hào)/回次巖芯總塊數(shù)、分塊、分號(hào)等。⑤鉆孔封孔方法及質(zhì)量評(píng)述：所施工的鉆孔、孔壁均比較完整，結(jié)合礦區(qū)水文地質(zhì)情況比較簡(jiǎn)單，從實(shí)際情況考慮，鉆孔采用水泥砂漿封口，封孔按設(shè)計(jì)進(jìn)行[2]。封好后孔口立0.3m水泥柱，用紅漆編上孔號(hào)，至此全孔工程結(jié)束。在鉆孔施工過程中地質(zhì)人員及時(shí)對(duì)鉆孔巖芯及時(shí)進(jìn)行了地質(zhì)編錄、樣品采集工作，采集到有效的礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)，其中包括鉆孔三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)、鉆孔方向、鉆孔深度、鉆孔傾角等數(shù)據(jù)，為后續(xù)工作提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

1.2 礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采集結(jié)束后，即轉(zhuǎn)入室內(nèi)數(shù)據(jù)處理階段用V8配套預(yù)處理軟件進(jìn)行三維坐標(biāo)文件生成，并進(jìn)行誤差棒編輯；將編輯后的三維坐標(biāo)文件轉(zhuǎn)成數(shù)據(jù)文件（L），野外資料預(yù)處理是用標(biāo)定資料對(duì)實(shí)測(cè)資料進(jìn)行儀器和裝備系統(tǒng)響應(yīng)校正、點(diǎn)位校正和誤差棒編輯的過程；用L文件對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量分析，統(tǒng)計(jì)各測(cè)點(diǎn)、剖面及礦山的觀測(cè)質(zhì)量，剔除不合格數(shù)據(jù)[3]。然后將所有的數(shù)據(jù)生成原始數(shù)據(jù)表，根據(jù)數(shù)據(jù)類型將數(shù)據(jù)表分為鉆孔定位表、鉆孔傾斜表、鉆孔化驗(yàn)表，然后將其統(tǒng)一存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫。

1.3 礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)反演分析

利用三維可視化模型對(duì)礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，三維可視化模型是三維可視化物探技術(shù)的核心和關(guān)鍵部分，將之前采集到的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，形成一個(gè)反映礦山地質(zhì)實(shí)際情況的三維可視化模型。

首先根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線反演，為保證客觀性，反演一般需要至少一次的檢查反演才能確定結(jié)果。通常做法是相同地電條件地區(qū)的剖面一起反演，先做已知剖面或剖面已知地段的反演，總結(jié)出反演的原則和方法，然后有條件地應(yīng)用到未知地段。對(duì)無已知剖面地區(qū)的反演，可借鑒其它地區(qū)或相鄰剖面、相鄰地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)，但反演方法必須保持一致。然后采用GeoIPAS V3.2軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了網(wǎng)格化，生成了網(wǎng)格化數(shù)據(jù)集。GeoIPAS V3.2軟件網(wǎng)格化對(duì)各元素?cái)?shù)據(jù)集進(jìn)行的處理詳細(xì)如下：①采用自然鄰點(diǎn)法進(jìn)行網(wǎng)格化，步長(zhǎng)250m。②當(dāng)網(wǎng)絡(luò)小格數(shù)據(jù)大于或等于2個(gè)時(shí)，用平均值對(duì)該小格進(jìn)行賦值。③將每個(gè)網(wǎng)絡(luò)小格各元素的含量值歸網(wǎng)至該小格中心點(diǎn)處，由此可以得到與礦區(qū)三維可視化模型，在該模型上可以清晰的表現(xiàn)出礦山地質(zhì)情況，以此推斷出礦區(qū)礦體具體分布位置，為后續(xù)礦區(qū)開采確定靶區(qū)提供準(zhǔn)確依據(jù)，以此實(shí)現(xiàn)了三維可視化物探技術(shù)在礦山地質(zhì)勘查中的應(yīng)用。

2 實(shí)驗(yàn)

以山東謝家溝金礦山為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，運(yùn)用此次提出方法與原有方法對(duì)礦山進(jìn)行地質(zhì)勘查。根據(jù)該礦山地形條件，對(duì)其進(jìn)行鉆探施工，采取有效數(shù)據(jù)，下表為該礦山采集到的數(shù)據(jù)情況。

表1 鉆孔定位表

ZKA2205 7978043 187967 1223 75 81 145.42 ZKA2206 7978030 187945 1216 77 80 146.26 ZKA2207 7978028 187928 1214 79 82 175.65 ZKA2208 7978063 187769 1221 93 81 704.56 ZKA2209 7978048 187831 1219 86 90 443.46 ZKA2210 7977077 188878 1198 334 73 728.36

從上表可以看出，此次提出的方法一致性誤差平均為±0.01，原有方法一致性誤差平均為±0.08，證明此次提出的方法滿足礦山地質(zhì)勘查要求，具有較低的一致性誤差。

3 結(jié)語

此次將三維可視化物探技術(shù)應(yīng)用到礦山地質(zhì)勘查工作中，形成一種新的礦山地質(zhì)勘查方法，有效降低了礦山地質(zhì)勘查工作一致性誤差，無論是對(duì)礦山地質(zhì)勘查工作的開展，還是對(duì)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，都具有良好的應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)也能夠產(chǎn)生良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。