綜合物探方法在礦山探測中的應(yīng)用研究

吳應(yīng)昌，夏 超

（江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局物化探大隊(duì)，江西 南昌 330000）

長期以來，我國高度重視礦產(chǎn)探測工作，隨著科學(xué)技術(shù)水平不斷提升，綜合物探方法得以有效應(yīng)用于礦山探測中，進(jìn)一步提高了礦山探測效率和探測精度，有效保障了相關(guān)技術(shù)人員和開采人員的生命安全，深入研究礦山探測中綜合物探方法的具體應(yīng)用，有助于明確礦山勘查方向，助力礦山建設(shè)工程現(xiàn)代化發(fā)展。

1 綜合物探方法在礦山探測中的應(yīng)用優(yōu)勢

我國自然條件較為復(fù)雜，礦山探測難度較高，在一定程度上影響了礦山開采效率及礦山探測的安全性，綜合物探方法在礦山探測中的應(yīng)用具有多樣性優(yōu)勢，以下對其進(jìn)行介紹：

第一，現(xiàn)代化優(yōu)勢，長期以來，我國在礦山探測中投入了大量的人力、物力和相應(yīng)資源，致力于提高礦山探測精度和探測結(jié)果的準(zhǔn)確性，目前，綜合物探方法已有效應(yīng)用于青海省都蘭縣三通溝北錳礦區(qū)的探測以及虎頭崖地區(qū)銅鋅鉛多金屬礦勘察中，并取得實(shí)質(zhì)性應(yīng)用成效，與其他礦山探測技術(shù)相比，綜合物探方法可滿足不同自然條件下的礦山勘察需求，大大提高勘探效率；第二，系統(tǒng)性優(yōu)勢，以綜合物探方法為基礎(chǔ)，相關(guān)技術(shù)人員不僅能夠在礦山探測中根據(jù)實(shí)際情況有效應(yīng)用具體方法，完成地下巖溶探測、隧道超前預(yù)報(bào)、地質(zhì)災(zāi)勘查等相關(guān)內(nèi)容，同時(shí)還能夠精細(xì)化整合礦山探測數(shù)據(jù)，有效支持相關(guān)人員利用計(jì)算機(jī)平臺(tái)對礦山條件進(jìn)行整合，繼而合理規(guī)劃探測方案，全面保證礦山后續(xù)探測工作的有序性；第三，數(shù)字化優(yōu)勢，在礦山開采中，相關(guān)技術(shù)人員可有效應(yīng)用綜合物探方法中的相關(guān)物理理論對礦山條件進(jìn)行深入分析，繼而獲得具體的條件參數(shù)，以此為基礎(chǔ)，構(gòu)建礦山探測模型，支持后續(xù)礦山資源開采工作及環(huán)境保護(hù)工作。

2 綜合物探方法在礦山探測中的應(yīng)用路徑

2.1 水文地質(zhì)資源勘查

近年來，我國對礦石資源的應(yīng)用需求呈現(xiàn)了明顯的上升趨勢，公開資料顯示，2019年我國華北地區(qū)礦山工程行業(yè)中特級(jí)資質(zhì)、一級(jí)資質(zhì)、礦山二級(jí)資質(zhì)、礦山三級(jí)資質(zhì)的企業(yè)數(shù)量分別2個(gè)、56個(gè)、112個(gè)、380個(gè)和550個(gè)，相比2018年呈現(xiàn)了明顯的上升趨勢。在這種情況下，綜合物探方法的有效應(yīng)用可進(jìn)一步提高礦山工程企業(yè)的核心競爭力。當(dāng)前，水文地質(zhì)資源勘查是綜合物探方法的主要應(yīng)用路徑之一，勘測結(jié)果直接影響著礦山的開采安全和開采路徑，相關(guān)技術(shù)人員在實(shí)際勘探中主要應(yīng)用放射性測量法的工作原理，在發(fā)射電路中，通過激光驅(qū)動(dòng)器發(fā)射脈沖式激光獲知礦山地下水層環(huán)境。同時(shí)，以綜合物理勘測方法為基礎(chǔ)，相關(guān)技術(shù)人員還能夠在礦山勘測中對具體數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，如利用地面瞬變電磁法繪制地質(zhì)剖面圖、線瞬變電磁視電阻率斷面圖及放射性剖面圖，判斷礦山區(qū)域的水體含量以及整體的出水量，出水方向等。另外，在礦山探測中相關(guān)技術(shù)人員將精細(xì)化整合礦區(qū)的地理概況（包括交通位置、地形地貌、氣候和地震情況等）、地質(zhì)概況（包括地層構(gòu)造和巖漿巖等）和地球物理特征（區(qū)域中的磁場特征、地層巖漿巖及礦石的磁參數(shù)特征等），以此為基礎(chǔ)，可知合理應(yīng)用綜合物探方法能夠?qū)ΦV區(qū)水文地質(zhì)資源情況進(jìn)行精細(xì)化導(dǎo)出，合理判斷礦山地下水的具體位置，為后續(xù)探測工作奠定基礎(chǔ)[1]。

2.2 含水層和斷裂帶勘測

綜合物探方法可有效應(yīng)用于含水層和斷裂帶勘測，相關(guān)勘測人員能夠根據(jù)不同地區(qū)的地質(zhì)概況和地球物理特征，有效采用GPS衛(wèi)星定位儀完成物探測網(wǎng)拐角位置布設(shè)，并以《地面高精度磁測技術(shù)規(guī)程》為標(biāo)準(zhǔn)要求，完成礦區(qū)的巖礦石物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)[1]。例如，在遼寧省某村莊含水層和斷裂帶探測中，綜合物探方法被應(yīng)用于判斷閃長巖和花崗巖的物性參數(shù)，相關(guān)技術(shù)人員通過分別選取20塊該礦山區(qū)域內(nèi)的閃長巖和花崗巖，利用高精度磁測技術(shù)對閃長巖和花崗巖的磁化率變化范圍平均值進(jìn)行了測算，繼而有效導(dǎo)出了閃長巖和花崗巖視電阻率的變化范圍和平均值，最終精準(zhǔn)判斷區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造。另外，在含水層和斷裂帶勘測中還可有效應(yīng)用綜合物探方法中的高精度磁法，對剖面測量結(jié)果進(jìn)行異常推斷，獲知礦區(qū)某處淺地表構(gòu)造作用的活躍度，分析基巖和推斷含水層的具體位置，有效支持相關(guān)技術(shù)人員獲知含水層的具體深度以及斷裂帶的具體位置，完成勘測風(fēng)險(xiǎn)的全面規(guī)避[3]。

2.3 成礦潛力評(píng)價(jià)

成礦潛力評(píng)價(jià)是綜合物探方法的主要應(yīng)用路徑之一，相關(guān)技術(shù)人員能夠根據(jù)礦山的基礎(chǔ)情況以及礦山附近相關(guān)礦石的主要位置，完成礦區(qū)情況分析，導(dǎo)出成礦潛力系數(shù)，以下對其進(jìn)行介紹。

在礦山探測中，相關(guān)技術(shù)人員能夠有效利用具體的綜合物探方法，對區(qū)域地質(zhì)特征進(jìn)行掌握，包括區(qū)域地層環(huán)境、構(gòu)造環(huán)境、巖漿巖和變質(zhì)巖的具體位置等，全面掌握礦山區(qū)域的地球物理特征。例如，相關(guān)技術(shù)人員可有效判斷地球物理特征中的物性特征，通過精準(zhǔn)計(jì)算不同地層的密度關(guān)系得到具體的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，繼而分析能夠引起規(guī)模重力高異常的地層。另外，在成礦潛力評(píng)價(jià)中，還可利用綜合物探法對地層巖體構(gòu)造進(jìn)行推斷與解釋。例如，在地層推斷與解釋中，可應(yīng)用綜合物探法有效繪制研究區(qū)地質(zhì)圖、重力異常等值線平面圖、電阻率等值線平面圖等，繼而進(jìn)行具體解釋，推測地層發(fā)展原因（如圖1所示）。在后續(xù)工作中，相關(guān)技術(shù)人員將利用綜合物探法通過局部激電異常的提取以及分類，完成激電異常圈定及解釋，繼而實(shí)現(xiàn)異常查證、找礦標(biāo)志總結(jié)、構(gòu)建地質(zhì)-地球物理找礦模型，完成最終的成礦潛力評(píng)價(jià)。值得一提的是，在成礦潛力評(píng)價(jià)中，相關(guān)技術(shù)人員可基于該地區(qū)礦山的相關(guān)金屬礦床完成主要控礦因素的分析和礦床的空間分布特征分析，判斷礦床的產(chǎn)狀、形態(tài)和埋深以及礦床的礦物組成，并利用導(dǎo)出的視極化率等值線平面圖進(jìn)行礦區(qū)的地質(zhì)背景分析。

圖1 綜合物探法的應(yīng)用示意圖

2.4 安全保障

公開資料顯示，2012年～2019年，中國礦山工程建設(shè)市場規(guī)模分別為32.5億元、360.3億元、377.9億元、395.0億元、415.5億元、435.0億元、454.2億元和476.0億元，呈現(xiàn)了明顯的上升趨勢，這意味著我國具有較大的礦山工程建設(shè)需求。復(fù)雜的自然條件使得礦山探測工作風(fēng)險(xiǎn)性較大，綜合物探方法在礦山探測中的應(yīng)用可全面提高安全保障系數(shù)，以下對其進(jìn)行介紹：

在實(shí)際勘測中，綜合物探方法中的瞬變電磁法的應(yīng)用覆蓋面較廣，相關(guān)技術(shù)人員能夠有效利用瞬變電磁的基本原理完成設(shè)備的投入，包括V8主機(jī)設(shè)備、發(fā)射機(jī)及TMR設(shè)備，繼而開展數(shù)據(jù)采集參數(shù)實(shí)驗(yàn)，通過試驗(yàn)點(diǎn)選取、發(fā)射頻率的選擇、噪聲電平干擾測試、儀器穩(wěn)定性及探頭一致性實(shí)驗(yàn)，科學(xué)導(dǎo)出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，包括發(fā)射頻率和發(fā)射線框邊長，繼而精準(zhǔn)開展礦山探測工作（如圖2所示）。另外，在實(shí)際探測中，相關(guān)技術(shù)人員還可有效利用電磁場的控制方程，導(dǎo)出視電阻率，繼而通過開展瞬變電磁的正演模擬，導(dǎo)出正演模型和正演結(jié)果，大大提高勘測數(shù)據(jù)的精細(xì)化水平。與其他勘測技術(shù)相比，綜合物探方法的安全性較高，可全面提高技術(shù)人員的探測安全系數(shù)，保證其生命安全。

圖2 瞬變電磁法

3 結(jié)論

總而言之，基于我國對礦產(chǎn)資源的多樣性應(yīng)用需求，綜合物探方法在礦山探測中的應(yīng)用切實(shí)可行，根據(jù)不同的礦山基礎(chǔ)條件，綜合物探方法可有效應(yīng)用于水文地質(zhì)資源勘察、含水層和斷裂帶勘測、成礦潛力評(píng)價(jià)以及安全保障，構(gòu)筑了現(xiàn)代化的礦山探測體系。