物探技術(shù)在礦山地質(zhì)探測中的應(yīng)用研究

任岐山，王大光

（河南省地球物理空間信息研究院，河南 鄭州 450009）

物探技術(shù)作為常用的一種地質(zhì)勘測技術(shù)，在礦山領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。 現(xiàn)階段在礦山開采過程中，施工人員容易遇到各種自然災(zāi)害和地質(zhì)異常問題。傳統(tǒng)的采礦作業(yè)存在巨大的安全隱患，會威脅到施工人員的生命財產(chǎn)安全。因此，物探技術(shù)在礦山地質(zhì)探測中的廣泛應(yīng)用，能夠幫助勘測者深入了解采礦層的結(jié)構(gòu)，避免地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，進而提高地質(zhì)勘測的效率。目前我國礦產(chǎn)資源的開采情況來看，開采技術(shù)落后，新技術(shù)的引進較為缺乏管理機制和監(jiān)督機制不夠，導(dǎo)致礦山地質(zhì)災(zāi)害問題的頻發(fā)，影響到礦山開采工作。因此，本文就結(jié)合物探技術(shù)，分析其在礦山地質(zhì)勘測中的應(yīng)用。

1 物探技術(shù)概述

1.1 物探技術(shù)概述

物探技術(shù)是從20世紀中后期被采用的，廣泛的運用在了礦井施工的前期勘測和解析工作中，對于我國部分地區(qū)礦山開采提供了相應(yīng)的技術(shù)支持，并在近幾年的礦井施工勘測和解析工作中取得了良好的成績，能夠有效提升礦產(chǎn)資源開采的安全系數(shù)，并對于開采過程中存在的地質(zhì)異常問題進行實時監(jiān)控，保證開采系統(tǒng)布局的科學(xué)性和合理性。當(dāng)前隨著信息技術(shù)的發(fā)展物探技術(shù)也日益更新，其操作更加便捷，施工簡易。最常見的物探技術(shù)方式有超聲波勘探、低溫法勘探、重力勘探等多種類型，能夠結(jié)合探測的礦山開采區(qū)的區(qū)域環(huán)境和具體的勘測要求，提供勘測地質(zhì)數(shù)據(jù)信息。

1.2 物探技術(shù)現(xiàn)狀

當(dāng)前在地質(zhì)水災(zāi)害處理期間，經(jīng)常會借助物探技術(shù)的運用來勘測地表和地下結(jié)構(gòu)，以此來提升地下勘探技術(shù)的精確度和準確度。

從當(dāng)前的礦山地質(zhì)勘測來看，物探技術(shù)涵蓋了重力勘探、磁力勘探、電法勘探、瞬變電磁法勘、地震勘探等?，F(xiàn)如今大部分的物探技術(shù)的運用都是被采用到礦井開采和損害治理中，因此，進行勘探過程中，選擇物探技術(shù)時，常常會結(jié)合礦山地質(zhì)情況進行相應(yīng)的勘探，建立起勘探方案。而本文的研究主要集中對于物探技術(shù)運用在礦井開采中的使用效果進行說明和論述。

2 礦山地質(zhì)探測中物探技術(shù)的應(yīng)用情況

針對地下結(jié)構(gòu)和水文情況進行勘探的過程中，需要借助相應(yīng)的勘探方式和勘探手法來進行探測，這樣才能保證勘探結(jié)果的科學(xué)性和有效性。現(xiàn)階段礦山勘探過程中需要明確具體的施工范圍的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和方位，建設(shè)勘探設(shè)備，對礦層的分布、礦層的走向、地下水文的情況、地質(zhì)構(gòu)造等數(shù)據(jù)進行實時的監(jiān)測，并針對特殊區(qū)域開展相應(yīng)的物理勘探。通過物探方法和物探技術(shù)的運用，有效結(jié)合實際的礦山地質(zhì)情況進行勘探，發(fā)揮出勘探技術(shù)的價值和作用。

2.1 礦山地質(zhì)探測中所使用的物探方法

科學(xué)采取合理的物探技術(shù)，能夠有效降低礦井施工期間各類異常事故和災(zāi)害發(fā)生的頻率，有效確保開采工作的順利進行，增強開采單位的開采效益。因此，在礦山地質(zhì)勘探過程中，為了提高施工質(zhì)量，需要引進先進的技術(shù)來完成施工前期的勘測技術(shù)。

從物理的角度上來說現(xiàn)階段的勘測方式為重力法、磁法、地震法、地?zé)岱?、電法和放射法等，目的是了解?dāng)前地下礦山的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和具體的礦產(chǎn)資源、分布質(zhì)量。其中重力法、磁法可以對地下礦產(chǎn)的具體情況進行分析，而電法則是通過了解目前礦產(chǎn)的分布位置，并結(jié)合各種礦物質(zhì)的導(dǎo)電性能來分析礦產(chǎn)的種類。從探測位置上可以借助地面物探法、礦井物探法等。而地面物探技術(shù)，又包括重力勘探、磁法勘探、低溫勘探等。相對于其他的稀有礦來說，礦山勘測較為容易，開采難度也較小。

2.2 礦山地質(zhì)勘測中所使用的物探技術(shù)

2.2.1 地面電法

地面電法能夠?qū)⒌V山內(nèi)部的資源區(qū)、采礦區(qū)進行實時監(jiān)測，為礦山安全生產(chǎn)提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支持。了解礦山地質(zhì)條件，明確內(nèi)部是否存在斷層水層，借助地面電法的效果察覺礦山地質(zhì)勘探中是否存在潛在的風(fēng)險。這也是目前在礦產(chǎn)資源地質(zhì)探測時最常見的方式，為礦山開采提供技術(shù)支持。

2.2.2 高密度數(shù)字三維地震技術(shù)

在礦山開采期間，高密度數(shù)字三維地震技術(shù)能夠?qū)?fù)雜山丘的落差，進行實驗了解地層的分辨率、密度和覆蓋率，并且了解斷層之間的2M落差數(shù)據(jù)和陷落柱的直徑。該項技術(shù)被廣泛運用在小型礦山中，它能夠有效提高礦山探測的精準率，尤其是在斷層和陷落柱方面建立起數(shù)字三維模型，但同時對探測人員的

專業(yè)技術(shù)要求較高。

2.2.3 三維地震疊前偏移處理技術(shù)

三維地震疊前偏移處理技術(shù)通常采用頻率較高，該項技術(shù)能夠有效優(yōu)化物探技術(shù)中的橫軸方向和圖線的精準率，直觀的對于施工區(qū)域周邊的巖石情況和地質(zhì)情況進行分析，并且能夠改善縱軸方向，提高弱反射波的檢測能力。通過精確的勘測，能夠把握施工區(qū)域內(nèi)的內(nèi)控層、水層，確保后續(xù)礦井工作期間，能夠為實際的勘測工作提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支持。除此之外，礦井物探技術(shù)作為一項地震性質(zhì)的探測技術(shù)，能夠借助震動、地震反射頻率來收集相應(yīng)的信息，并對信息進行處理，在小范圍的情況下通過高密度數(shù)字三維地震勘探技術(shù)，能夠幫助施工隊獲取精確的圖像信息，了解地質(zhì)層的密度和具體的范圍?？睖y時對于存在的斷層水平面距離進行預(yù)判，尤其是在地勢險峻的山體中能夠?qū)ι襟w的地質(zhì)情況進行探測分析。

2.2.4 屬性本解釋技術(shù)

物探技術(shù)運用在礦山地質(zhì)勘測中，借助屬性本解釋技術(shù)能夠?qū)τ诘卣鸱瓷涞念l率振動和能量建立起三維數(shù)據(jù)模型，并對礦山地質(zhì)環(huán)境進行高精度的解釋。結(jié)合數(shù)據(jù)計算，獲取小型結(jié)構(gòu)剖面圖，建立地震屬性數(shù)據(jù)體的。但該項技術(shù)在實際運用過程中，對于信息處理的依賴程度較高，需要較好的探測儀器，在一定程度上會大量的增加物質(zhì)探測的成本。

2.2.5 巖性反演資料處理及解釋技術(shù)

巖性反演資料處理及解釋技術(shù)該項技術(shù)的運用過程中能夠有效提高反射波的可檢測性，通過探測礦山的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，了解礦層中的瓦斯分布情況和含水量的分布情況，為后續(xù)的礦產(chǎn)資源開采規(guī)劃和設(shè)計提供相應(yīng)的參考數(shù)據(jù)。巖性反演資料處理及解釋技術(shù)技術(shù)能夠借助微弱的地震波信號，了解地下層的含水狀況，但很容易受到信號的干擾，需要專業(yè)人員再結(jié)合相應(yīng)的探測技術(shù)，做出綜合性的判斷，以防存在誤判的現(xiàn)象。

3 物探技術(shù)在勘探礦山地質(zhì)中的應(yīng)用

3.1 地質(zhì)災(zāi)害防治的應(yīng)用

礦產(chǎn)資源勘采期間物探技術(shù)的運用能夠在一定程度上減少地質(zhì)災(zāi)害問題的出現(xiàn)，有效建立起地質(zhì)災(zāi)害的實施勘察，并進行預(yù)測和監(jiān)測。首先物探技術(shù)作為礦山地質(zhì)勘測的一種物理探測技術(shù)，它能夠?qū)τ谌菀状嬖诘牡刭|(zhì)災(zāi)害問題進行評估，也有利于礦山開采工作，并為相關(guān)開采部門提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持?，F(xiàn)階段的物探技術(shù)能夠結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)災(zāi)害問題，有效發(fā)現(xiàn)礦山地區(qū)存在的地質(zhì)災(zāi)害問題，并進行詳細的數(shù)據(jù)分析，做好危險區(qū)域的重點監(jiān)測和礦產(chǎn)資源的開采。

其次，物探技術(shù)能夠有效對容易發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域進行監(jiān)測，還能夠?qū)χ苓叺牡刭|(zhì)環(huán)境進行監(jiān)測，應(yīng)用精密的探測儀器對容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域進行實時的監(jiān)控，借助大量的地質(zhì)信息，依據(jù)實際礦山地質(zhì)條件由已知來分析未知。如借助電阻率測探法、電磁感應(yīng)法有效預(yù)判巖石和土層是否由于重力而脫離了母體崩落導(dǎo)致的坍塌現(xiàn)象。甚至可以借助得到相應(yīng)準確的信息了解到目前礦山的覆蓋層、厚度和基巖面的形狀，了解滑坡的堆積厚度。

從已知來分析未知，借助已知的礦山地質(zhì)自然災(zāi)害的問題了解地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)構(gòu)造，分析容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域，并建立起簡單的地質(zhì)數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)。通過復(fù)雜的布局形式，深入的分析和挖掘地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生區(qū)域，運用合理的物探技術(shù)，通過數(shù)據(jù)資料的支持，建立起地質(zhì)模型，更好的進行數(shù)據(jù)的處理，并綜合運用多種方式從各個角度對于地質(zhì)問題進行分析，了解各區(qū)域間的地質(zhì)環(huán)境差異，建立起最優(yōu)原則，選擇最實用的物探技術(shù)。

3.2 礦山水災(zāi)害防治中的應(yīng)用

礦山施工前期需要合理的介入勘探技術(shù)，對施工區(qū)域進行勘測。首先需要了解地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)情況，提高施工期間的安全性。礦產(chǎn)資源開采過程中災(zāi)害數(shù)據(jù)為依據(jù)，才能制定其科學(xué)的防治水災(zāi)的措施，來減少施工期間的異常問題。物探技術(shù)也被廣泛運用斷層空間分布模型的解釋，首先相干體及方差體技術(shù)運用過程中，借助資料中的CDP電信息建立起三維成像，借助數(shù)據(jù)切片和透視，了解同一時刻不同地質(zhì)層位的分布情況。在處理地下斷層中，通過三維圖像的方式，了解斷層的信息，并依據(jù)閉合點和常規(guī)的剖面圖進行斷層修改實施閉合調(diào)整。

另外探測者可以借助瞬變電磁法的超前預(yù)測功能，對于施工過程中的水文結(jié)構(gòu)進行精準的預(yù)測，了解礦區(qū)域施工區(qū)內(nèi)的底板的隔水層的深度隱藏的導(dǎo)水通道和各類水文的地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型。因為在礦山地質(zhì)開采過程中，作業(yè)人員往往會遇到潛在的引水通道吐水，不僅會阻礙礦產(chǎn)資源開采的順利進行，同時還會引發(fā)礦山安全事故。因此針對此類問題可以借助物探技術(shù)對采礦區(qū)域的構(gòu)建機理進行分析，工作人員可以運用三維地震探測法進行實時監(jiān)測，注意監(jiān)測前，了解地質(zhì)表面的水文信息，并對數(shù)據(jù)進行實時分析，之后再運用三維探測方式，對礦層頂板砂巖的含水厚度和深度進行檢測，制定合理的施工作業(yè)方案。

4 結(jié)束語

綜上所述，地質(zhì)勘探中物探技術(shù)的運用，既提高了礦山開采效率，同時又能夠提高礦井防治水工作的技術(shù)水平，加強對于地質(zhì)災(zāi)害的防治，提升礦山開采工作的安全性，對于礦山開采中存在的較大安全隱患問題進行防御。結(jié)合物探技術(shù)有效勘測出礦山地質(zhì)中存在的斷層和水層，為礦山安全生產(chǎn)提供保證。希望通過本文的分析能夠幫助礦產(chǎn)資源開采工作技術(shù)優(yōu)化升級，更好的發(fā)揮地質(zhì)災(zāi)害的治理作用，推動能源開采產(chǎn)業(yè)的建設(shè)與發(fā)展。