物探技術(shù)在礦山地質(zhì)探測中的應(yīng)用

鄭小龍 ZHENG Xiao-long；徐密 XU Mi

（云南黃金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，昆明650200）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對各種礦產(chǎn)資源的需求量持續(xù)增加。礦山地質(zhì)探測在礦產(chǎn)企業(yè)開采過程中，發(fā)揮著非常重要的作用。在過去開展礦山地質(zhì)探測的過程中，往往工作效率不高，工作人員工作強(qiáng)度相對較大，難以取得良好的探測效果。為了有效解決這些問題，可以直接將先進(jìn)的物探技術(shù)應(yīng)用其中，根據(jù)地質(zhì)探測工作要求不同，合理對物探技術(shù)進(jìn)行使用。

1 物探技術(shù)簡介

物探技術(shù)從20 世紀(jì)中期開始進(jìn)行應(yīng)用，通常是在礦井施工前期勘測與解析工作中進(jìn)行應(yīng)用，并得到了相對較多的技術(shù)支持，應(yīng)用效果相對突出，能夠在很大程度上提升礦井資源開采的細(xì)化效果，對開采中的地質(zhì)異常問題更加有效進(jìn)行監(jiān)控，充分保證工程布局的合理性。當(dāng)前，各種信息技術(shù)發(fā)展非常迅速，實(shí)際應(yīng)用也相對比較簡單，對操作人員要求不是很高，比較常用的物探技術(shù)包括聲波勘探、低溫勘探、重力勘探等。在實(shí)際工程應(yīng)用過程中，應(yīng)該與具體的應(yīng)用環(huán)境有效結(jié)合起來，充分保證各種地質(zhì)數(shù)據(jù)的應(yīng)用效果。

物探技術(shù)實(shí)際使用現(xiàn)狀。各種物探技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害處理當(dāng)中的應(yīng)用相對較多，通過對物探技術(shù)的合理應(yīng)用，可以有效完成地表勘測工作，充分保證勘探數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。從當(dāng)前礦山勘測結(jié)果來看，在開展物探工作中，經(jīng)常會使用重力勘探、磁力勘探、電法勘探、地震勘探等。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，各種物探技術(shù)在礦井開采和地質(zhì)災(zāi)害處置中的應(yīng)用不斷增加。在物探技術(shù)應(yīng)用過程中，應(yīng)該與礦山地質(zhì)的具體情況有效結(jié)合起來，合理對相關(guān)勘探方法進(jìn)行使用。

物探技術(shù)的發(fā)展。我國在相關(guān)技術(shù)方面的儲備相對較少，和發(fā)達(dá)國家還有著一定的差距，但在國際形勢越來越緊張的今天，需要在相關(guān)技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域投入足夠的資金，認(rèn)真做好優(yōu)秀人才引進(jìn)工作，加強(qiáng)對各種先進(jìn)物探技術(shù)的應(yīng)用。在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，探測技術(shù)具有非常廣闊的發(fā)展空間，對多波理論的應(yīng)用會持續(xù)怎能更加，探測物力波場的頻率域會不但拓寬，甚至到達(dá)雷達(dá)波的頻率范圍，彈性波譜也會不斷朝著超聲頻率方向進(jìn)行擴(kuò)展。在陸地聲吶法、地震映像法、高密度電阻率法、電磁電導(dǎo)剖面法不斷得到應(yīng)用的背景下，可以進(jìn)一步提升物探工作效果。

2 礦山地質(zhì)探測中物探技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況

①在礦山開采區(qū)進(jìn)行水文地質(zhì)勘探，全面了解多種地質(zhì)勘探方法的實(shí)際應(yīng)用情況，以此來驗(yàn)證礦山地質(zhì)勘探結(jié)果的準(zhǔn)確性。礦山地質(zhì)勘查實(shí)踐時(shí)，了解勘探區(qū)域范圍、地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征、水文地質(zhì)情況、地層賦存狀況，同時(shí)核實(shí)地質(zhì)構(gòu)造監(jiān)測數(shù)據(jù)，合理應(yīng)用物探技術(shù)，以將物探技術(shù)的作用充分發(fā)揮出來。

②礦山地質(zhì)探測中所使用的物探方法。通過對物探技術(shù)合理進(jìn)行應(yīng)用，才能有效發(fā)現(xiàn)礦井開采中的各種問題，然后及時(shí)采取措施，來有效降低各種事故發(fā)生頻率，為物探工作良好開展，奠定一個(gè)良好的基礎(chǔ)。為了保證地質(zhì)勘探工作開展質(zhì)量，可以將各種先進(jìn)技術(shù)合理應(yīng)用其中。從物理工作原理上，可以將勘探方式分為重力法、磁力法、地震法、地?zé)岱?、電法和放射法，通過對這些技術(shù)方法的合理應(yīng)用，能夠更進(jìn)一步掌握礦山地質(zhì)構(gòu)造。通過對重力和磁法的綜合運(yùn)用，能夠進(jìn)一步明確地下礦產(chǎn)的實(shí)際情況，并結(jié)合礦物的導(dǎo)電性對礦物種類進(jìn)行分析。當(dāng)前各種地面物探技術(shù)主要包括重力勘探、磁法勘探和低溫勘探等。

3 礦山地質(zhì)勘測中物探技術(shù)

①地面電法。通過對地面電法結(jié)合的合理應(yīng)用，可以進(jìn)一步掌握礦區(qū)內(nèi)部資源的實(shí)際情況，更加實(shí)時(shí)、動態(tài)開展礦山監(jiān)測工作，為礦山安全生產(chǎn)，提供各種必要的數(shù)據(jù)，明確礦山地質(zhì)的實(shí)際情況，掌握礦山內(nèi)部是否存在斷水層，通過對地面電法的應(yīng)用，可以有效查明礦山地質(zhì)勘探中是否存在各種風(fēng)險(xiǎn)因素。這些在礦山地質(zhì)勘測工作應(yīng)用較多，為后續(xù)開展礦山開采工作，打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

②高密度數(shù)字三維地震技術(shù)。礦山開采區(qū)向下深部開采時(shí)，需要勘探技術(shù)的輔助，有效應(yīng)用高密度數(shù)字三維地震技術(shù)可掌握礦體落差，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了得到礦山地質(zhì)勘探所需的地層覆蓋率、分辨率等信息，另外還要掌握礦體陷落柱的直徑。高密度數(shù)字三維地震技術(shù)在中小型礦山地質(zhì)探測作業(yè)中的應(yīng)用較廣泛，該技術(shù)的應(yīng)用對于構(gòu)建礦山地質(zhì)測量模型和提高地質(zhì)測量精度提供了技術(shù)支撐。

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)憑借其分辨率較高的優(yōu)勢，能夠得到較好的橫軸方向和圖線精準(zhǔn)率優(yōu)化效果，可以直接在施工區(qū)域周圍巖石情況和地質(zhì)情況分析中進(jìn)行應(yīng)用。通過開展精確勘測，可以有效把握施工區(qū)域的內(nèi)控層、水層情況，為了礦山地質(zhì)探測工作可以順利開展，提供了數(shù)據(jù)信息支撐。此外，作為一種探測精度較高的物探技術(shù)，其根據(jù)地震反射頻率、振動等將所獲取的有效信息集中起來，篩選出有利于礦山地質(zhì)探測信息。在規(guī)定范圍內(nèi)三維地震疊前偏移處理技術(shù)發(fā)揮出來巨大作用，協(xié)助礦山地質(zhì)探測工作人員獲取精準(zhǔn)的地質(zhì)圖像，清楚了解各開采地層所處位置。

④在專業(yè)儀器輔助下綜合地球物理測井技術(shù)得以順利開展，測量地層的電化學(xué)特征、導(dǎo)電性能、放射性等相關(guān)物理參數(shù)需要通過鉆井剖面實(shí)施。采用多種測井方法，其中最為常見的方法為電、聲、放射。任何一種探測方式都需要在一定條件下根據(jù)地層情況進(jìn)行測井。另外還要全方位了解礦山開采區(qū)的地質(zhì)概況，遇到含有其他類型資源的情況下，可選用其他更加有效的測井方法。

⑤電阻率探測井方法。在該方法的實(shí)際應(yīng)用過程中，可以采用電極裝置來實(shí)現(xiàn)供電，并采用點(diǎn)位差測量的方式，來實(shí)現(xiàn)電阻的測量。其可以根據(jù)工作中結(jié)合電極裝置的不同，分為梯度和點(diǎn)位電極系等。

⑥自然電位探測井法。在該方法實(shí)際應(yīng)用的過程中，需要將電極放入到井中和地面接收裝置當(dāng)中，直接采用專業(yè)測量儀器進(jìn)行測量，并不需要施加人工電場，能夠直接完成對電極電位差的測量。

⑦自然伽馬探測井法。在該方法實(shí)際應(yīng)用的過程中，需要在井中放置伽馬射線探測頭，這樣才能有效實(shí)現(xiàn)來自巖土層自然伽馬射線的接收，然后再完成電脈沖的轉(zhuǎn)換。在電脈沖放大之后，就可以直接以電信號的方式向地面儀器進(jìn)行傳送，再對信號進(jìn)行完成放大處理之后，就可以向計(jì)數(shù)電路傳送連續(xù)電流，然后在這個(gè)過程中，完成對電位差變化的記錄，在經(jīng)過轉(zhuǎn)換之后，就可以得到自然伽馬探井曲線。

⑧重力勘探。重力勘探技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中，是利用地殼各種巖體和礦體密度差所造成的重力加速度差異來進(jìn)行地質(zhì)勘探工作，通常情況下需要使用重力測量儀器來找到重力差異，然后通過與相關(guān)地質(zhì)資料進(jìn)行比對，就可以對重力異?，F(xiàn)象做出相對比較準(zhǔn)確的解釋，對覆蓋層以下的礦藏情況進(jìn)行推測。

⑨物探技術(shù)發(fā)展方向。通過對現(xiàn)代電子計(jì)算器技術(shù)的應(yīng)用，可以有效降低物探技術(shù)使用過程中其它因素所帶來的干擾，保證物探分辨率，在短時(shí)間內(nèi)提取到有用的信息，并對反演理論和技術(shù)更加合理進(jìn)行應(yīng)用，對各種地質(zhì)問題更好進(jìn)行解釋，保證物探數(shù)據(jù)處理工作開展效率。各種物探勘探儀器也應(yīng)該朝著輕便化、高精度、多功能、數(shù)字化、系列化的方向發(fā)展。在現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)理論不斷發(fā)展的今天，加強(qiáng)地質(zhì)問題研究已經(jīng)變得非常重要。在這方面的研究中，比較突出的有地震反射剖面、大地電磁測探、重力、磁法、地?zé)岬任锢砜碧椒椒?，并已?jīng)顯現(xiàn)出了強(qiáng)大的應(yīng)用潛力和優(yōu)越性。

4 物探技術(shù)實(shí)際使用過程中需要遵循的原則

①科學(xué)推測的原則。在對探測區(qū)域開展完勘探工作之后，應(yīng)該及時(shí)形成具體數(shù)據(jù)、報(bào)表、圖像之類的資料，并充分做好這些資料的分析與總結(jié)工作。材料分析環(huán)節(jié)是勘探工作開展的關(guān)鍵。因此，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該具有較強(qiáng)的地質(zhì)材料分析經(jīng)驗(yàn)，能夠合理對地質(zhì)分析預(yù)測方法進(jìn)行應(yīng)用，具有辨別偽數(shù)據(jù)的能力，真正做到精準(zhǔn)勘探。在使用勘探技術(shù)開展地質(zhì)找礦工作過程中，不是簡單對任意位置進(jìn)行勘探，需要相關(guān)技術(shù)人員遵循相關(guān)原則開展工作，將已知礦體作為基礎(chǔ)，真正做到由點(diǎn)到面、從簡單到復(fù)雜。另外，相關(guān)技術(shù)人員還應(yīng)該合理對相關(guān)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行選擇，建立科學(xué)的地球物理模型，為物探數(shù)據(jù)采集工作，奠定一個(gè)良好的基礎(chǔ)。

②綜合大信息的原則。在通常的情況下，礦山資源與圍巖介質(zhì)的物性存在較大的區(qū)別。因此，相關(guān)技術(shù)人員在對物探技術(shù)應(yīng)用過程中，應(yīng)該學(xué)會對各種信息綜合進(jìn)行應(yīng)用，對地質(zhì)體的特征以及形成因素綜合進(jìn)行考慮，最大程度避物探異常情況的發(fā)生，保證物探資料的準(zhǔn)確性。

③組合優(yōu)化的原則。物探技術(shù)的種類相對較多，不同物探技術(shù)都有自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，由于勘探工作側(cè)重點(diǎn)不同。因此，在實(shí)際開展地質(zhì)勘探工作過程中，應(yīng)該根據(jù)探測區(qū)域特征不同，合理對探測技術(shù)進(jìn)行使用。如果單一使用技術(shù)不能得到很好的勘探效果，就需要根據(jù)物性差異，在一定的區(qū)域內(nèi)部，采用不同物探方式組合應(yīng)用的形式。之后，可以采用對比試驗(yàn)分析的方法，來得到最優(yōu)的結(jié)果。在優(yōu)化組合原則使用過程中，應(yīng)該以降低成本作為基本原則，能夠?qū)Ω鞣N物探技術(shù)合理進(jìn)行選擇，最大程度保證勘查效果，獲得足夠的經(jīng)濟(jì)效益。

5 物探技術(shù)在礦山地質(zhì)中的應(yīng)用

①地質(zhì)災(zāi)害防治當(dāng)中的應(yīng)用。通過將物探技術(shù)合理應(yīng)用到礦山資源開采工作當(dāng)中，能夠最大程度減少各種地質(zhì)災(zāi)害問題的發(fā)生，并實(shí)現(xiàn)對各種地質(zhì)災(zāi)害勘察工作，更加有效開展地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測和監(jiān)測工作。物探技術(shù)技術(shù)從本質(zhì)上可以看作一種物力探測技術(shù)，能夠在地質(zhì)災(zāi)害評估中有效發(fā)揮自身的作用，為后續(xù)開展礦山開采工作，提供各種必要的數(shù)據(jù)。在物探技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)該與各種地質(zhì)災(zāi)害問題有效結(jié)合起來，更加及時(shí)發(fā)現(xiàn)礦山開采中的各種問題，然后更加及時(shí)開展數(shù)據(jù)分析工作，加強(qiáng)對危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)測工作。另外，通過對物探技術(shù)合理進(jìn)行應(yīng)用，還可以實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域的監(jiān)測，使用各種精密儀器對地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測，并利用得到的各種地質(zhì)信息，開展地質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測工作。例如，通過對電阻率和電磁感應(yīng)法來判斷巖石和土層當(dāng)中是否會由于重力脫離母體導(dǎo)致坍塌事故的發(fā)生。從技術(shù)應(yīng)用實(shí)際應(yīng)用效果來看，需要根據(jù)礦山地質(zhì)自然災(zāi)害問題來了解地質(zhì)構(gòu)造，從而完成地質(zhì)災(zāi)害的分析工作，從而建立簡單的地質(zhì)數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)。通過建立復(fù)雜的布局形式，來對該區(qū)域地質(zhì)情況深入進(jìn)行挖掘，建立必要的地質(zhì)模型，高質(zhì)量完成各種數(shù)據(jù)處理工作，掌握區(qū)域間的地質(zhì)環(huán)境差異，能夠更加合理對物探技術(shù)進(jìn)行使用。

②礦山水災(zāi)害防治中的應(yīng)用。在實(shí)際開展礦山施工工作之前，需要合理使用勘探技術(shù)來對施工區(qū)域進(jìn)行勘測。在這個(gè)過程中，需要首先掌握地質(zhì)構(gòu)造的實(shí)際情況，為后續(xù)安全開采創(chuàng)造出必要的條件。在后續(xù)開展礦山開采工作中，應(yīng)該以各種災(zāi)害數(shù)據(jù)作為支撐，能夠合理對各種防治措施進(jìn)行使用，避免在開采過程中出現(xiàn)嚴(yán)重的問題。物探技術(shù)在斷層空間分布模型解釋中的應(yīng)用相對較多，可以直接通過資料來建立相應(yīng)的三維模型，從而掌握同一時(shí)刻不同地質(zhì)層位的分布。在實(shí)際對地下斷層進(jìn)行處理的過程中，通過對三維圖像的合理應(yīng)用，可以更加及時(shí)掌握各種斷層信息，并根據(jù)閉合點(diǎn)和常規(guī)的剖面圖進(jìn)行修改然后實(shí)施閉合調(diào)整。此外，通過對順便電磁法和超前預(yù)測功能的使用，可以更進(jìn)一步掌握施工當(dāng)中的水文結(jié)構(gòu)情況，明確礦區(qū)隔水層的深度和各類水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型。在很多礦山地質(zhì)開采過程中，經(jīng)常會遇到引水通道吐水問題，難以保證各項(xiàng)礦山資源開采工作正常進(jìn)行，甚至導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。為了有效解決這些問題，就需要認(rèn)真做好工作機(jī)理分析工作，可以直接使用三維地震勘測法來對工程情況進(jìn)行監(jiān)測。

③磁法找礦中的應(yīng)用。這種物探技術(shù)主要是在一定磁性差距的礦石和巖石之間。通過對該技術(shù)的合理應(yīng)用，能夠?qū)ΦV體深部礦體磁異常狀態(tài)進(jìn)行探測。在實(shí)際開展勘測工作中，比較常用的勘測手段主要包括以下三種，分別是航磁測量、地面磁測和井中磁測。在靶礦區(qū)開展找礦工作過程中，主要是在礦區(qū)開展航磁測量工作，并借助曲面位場處理方式，來對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和解釋，直接選擇其中相對比較異常的磁場，特別是那種強(qiáng)度大、梯度陡的磁場。很多礦石都具有一定的磁性，并對周圍環(huán)境的磁場造成一定的影響，導(dǎo)致環(huán)境區(qū)域磁場差異情況的發(fā)生。在使用磁法找礦施工作業(yè)過程中，容易受到周圍環(huán)境和客觀因素的影響，甚至在部分惡劣環(huán)境能夠得到很好的應(yīng)用，需要配合便攜儀器和手持衛(wèi)星定位儀進(jìn)行使用，避免在傳統(tǒng)勘探作業(yè)中需要使用攜帶大重量儀器情況的發(fā)生，提升相關(guān)工作開展效率，同時(shí)可以與計(jì)算機(jī)連接來輸出測量數(shù)據(jù)，避免人工計(jì)算造成計(jì)算誤差過大情況的發(fā)生。

④直流電阻勘查技術(shù)。直流電阻勘測技術(shù)在電法測量過程中，需要保證較小的測量點(diǎn)距測量點(diǎn)位布置密度也應(yīng)該盡量高，因此在一定程度上限制了其工作效率，經(jīng)常在小型工程當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用，在二維斷面勘查中具有非常強(qiáng)大的優(yōu)勢，具有常規(guī)剖面勘查功能，通過鋪設(shè)一次導(dǎo)線就可以開展多個(gè)觀測點(diǎn)的勘查，得到的勘查信息量相對較大，對采集到的數(shù)據(jù)可以直接采用智能化的處理方式，保證現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析和計(jì)算工作開展效率，并繪制不同的效果圖，保證勘查工作開展效率。

6 實(shí)例

①從某礦資源量分析來看，難以滿足礦山長遠(yuǎn)發(fā)展的基本要求。為了有效實(shí)現(xiàn)突破，就需要在對礦山內(nèi)成礦特征進(jìn)行分析后決定采用綜合物探法，并將評價(jià)結(jié)果作為指導(dǎo)槽探、鉆探等工程的工程部署。在礦區(qū)內(nèi)部分布有四組斷裂帶，是礦區(qū)內(nèi)部的主要礦控構(gòu)造。

②測區(qū)地球物理特征。通過對礦區(qū)內(nèi)部巖石標(biāo)本電性測量參數(shù)分析可知：1）砂巖、石英的電性非常相似。2）泥巖和泥質(zhì)粉砂巖的含水性較高，且具有中低阻、低極性化的特征。3）其中鉛鋅礦具有低阻、高極化的特征。

③綜合物探的工作布置。在工作布置上主要包括以下的內(nèi)容：1）使用大功率激電儀對勘查區(qū)內(nèi)部進(jìn)行掃面，得到測線27 條，長度控制在了1440 米。2）對于激電掃描圈定的3 個(gè)靶區(qū)之內(nèi)，使用了音頻大地電磁測探法來對礦區(qū)內(nèi)礦構(gòu)造進(jìn)行探測。3）對礦靶區(qū)進(jìn)行預(yù)測。

④成果分析。根據(jù)對物探數(shù)據(jù)分析可以得到：1）A1、A2 靶區(qū)具有低阻、高極化的特征，礦異?，F(xiàn)象相對比較明顯，具有較好的找礦前景。2）A3 靶區(qū)具有低阻、中高極化的特征，具有相對較好的找礦前景。

⑤音頻大地探測。通過對音頻大地探測技術(shù)的應(yīng)用，主要對主控礦構(gòu)造F10、次級構(gòu)造F8 的延伸情況進(jìn)行了探測，并結(jié)合激電異常靶區(qū)情況，對含礦部位進(jìn)行了推測，為后期礦產(chǎn)開發(fā)，創(chuàng)造了一定的有利條件。

7 結(jié)語

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，對開展礦山地質(zhì)勘測工作提出了更高的要求。為了保證礦山勘測工作開展效果，針對傳統(tǒng)礦山地質(zhì)探測工作中出現(xiàn)的問題，應(yīng)該引起足夠的重視，能夠合理將各種新型的物探技術(shù)應(yīng)用到礦山地質(zhì)探測工作中，保證相關(guān)工作開展效率和質(zhì)量。