礦山地質(zhì)勘查與找礦技術(shù)要點研究

曹毅

（錫礦山閃星銻業(yè)有限責任公司，湖南 冷水江 417500）

0 引言

在人類生存與社會發(fā)展進程中，礦產(chǎn)資源是不可或缺的能源，特別是煤炭、石油、鐵礦以及鋁礦等資源為社會經(jīng)濟的發(fā)展做出了巨大的貢獻。地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)是一項重要工作，先進的地質(zhì)勘查與找礦技術(shù)可以提高勘查效率，從而獲得精確的勘查數(shù)據(jù)，深入了解地質(zhì)內(nèi)礦產(chǎn)資源和存儲量，為礦產(chǎn)資源開采方案的制定提供科學參考依據(jù)。

1 礦山地質(zhì)找礦勘查技術(shù)原則

1.1 統(tǒng)籌規(guī)劃與合理布局的原則

地質(zhì)勘差與找礦工作在實際作業(yè)中會存在較多不確定因素，所以需要提前制定科學規(guī)劃，提高勘查效率，確保找礦的有效性。正式勘查前，需要全方位勘查礦山地區(qū)的各項指標，確定勘查工作目標，對找礦設備合理配置。所以地質(zhì)勘察與找礦技術(shù)的應用需要綜合考慮區(qū)域性氣候與地質(zhì)、經(jīng)濟等因素，采用適當?shù)姆椒ㄟM行規(guī)劃布局，確保接下來的勘探工作順利進行。

1.2 拓展領域與突出重點的原則

我國礦產(chǎn)資源重量較多，但是分布不集中，分散程度比較大，這就無形中增加了找礦工作的難度，人們不得不大范圍找礦，所以勘查工作難以深入。現(xiàn)階段地質(zhì)找礦與勘查技術(shù)的應用領域需要不斷延伸，明確技術(shù)發(fā)展方向，突出工作重點，為后續(xù)找礦行業(yè)與勘查工作的開展提供幫助。與此同時，還需要合理配置資源，對資源埋藏與分布情況精確計算、精準勘查，由于勘查期間會遇到各種復雜的地質(zhì)環(huán)境，所以勘查作業(yè)中應明確主次任務，對現(xiàn)有資源合理配置，提高資源利用率。

2 礦山地質(zhì)勘查技術(shù)要點分析

2.1 礦山地質(zhì)勘查原則

盲目開采礦山只會給地質(zhì)帶來嚴重的破壞，如果采空區(qū)面積超過礦山的60%，這將會嚴重威脅采礦人員生命安全。表1 為地質(zhì)勘查時得到的地面沉降數(shù)據(jù)[1]。

表1 礦山地面沉降數(shù)據(jù)

經(jīng)過數(shù)據(jù)分析得知，該礦山地表連續(xù)性下沉將會引發(fā)地面沉降，從而影響周圍居民人身安全。所以，在采礦的前期準備工作中應加強地質(zhì)勘察，并遵循相應的工作原則，具體如下：①統(tǒng)籌規(guī)劃的原則。正式勘查之前，工作人員應充分了解自然地理環(huán)境，預測大致勘查成本，了解相關(guān)政策，在考慮多方影響因素后編制勘查方案。與此同時可以進行地質(zhì)調(diào)查，確保勘查結(jié)果的準確性，合理分配勘查任務，基于地質(zhì)勘查特點與區(qū)域成礦規(guī)律，為接下來的找礦技術(shù)應用奠定基礎。②突出重點的原則。礦山地質(zhì)勘查的目的在于發(fā)現(xiàn)有價值的資源，所以勘查時應對規(guī)劃區(qū)域重點勘查，同時擴大勘查范圍，盡可能開發(fā)更多有價值的資源。③因地制宜的原則。礦山物質(zhì)受地質(zhì)運動的影響形成礦產(chǎn)資源，其資源類型與地質(zhì)活動有關(guān)，所以勘查人員應了解礦產(chǎn)大致部分情況，掌握各個區(qū)域的地質(zhì)特點，從而選擇更合適的地質(zhì)勘查技術(shù)與找礦技術(shù)。

2.2 礦山地質(zhì)勘查工作內(nèi)容

2.2.1 礦山生產(chǎn)勘探

探究礦山資源時，有必要先進行礦山生產(chǎn)勘查，了解礦山資源的整體情況，明確該礦山是否具有被開采條件，以及可以開采的時間。比如在地層方面，某礦山出露的地層地質(zhì)為佘田橋組灰?guī)r段，整體上下規(guī)格分為27 小層，厚度在220m 左右，奇數(shù)層和偶數(shù)層分別為灰?guī)r和頁巖，前者容易成礦和硅化，后者則相反，但具有遮擋作用。在礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造方面，勘查與找礦區(qū)域位于礦山礦田短軸背斜的北部，軸向角度范圍在30°～40°之間。在該區(qū)域內(nèi)，具有明顯節(jié)理發(fā)育現(xiàn)象，且存在破碎帶，其走向與巖層走向一致，且傾向延伸均較遠，存在明顯風化現(xiàn)象，充填物為黃泥，在長期風化作用的影響下，井下部分區(qū)域喀斯特地貌發(fā)育。主要斷裂帶有四個，其中一個為暴露在地表之上的大斷層，走向約為NE30°，該斷層與有利含礦層交匯部位及其附近形成富厚礦體，為張扭性的正斷層，是該區(qū)域的主要控礦斷層。其余三個斷層走向均在320°～340°范圍內(nèi)，其中一個斷層區(qū)域礦體富集，具有良好連續(xù)性，礦石品位較高。

在礦山地質(zhì)生產(chǎn)勘探工作中，技術(shù)工作人員應做好礦山坑道編錄，根據(jù)已有的地質(zhì)資料來推斷礦體的空間位置和分布情況，再使用相應的技術(shù)進行勘查，了解該區(qū)域的資源具體情況，以及礦山內(nèi)是否有伴生礦產(chǎn)生，再根據(jù)資源狀態(tài)設計采礦計劃?？辈榈V山資源的同時，也要樹立環(huán)境保護觀念，采用合理的方式開采資源，避免資源不必要浪費，防止環(huán)境受到污染，但多數(shù)開采方式都會對地表植被與水資源造成污染，所以勘查工作中應詳細了解礦山情況，確定合理的開采方式。

2.2.2 危險礦山資源勘查

礦山勘查工作中，需要對礦山的危險性進行勘查分析，明確其中潛在的風險問題，找出危險因素，提前制定預防措施，保證勘查與找礦的安全性。確定危險礦山資源位置后，應按照相應步驟了解礦山地區(qū)地質(zhì)條件與成礦規(guī)律，提高找礦效率，再結(jié)合實際情況做好礦山的評價分析。如果礦山內(nèi)的資源屬于稀缺資源或珍貴資源，評價時應進一步細致勘查，經(jīng)過科學的預測提高開采效率[2]。

2.2.3 礦山可開發(fā)資源勘查

分析礦山的成礦規(guī)律，奠定勘查基礎，以實際礦山為例，該礦山的成礦方式是填充作用和交代作用，前者形成的礦體形態(tài)和產(chǎn)狀主要受構(gòu)造影響，后者在作用過程中原礦物被溶和新礦物的沉淀幾乎是同時的，圍巖始終保持固體狀態(tài)，受體積定律支配。該區(qū)域富礦體的形成位置是導礦構(gòu)造下盤的有利層位，有利巖性中也容易形成富礦體，在平行于主控礦構(gòu)造的次一級構(gòu)造中常有脈狀礦體，而且，在產(chǎn)狀轉(zhuǎn)變處，雞窩狀、囊狀礦體集中于水袋式空區(qū)。由于導礦構(gòu)造附近存在“人”字型結(jié)構(gòu)，在其交接處和交匯部位，礦液易于富集成礦?？辈榈V山資源時，由于地下深處的資源含量有限，開采時應安排專門人員進行資源量預測，同時確定開采周期，針對礦山種類做出研究，提高資源利用率。有關(guān)部門應按照市場實際情況，針對礦產(chǎn)需求情況開展找礦工作，比如國內(nèi)生產(chǎn)對鐵礦、銅礦以及鋅礦的需求較多，勘查人員可以在工作中重點尋找這些資源。

2.3 礦山地質(zhì)勘查技術(shù)

目前用于礦山的地質(zhì)勘查技術(shù)主要有以下3 種。

（1）電磁瞬變技術(shù)，該技術(shù)主要是使用不接地裝置將脈沖發(fā)射在水中，從而產(chǎn)生特定測程，再根據(jù)專屬線圈形成的渦流感應體系得到電阻應用率，按照電磁感應定律了解礦山內(nèi)資源特點。受到電場的影響，地質(zhì)勘查工作中會發(fā)生礦產(chǎn)溶解的情況，礦物資源發(fā)生電化學溶解現(xiàn)象時會產(chǎn)生大量陽離子，這些金屬陽離子會聚在陰極表面，勘查人員可以在最短時間內(nèi)判斷礦物類型。

（2）感應電磁勘探技術(shù)，該技術(shù)的應用主要是依靠礦物質(zhì)的電磁性差異，通過觀察得到電磁空間分布情況，從而提高找礦工作效率。礦山和巖石的化學特點不同，其磁場的空間分布狀態(tài)也會不一樣，一般礦山與巖石磁場有著動態(tài)變化特點，所以工作人員需要使用專業(yè)化設備勘探磁場分布情況，從而掌握礦物資源的分布現(xiàn)狀。一般情況下，礦物資源所在位置較低，礦體礦化程度不同，因此礦體低阻異常反應會比較弱，目前感應電磁勘探技術(shù)主要應用于深部找礦工作。

（3）數(shù)字地震勘查技術(shù)。該技術(shù)具有高分辨率的特點，可對勘查結(jié)果展開數(shù)字化處理，經(jīng)過子波整形校正與分頻處理得到完整的勘查結(jié)果，且找礦期間數(shù)字化地震勘查技術(shù)有著較強的安全性，能夠最大程度上提高礦物產(chǎn)出比[3]。

3 礦山地質(zhì)找礦技術(shù)要點分析

3.1 同位素地球化技術(shù)

同位素地球化技術(shù)一般是用于礦山地質(zhì)同位素復雜的狀況中，該技術(shù)有利于快速獲取地質(zhì)各個階段的歷史情況信息，再基于地質(zhì)體系中的共存物同位素分餾的大小情況，將地質(zhì)共存物的同位素平衡溫度進一步計算出來，一系列過程中，同位素之間都應當保證相互平衡，尤其是使用共存物同位素來計算獲得地質(zhì)溫度后，更要加強檢查其平衡狀態(tài)，確保其數(shù)據(jù)具有準確性和可靠性[4]。

3.2 遙感技術(shù)

礦山找礦技術(shù)中，遙感技術(shù)是十分常見的運用技術(shù)，該技術(shù)主要用作地圖的繪制，地圖還要與地質(zhì)圖形成配套，共同組建成投影坐標系統(tǒng)，兩者之間存在對應關(guān)系，便于協(xié)助專業(yè)技術(shù)人員掌握地質(zhì)狀況。遙感技術(shù)的具體找礦功能包括以下幾點：①對報告信息進行提取及定制，礦產(chǎn)資源受到地質(zhì)構(gòu)造與運動的影響，往往具有不同類型，其礦床分布也是不相同的，技術(shù)人員需要依據(jù)地質(zhì)構(gòu)造的實際條件來獲取礦產(chǎn)資源相關(guān)信息，遙感技術(shù)的使用則可以對信息進行處理，其具有比值分析功能以及方向濾波功能，從信息中提取出技術(shù)人員想要的關(guān)鍵信息，再進一步統(tǒng)計、翻譯，獲得相關(guān)地質(zhì)資料、物探資料，確定礦產(chǎn)實際構(gòu)造情況。②植被波普作業(yè)，礦產(chǎn)資源類型還會受到不同類型以及不同生長期內(nèi)植物的影響，這是由于在植物進行生長時，會將土壤中的一部分金屬元素吸收，這些金屬元素的來源就是地下礦產(chǎn)，因此可以利于植被波普來分析含有金屬元素的土壤，找到深層地質(zhì)中的礦源，這也需借助遙感技術(shù)。③將礦化蝕變的信息提取，礦化蝕變主要是由于巖漿熱造成，其圍巖會與巖漿之間發(fā)生反應，生成一些新物質(zhì)，而礦區(qū)面積通常是小于圍巖蝕變的面積，這樣就能夠?qū)ΦV區(qū)進行判斷，礦化蝕變的巖石與一般巖石有著明顯不同，比如說其外觀、顏色以及結(jié)構(gòu)都有差異，基于遙感技術(shù)來判斷礦靶區(qū)和蝕變的異常區(qū)域面積[5]。

3.3 甚低頻電磁技術(shù)

經(jīng)過多年勘查技術(shù)的發(fā)展，如今各企業(yè)已經(jīng)積累了豐富的勘查與找礦經(jīng)驗，對礦山淺層資源的過度開采會導致資源短缺，所以采用深層找礦技術(shù)至關(guān)重要。與其他找礦技術(shù)相比，甚低頻電磁技術(shù)應用起來更加靈活，依靠Fraser 濾波處理數(shù)據(jù)，確定區(qū)域地質(zhì)體，了解礦區(qū)分布，分析找礦規(guī)律，判斷礦體所在位置。此外，該技術(shù)使用成本比較低，但信號源受限，會對電磁波強度造成影響，特別是日出與日落時間段最容易受影響，因此在應用甚低頻電磁技術(shù)時應加強對找礦時間的控制，在場強穩(wěn)定的時間段科學應用該技術(shù)。

3.4 金剛石繩索取芯技術(shù)

金剛石繩索取芯技術(shù)也是礦山地質(zhì)找礦方面運用的一項重要技術(shù)，該項技術(shù)顧名思義，主要是使用金剛石材料，金剛石的特征為具有較高硬度，十分適合用來鉆探作業(yè)，能夠鉆進很深的位置。當前，金剛石繩索取芯技術(shù)已經(jīng)在全世界范圍的地質(zhì)找礦項目中得到了有效運用，且技術(shù)應用后的結(jié)果較好。對于國內(nèi)來說，該項技術(shù)的引進時間頗晚，因此實踐使用時還不夠成熟，需不斷進行完善。在實際找礦過程中，應用金剛石繩索取芯技術(shù)時，通常會利用一般鉆桿將繩索穿透作為取芯鉆具先行勘探，這也會使勘查與采礦的成本提高，而使用金剛石作為鉆頭，其應用壽命也十分有限，因此整體具有成本高、效率低的特點，這也影響到該技術(shù)在國內(nèi)的推廣應用。

3.5 X 熒光技術(shù)找礦法

為了提高礦產(chǎn)資源勘查效率，有必要應用先進的找礦方法，在應用找礦技術(shù)的同時掌握技術(shù)應用要點，提高礦山找礦與開采的準確率。作為一種先進的技術(shù)，X 熒光技術(shù)使用起來比較簡單，可對礦產(chǎn)信息深入勘查，掌握其中成分與元素，以便更直觀的發(fā)現(xiàn)隱藏在深處位置的礦山資源。應用X 熒光技術(shù)時需要先取樣，再照射X 射線，礦物元素被照射到射線后可對深層礦山展開分析，為接下來的礦山勘察與找礦工作奠定基礎。X 射線光譜儀在找礦中的檢測精度比較高，使用方式簡單，技術(shù)應用時可幫助工作人員深入了解礦山地質(zhì)情況。

3.6 地質(zhì)填圖法

找礦工作中，應做好地質(zhì)情況的勘查分析，應用地質(zhì)填圖法找礦，經(jīng)過該區(qū)域地質(zhì)情況詳細勘查，繪制區(qū)域地質(zhì)圖紙，將巖土、礦產(chǎn)資源以及地層結(jié)構(gòu)的具體信息標明，綜合數(shù)據(jù)預測分析礦山資源，掌握礦山資源種類。找礦工作中使用地質(zhì)填圖法能夠更有效分析區(qū)域資源現(xiàn)狀，提高找礦效率，該技術(shù)的應用要點如下：①采用不同技術(shù)探查地質(zhì)情況，比如應用遙感技術(shù)查找資料，做好找礦前的準備工作。②探測地質(zhì)情況時，使用相應技術(shù)與數(shù)據(jù)制作礦山地質(zhì)剖面，再將礦山各個地層結(jié)構(gòu)、礦石位置、巖石性質(zhì)融入剖面圖內(nèi)。③設計填土比例，提高圖紙準確度，探查地質(zhì)情況時應了解不同種類巖石內(nèi)蘊藏的礦產(chǎn)資源，填土時盡可能還原真實情況，填土后應安排專業(yè)人員預測區(qū)域內(nèi)礦山資源，從而確定資源種類和具體位置。

4 結(jié)語

總而言之，礦山地質(zhì)勘查工作中，應科學掌握區(qū)域地質(zhì)情況與成礦規(guī)律，以實際情況為前提條件，遵循相應的地質(zhì)勘查原則，融合地質(zhì)勘查與找礦技術(shù)，保護自然環(huán)境，經(jīng)過合理的開采推動社會經(jīng)濟的發(fā)展。與此同時，聯(lián)合應用同位素地球化技術(shù)、遙感技術(shù)、甚低頻電磁技術(shù)、X 熒光技術(shù)找礦法，突出不同技術(shù)的應用優(yōu)勢，從而提高找礦工作效率。