新技術(shù)在礦山地質(zhì)勘探中應用及發(fā)展趨勢

潘紅波

礦山地質(zhì)勘探是礦山開采的關(guān)鍵，尤其是我國幅員遼闊，地質(zhì)條件極為復雜，必須對礦山的地質(zhì)條件做到足夠的了解，才能夠保證礦山開采的順利進行。但在實際的礦山地質(zhì)勘探工作中，會受到經(jīng)濟、地域、技術(shù)等情況的限制，導致礦山地質(zhì)勘探不夠充分，需要加強對新技術(shù)的了解和應用，不斷提高礦山地質(zhì)勘探水平，并隨著新技術(shù)的發(fā)展趨勢，提高礦山地質(zhì)勘探的質(zhì)量和效率。

1 礦山地質(zhì)勘探概述

1.1 礦山地質(zhì)勘探的主要內(nèi)容

礦山地質(zhì)勘探主要包含了制定開采計劃和管理礦山能源存儲兩個方面內(nèi)容，都需要對礦山進行全面、深入和準確的探測，掌握詳細的礦山地質(zhì)和水文等條件，通過掌握的數(shù)據(jù)信息可以為后續(xù)的其他工作提供所需資料，保障礦山開采的安全和可持續(xù)性發(fā)展。關(guān)鍵是對礦山區(qū)域內(nèi)礦石的物理性能和礦區(qū)巖石結(jié)構(gòu)等部分做到足夠了解，對礦區(qū)儲備量和貧化程度做好管理，最大程度避免勘探不足造成的安全事故。所以再進行礦山地質(zhì)勘探時，需要根據(jù)礦山的實際情況，采用相應的勘探技術(shù)手段，保證每一項勘探數(shù)據(jù)的準確，還要將所有勘探數(shù)據(jù)進行綜合對比分析，了解礦山資源的區(qū)域分布情況，指導礦山開采和管理工作的有序進行。

1.2 礦山地質(zhì)勘探技術(shù)的應用現(xiàn)狀

我國的礦山地質(zhì)勘探技術(shù)方法較多，以鉆探的應用范圍最為廣泛。但礦山地質(zhì)勘探必須做到足夠的充分和詳細，需要針對實際的礦山情況，采取適當?shù)目碧郊夹g(shù)，掌握準確的地質(zhì)情況，作為礦山開采的重要參考數(shù)據(jù)。而當前的礦山地質(zhì)勘探技術(shù)應用中還存在部分問題，導致勘探質(zhì)量和效率無法保證，可以通過對勘探技術(shù)的完善和創(chuàng)新等方式，提高勘探技術(shù)的水平。

當前的礦山地質(zhì)勘探技術(shù)應用問題最多見的就是缺乏針對礦山巖土性質(zhì)基礎的區(qū)域性劃分，導致礦山地質(zhì)勘探技術(shù)應用的針對性和適應性不足，從而影響到勘探技術(shù)的應用效果。其次是巖土的取樣研究較為片面，無法充分反映出復雜性的巖土結(jié)構(gòu)特點，尤其是風化巖、殘積土和粗顆粒土等成分在結(jié)構(gòu)中的作用無法得到明確。一旦在大范圍的研究試驗中缺乏全面的數(shù)據(jù)支持，將直接導致數(shù)據(jù)分析結(jié)果出現(xiàn)較大偏差，無法為礦山地質(zhì)勘探和開采提供參考價值。

還有在人才方面，我國對礦山地質(zhì)勘探人才體系的重視度不足，沒有形成完整的教育體系，導致人才力量供應不足，人才的發(fā)展路線也不夠明確，缺乏對人才的吸引能力和培養(yǎng)能力，難以打造高質(zhì)量的人才隊伍，不利于礦山地質(zhì)勘探的長期和良性的發(fā)展。部分礦山地質(zhì)勘探人員并不具備勘查技術(shù)的理論知識和應用的實踐經(jīng)驗基礎，對于勘探資料和數(shù)據(jù)的整理分析也無法做到足夠全面和深入，當?shù)V山地質(zhì)勘探面對復雜程度和困難程度較高的情況時，難以得到及時有效的處理，會延緩礦山地質(zhì)勘探工作的進展，無法完成礦山的地質(zhì)勘探的任務目標。

1.3 礦山地質(zhì)勘探含義和技術(shù)方法

礦山地質(zhì)勘探需要采取各種技術(shù)方法，對礦山的地質(zhì)環(huán)境進行全面的勘探，為礦山開采提供科學依據(jù)。在進行礦山地質(zhì)勘探時，需要做好持力層的選擇，并保證持力層地基承載力的良好狀態(tài)，有助于地基類型的明確，可以深入進行計算機基礎參數(shù)的調(diào)查研究。礦山地質(zhì)勘探以挖掘具有較高工業(yè)意義的礦產(chǎn)作為任務目標，需要結(jié)合多種礦山地質(zhì)勘查技術(shù)方法，對礦產(chǎn)的質(zhì)量和標準等情況進行了解，還要對礦山建設設計所需的地質(zhì)資料和礦產(chǎn)儲量等信息進行收集，保證地層、礦產(chǎn)、構(gòu)造和水文等地質(zhì)勘探的準確。通常以鉆探、槽探和地球物理等地質(zhì)勘探技術(shù)方法為主，能夠通過人工和機械結(jié)合的方式，從不同的角度對礦山地質(zhì)情況進行探查。其中應用最為廣泛的是鉆探技術(shù)方法，能夠通過鉆孔的方式掌握更深層的地質(zhì)情況，對地表下地層的鑒別和劃分都更為準確。

1.4 礦山地質(zhì)勘探技術(shù)的應用準則

（1）符合客觀規(guī)律

礦山地質(zhì)勘探會受到地質(zhì)條件和環(huán)境條件等情況的影響，導致復雜度和難度較高，必須要綜合勘探區(qū)域的實際情況，并根據(jù)我國的經(jīng)濟和社會發(fā)展需求進行，對勘探的各個環(huán)節(jié)目標和內(nèi)容進行調(diào)整，才能夠保證礦山地質(zhì)勘探的合理性和有效性，避免其他因素對礦山地質(zhì)勘探的不良影響。

（2）拓寬技術(shù)領(lǐng)域

礦山地質(zhì)勘探具有較強的專業(yè)性和技術(shù)性，必須對專業(yè)水平和技術(shù)水平進行嚴格要求，確保每一項勘探工作的確切落實。在此基礎之上，還需要不斷增加勘探工作的廣度和深度，與我國當前的經(jīng)濟和社會需求發(fā)展相適應，滿足越來越高的勘探要求，可以對礦山地質(zhì)勘探的范圍和服務領(lǐng)域進行擴大，發(fā)揮出更多樣化的作用。

（3）融合高新技術(shù)

礦山地質(zhì)勘探的質(zhì)量和效率對后續(xù)礦山開采等工作的影響較大，可以將高效的現(xiàn)代化新興技術(shù)融入到礦山地質(zhì)勘探中，充分利用高新技術(shù)的先進性優(yōu)勢，對礦山地質(zhì)勘探進行現(xiàn)代化、信息化和智能化的優(yōu)化，構(gòu)建更加符合當前時代發(fā)展的礦山地質(zhì)勘探體系，能夠較大程度提高礦山地質(zhì)勘探的質(zhì)量和效率。

1.5 礦山地質(zhì)勘探技術(shù)的重要性

礦山地質(zhì)條件往往較為復雜，尤其會受到不同地質(zhì)環(huán)境和氣候環(huán)境等因素的影響，存在著較大的差異化特征。如果對礦山的地質(zhì)情況不夠了解，將對礦山的礦產(chǎn)和地質(zhì)結(jié)構(gòu)分布情況產(chǎn)生錯誤認知，一旦進入開采階段將增加不必要的人力和物力投入，甚至引發(fā)安全事故。礦山地質(zhì)勘探技術(shù)可以通過科學的技術(shù)手段，對礦山地質(zhì)情況進行深入探查，掌握準確的礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)信息，便于后續(xù)礦山開采或管理等工作的開展。

2 新技術(shù)在礦山地質(zhì)勘探中的應用

2.1 GIS 技術(shù)

礦山地質(zhì)勘探需要深入到復雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)當中，掌握各個地層的構(gòu)造情況，需要對大量的勘探數(shù)據(jù)進行分析和總結(jié)。GIS技術(shù)將地理空間作為技術(shù)基礎，可以將收集的數(shù)據(jù)信息建立成地理模型，通過直觀的視覺化系統(tǒng)將大量數(shù)據(jù)和圖形進行結(jié)合，既能夠科學保存和計算大量的探勘數(shù)據(jù)信息，還能夠進行更直觀的展示，有利于礦山地質(zhì)勘探工作的有序進行，還有利于礦山地質(zhì)勘探及其他工作的分析與決策的制定。

2.2 地球物理技術(shù)

地球物理技術(shù)的應用歷史較早，能夠通過定量物理的方式，對地球內(nèi)部的礦藏資源進行準確的分析，在礦山地質(zhì)勘探中的應用極為廣泛，積累了大量的技術(shù)應用經(jīng)驗?？梢岳玫厍蛭锢砑夹g(shù)對礦山每層地質(zhì)條件進行評價，并對工作面地質(zhì)條件進行綜合分析預測，還可以對礦山開采進行動態(tài)監(jiān)管。

2.3 射線勘探技術(shù)

射線勘探技術(shù)的主要原理在于地殼內(nèi)有著天然的放射線元素，可以根據(jù)射線在不同巖石等物體的不同反射情況，進行科學的分析和判斷，通過射線儀器準確掌握地下水文和地下層斷層等情況。射線勘探技術(shù)具有較高的應用效率，能夠縮短礦山地質(zhì)勘探的時間，應用也較為便捷。

2.4 遙感技術(shù)

遙感技術(shù)可以對復雜的礦山地質(zhì)情況進行清晰的全面分析，尤其是在巖層分布復雜的情況下，傳統(tǒng)礦山地質(zhì)勘探技術(shù)只能對某區(qū)域的具體數(shù)據(jù)進行分析，實際的礦層分布情況還需要由技術(shù)人員結(jié)合數(shù)據(jù)和地理等信息進行模糊推斷，效率和準確性都較低。遙感技術(shù)以電磁波理論為技術(shù)基礎，可以通過紅外線和可見光等情況，對較大范圍內(nèi)的礦層分布進行遙感測驗。再與計算機系統(tǒng)進行結(jié)合，對測驗數(shù)據(jù)進行快速的整理和分析，形成清晰的遙感圖像，將礦層的具體分布展示在圖像中，能夠?qū)罄m(xù)的礦山開采工作進行精確的指導。

2.5 地面地震勘探技術(shù)

地面地震勘探技術(shù)需要人為模擬地震的情況，基于傳播介質(zhì)和密度差異等分析理論，通過觀測地震向下傳播的整個過程，分析地震波的傳播規(guī)律。我國的地面地震勘探技術(shù)成熟度較高，能夠掌握石油或煤炭等地震波波形的傳播規(guī)律，從平面和立體兩個角度對礦層分布進行判斷，還能夠掌握斷層分布和最大傾斜角分布等情況，能夠達到較高分辨率的效果，為分析巖層結(jié)構(gòu)和礦層結(jié)構(gòu)等信息提供準確的勘探依據(jù)。

2.6 地質(zhì)雷達和重磁電技術(shù)

地質(zhì)雷達和重磁電技術(shù)在斷裂和沉積盆地等區(qū)域更適合應用，能夠達到更好的勘探效果。主要在于地質(zhì)雷達和重磁電技術(shù)可以通過重力及磁力對勘探區(qū)域內(nèi)的局部構(gòu)造信息進行準確勘探，還可以提供區(qū)域內(nèi)地勢走向和構(gòu)造范圍等詳細信息，有利于對勘探區(qū)域的整體了解和分析。當勘探區(qū)域存在巖溶發(fā)育地帶等特殊地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境時，也需要采用地質(zhì)雷達和重磁電技術(shù)進行勘探。

2.7 測井勘探技術(shù)

測井勘探技術(shù)可以針對礦層的具體性質(zhì)、質(zhì)量、高度和厚度等信息進行采集，還可以對礦層中的泥沙和炭灰水等情況進行測定，能夠為礦山開采提供全面的數(shù)據(jù)參考，保證礦山開采的安全性。測井勘探技術(shù)需要與氣測井或水文測井等設施進行結(jié)合，分析核、電和聲等物理參數(shù)掌握礦山地質(zhì)情況，可以達到較深的勘測深度。

2.8 瞬變電磁技術(shù)

瞬變電磁技術(shù)的應用在水文地質(zhì)勘探中更為常見，主要在于瞬變電磁技術(shù)可以通過水文地質(zhì)勘探地表鋪設線框的方式，在線框中輸入躍階電流，在突然斷開回線電流的情況下，線框下部空間將產(chǎn)生感應場，保存電流產(chǎn)生時的磁場。感應場還會在時間推移的作用下，進行持續(xù)的向下傳播和擴散，感應場能量將在這個過程中不斷衰減，可以掌握由淺至深的地理結(jié)構(gòu)變化，最終將感應場的能量變化進行總結(jié)分析，能夠反映出實際的水文地質(zhì)情況。

2.9 VIF 技術(shù)

VIF 技術(shù)能夠達到比電磁技術(shù)更高的效率和更好的效果，技術(shù)應用的成本也較低。其技術(shù)原理在于對電磁場的充分利用，達到14-24kHz 的發(fā)射頻率，可以快速實現(xiàn)尋找礦區(qū)的目標。還有極高的便利性和特異性優(yōu)勢，更易于攜帶，可以在任何地方接收到至少一個VIF 電臺信號，更適合在環(huán)境復雜的礦山地質(zhì)勘探中進行應用。VIF技術(shù)的應用可以有效解決勘探工作中范圍小和準確性低的問題，能夠掌握更多的礦山地質(zhì)情況，通過對獲取的數(shù)據(jù)信息進行整理分析，掌握到的礦區(qū)位置和分布精確程度也更高。所以VIF 技術(shù)在其他國家得到了大量應用，不同國家的發(fā)射頻率和額定功率都不相同，比如日本的發(fā)射頻率為17.3kHz、額定功率為400，英國的發(fā)射頻率為15.9kHz、額定功率為480。

2.10 GPS 技術(shù)

GPS 自誕生以來就在多個行業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛應用，尤其是在生產(chǎn)和生活領(lǐng)域中，通過技術(shù)優(yōu)勢解決了大量的生產(chǎn)和生活難題。GPS 技術(shù)可以提供準確的三維定位坐標，尤其是在礦山地質(zhì)勘探工作中，能夠掌握準確的礦區(qū)位置，提高礦山地質(zhì)勘探的地下礦物定位能力，并對礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征進行深入分析，掌握地下礦物的具體成分，所以GPS 技術(shù)的應用較大程度的促進了礦山地質(zhì)勘探效率和精確性的提高。

3 礦山地質(zhì)勘探技術(shù)發(fā)展趨勢

礦山地質(zhì)勘探技術(shù)隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展推陳出新，并隨著技術(shù)的長期應用對技術(shù)問題進行不斷改善，可以使技術(shù)水平不斷提高。尤其是在物探儀器方面，儀器的精確度、靈敏度和分辨率等性能越來越高，并不斷融入更多的遠程實施控制和數(shù)據(jù)分析處理等技術(shù)，實現(xiàn)更多儀器性能作用。未來還將大量融入信息化、自動化和智能化等技術(shù)，使礦山地質(zhì)勘探技術(shù)得到質(zhì)的飛躍。

3.1 礦山井下勘探技術(shù)

傳統(tǒng)的礦山地質(zhì)勘探技術(shù)難以對小型斷層褶曲情況進行準確的勘探，尤其是地面勘探會大大限制勘探技術(shù)的發(fā)揮，需要針對這種情況開發(fā)更具針對性的勘探技術(shù)，才能夠達到理想的勘探效果。經(jīng)過國內(nèi)外專業(yè)研究和應用實踐發(fā)現(xiàn)，井下勘探技術(shù)的效果較好，可以通過物探或礦層鉆探等方法，掌握礦山的地質(zhì)情況。在20 世紀初，國外研究學者經(jīng)過深入理論分析，發(fā)現(xiàn)整個礦層的密度在中間礦層區(qū)域最低，能夠形成一個低速槽，針對這種情況研發(fā)了槽波地震勘探技術(shù)，可以在井下進行高精確度的探勘工作。之后隨著探地雷達技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了精確度更高的勘探雷達系統(tǒng)，可以更準確的對礦層情況進行勘探，明確斷層和裂隙的具體定位。

3.2 水平鉆進技術(shù)

國外的采礦技術(shù)研究起步較早，對水平鉆進技術(shù)的重視程度較高，可以采用水平鉆進技術(shù)進行礦層水平方向的鉆進，并通過隨鉆測斜技術(shù)的輔助提高水平鉆進技術(shù)的質(zhì)量和效率。我國對水平鉆進技術(shù)的研究力度也在持續(xù)增加，推動了水平鉆進技術(shù)的廣泛應用和水平提高，可以在多種礦山地質(zhì)情況下開展勘探工作，在井下勘探和地面勘探都能夠發(fā)揮出較好的技術(shù)作用。

3.3 多手段綜合勘探

隨著礦山地質(zhì)勘探技術(shù)的不斷發(fā)展，多種技術(shù)手段綜合勘探的應用越來越常見，可以充分利用不同技術(shù)手段的優(yōu)勢，保證勘探的順利進行。比如在進行礦區(qū)選址時，可以采用鉆孔的方式對巖層的實際情況進行分析，掌握巖層的強度和滲透率等數(shù)據(jù)。多手段綜合勘探需要根據(jù)實際的礦山地質(zhì)情況，選擇適當?shù)募夹g(shù)手段進行應用，可以靈活和精確的掌握各項勘探數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)誤差等問題的發(fā)生，所以多手段綜合勘探將成為未來勘探技術(shù)的主要發(fā)展方向。

3.4 動態(tài)地質(zhì)勘探技術(shù)

傳統(tǒng)的礦山地質(zhì)勘探技術(shù)掌握的數(shù)據(jù)信息都為靜態(tài)數(shù)據(jù)，只能反映出礦山在靜態(tài)條件下的地質(zhì)情況。但在進入礦山階段后，會受到動力地質(zhì)的影響，使礦山地質(zhì)情況產(chǎn)生動態(tài)性的變化，如果不能做到全面掌握和科學分析，將產(chǎn)生較大的安全風險。所以需要采用動態(tài)地質(zhì)勘探技術(shù)，充分掌握和分析礦山地質(zhì)的動態(tài)特征，保障礦山開采的順利進行。需要在開采過程中進行不同連續(xù)點位的多次勘探，可以掌握實時的動態(tài)數(shù)據(jù)，并記錄應力和物性的變化數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的分析能夠了解礦山整體的動態(tài)地質(zhì)變化情況，對開采活動進行適當?shù)恼{(diào)整。

3.5 引入高新科學技術(shù)

當前的高新科學技術(shù)發(fā)展極為活躍，礦山地質(zhì)勘探技術(shù)也在不斷融入新的技術(shù)理念和方法。比如與信息技術(shù)的結(jié)合，使勘探技術(shù)大量應用計算機軟件，極大程度的提高了勘探工作的準確率和效率。還能夠?qū)崿F(xiàn)遠程的勘探控制，擴大了探勘的范圍和深度，使勘探技術(shù)的適用性更強。計算機的處理能力也遠遠高于人工處理，既可以保證數(shù)據(jù)處理分析的準確，又可以提高數(shù)據(jù)處理分析的速度，并減少了在人工方面的投入。所以未來還需要不斷引入高新科學技術(shù)，使礦山地質(zhì)勘探技術(shù)不斷強化，滿足越來越高的勘探需求。

4 新技術(shù)在礦山地質(zhì)勘探中需要解決的問題

4.1 環(huán)境污染

部分礦山地質(zhì)勘探技術(shù)會對地質(zhì)條件造成一定程度的破壞，對周邊環(huán)境的影響較大，需要對技術(shù)的應用進行一定范圍的防護，可以有效控制對環(huán)境的影響程度。但部分礦山地質(zhì)勘探技術(shù)人員存在違規(guī)操作等問題，對地質(zhì)條件和周圍環(huán)境的破壞難以防范，容易產(chǎn)生較為嚴重的破壞，包括土地塌陷、水土流失、耕地破壞、水源污染等。在新技術(shù)應用和發(fā)展的過程中，需要從技術(shù)層面解決傳統(tǒng)技術(shù)產(chǎn)生的環(huán)境污染問題，對礦山區(qū)域的綜合情況進行科學分析，根據(jù)分析結(jié)果制定科學的勘探方案。還可以從加強技術(shù)人員的培訓和管理方面著手，避免人為的環(huán)境污染問題。

4.2 礦井水防治

我國的礦產(chǎn)資源極為豐富，但部分區(qū)域除了大量的礦產(chǎn)資源以外，還有著大量的地下水資源分布，加劇了礦山地質(zhì)勘探和后續(xù)開采等工作的難度，如果無法做好礦井水防治，將導致較高的礦井內(nèi)溢水量，存在極大的事故隱患。我國對礦井水的防治極為重視，但主要集中在淺層礦井水治理，對深層礦井的溢水情況難以進行有效處理。且不同礦山的水文地質(zhì)條件差異性較大，在復雜的環(huán)境下更無法做到針對性的防治。在新技術(shù)應用和發(fā)展的過程中，可以加強對礦山水文地質(zhì)條件的勘探，掌握準確的勘探數(shù)據(jù)，對礦山地質(zhì)情況進行全面的科學分析，能夠針對實際的水文地質(zhì)條件制定有效的礦井水防治計劃。并積累不同水文地質(zhì)條件的礦井水防治經(jīng)驗，加強對礦井水防治的能力。

5 結(jié)語

我國的礦山地質(zhì)勘探技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展，通過與新技術(shù)的不斷融合，促進了礦山地質(zhì)勘探質(zhì)量和效率的不斷提高，能夠與當前的經(jīng)濟發(fā)展和社會建設相適應，確保達到礦山地質(zhì)勘探的任務目標。并通過新技術(shù)的應用掌握更加詳細和準確的礦山地質(zhì)情況，為后續(xù)的礦山開采等工作提供完善的勘探依據(jù)，有利于礦產(chǎn)資源的充分利用，促進礦產(chǎn)行業(yè)的整體發(fā)展。