探礦工程中地球物理勘探技術(shù)的應(yīng)用策略

饒建平

（江西省中環(huán)巖土工程勘察院，江西 南昌 330000）

0 引言

由于礦產(chǎn)資源的需求量不斷增加，推動(dòng)了探礦行業(yè)的快速發(fā)展。鑒于礦產(chǎn)開(kāi)采面臨環(huán)境復(fù)雜，加上開(kāi)采難度相對(duì)較大，因此，要求相關(guān)人員選擇地質(zhì)勘探技術(shù)，準(zhǔn)確確認(rèn)礦產(chǎn)資源信息。傳統(tǒng)地質(zhì)勘探精度不高、效率低，和當(dāng)前開(kāi)采環(huán)境要求不符，對(duì)于勘察工作質(zhì)量造成影響，所以，在勘察階段，可以引入地球物理勘探技術(shù)，為探礦工程順利實(shí)施提供支持。

1 地球物理勘探技術(shù)及其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 技術(shù)概述

地球物理勘探就是運(yùn)用物理學(xué)、數(shù)學(xué)等領(lǐng)域?qū)W科知識(shí)，融合數(shù)據(jù)采集、分析和處理多種技術(shù)，輔以探測(cè)儀器、探測(cè)設(shè)備的綜合運(yùn)用，對(duì)于地球當(dāng)中物理場(chǎng)變化規(guī)律、分布特點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，全面分析地球介質(zhì)構(gòu)造、內(nèi)外物質(zhì)組成、演變情況，根據(jù)各類探測(cè)物變化規(guī)律，找到勘探目標(biāo)。該技術(shù)在地質(zhì)勘探當(dāng)中的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)宏觀、微觀等層面的信息勘探，宏觀方面能夠分析儲(chǔ)層礦性、地層分布、物質(zhì)構(gòu)造等信息；微觀方面能夠?qū)Φ刭|(zhì)分布、儲(chǔ)存流體、地質(zhì)模型情況詳細(xì)了解，借助勘探技術(shù)，明確地球構(gòu)造，為預(yù)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害提供真實(shí)數(shù)據(jù)[1]。

1.2 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

首先，地球物理勘探的應(yīng)用，能夠?qū)⑻降V勘探精度提高，在實(shí)踐勘探過(guò)程，相關(guān)人員利用先進(jìn)的儀器設(shè)備分析地質(zhì)信息，獲取地質(zhì)數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，勘探人員還可以選擇人工智能和大數(shù)據(jù)等技術(shù)輔助數(shù)據(jù)處理，將數(shù)據(jù)檢測(cè)精度不斷提高。其次，地球物理勘探的應(yīng)用效率不斷提高，因?yàn)榈刭|(zhì)勘探流程復(fù)雜，還涉及地質(zhì)構(gòu)造分析，一旦巖性不均勻，其中存在復(fù)雜多變的物質(zhì)，要獲得高度準(zhǔn)確的勘探結(jié)果，必然要對(duì)于勘察數(shù)據(jù)全面分析，在地球物理勘探的支持下，勘探人員可以利用計(jì)算機(jī)、人工智能以及大數(shù)據(jù)等技術(shù)，利用勘探儀器，精準(zhǔn)獲取地質(zhì)信息數(shù)據(jù)，通過(guò)可視化方式展示勘探結(jié)果，將探礦工程的勘測(cè)效率不斷提高。最后，地球物理勘探適合應(yīng)用于復(fù)雜地質(zhì)條件，勘探過(guò)程安全性較高。因?yàn)榈刭|(zhì)勘探需要精準(zhǔn)獲取地質(zhì)結(jié)構(gòu)信息，如果勘察方案制定合理性不足，就容易出現(xiàn)安全事故，傳統(tǒng)勘探技術(shù)應(yīng)用需要在勘探結(jié)束以后，才能了解勘測(cè)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造信息，同時(shí)，勘探階段也有可能存在潛在安全風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)此，選擇地球物理勘探，勘探人員利用掃描設(shè)備、探測(cè)設(shè)備即可獲得地質(zhì)信息數(shù)據(jù)，提前預(yù)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害，從而優(yōu)化勘探方案設(shè)計(jì)，保證人員安全的前提下，能夠獲得準(zhǔn)確的勘探結(jié)果。

2 地球物理勘探技術(shù)類型

2.1 磁法勘探

磁法勘探就是利用磁力設(shè)備勘探延時(shí)、礦物磁性差異，根據(jù)勘測(cè)結(jié)果，分析磁場(chǎng)變化信息，為資源勘探提供支持。由于磁法勘探技術(shù)應(yīng)用需要使用檢測(cè)儀器，這類儀器攜帶便利，而且成本相對(duì)較低，檢測(cè)效率能夠得到保證，特別適合有色金屬的勘探，同時(shí)，磁法勘探還可應(yīng)用于地質(zhì)研究，將磁力儀器設(shè)置在飛機(jī)上方，對(duì)于航空磁力展開(kāi)測(cè)量，確保對(duì)磁力范圍進(jìn)行大范圍掃描，降低地質(zhì)勘探事故發(fā)生概率[2]。

2.2 電法勘探

電法勘探是借助航空電法、地面電法以及直流電阻率方法完成勘探工作，直流電阻率勘探方法能夠獲得準(zhǔn)確的勘探結(jié)果，適合應(yīng)用于水文地質(zhì)等勘探工作開(kāi)展，因?yàn)榈厍蛭锢砜碧竭@項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用對(duì)于勘探區(qū)地形特點(diǎn)有明確要求，所以，勘探人員需要前期對(duì)于勘察區(qū)地形條件全面勘探。而直流極化法則適合應(yīng)用于水源查找、鐵礦和銅礦等資源勘探。還可以利用瞬變電磁法，依托設(shè)備向地下傳遞脈沖磁場(chǎng)，利用測(cè)量設(shè)備觀測(cè)數(shù)據(jù)，將電阻率計(jì)算出來(lái)，該勘探技術(shù)適合應(yīng)用于設(shè)備攜帶，勘探范圍超過(guò)500m。

2.3 地震勘探

應(yīng)用地震勘探能夠?qū)Φ貙訌椥圆芏?、波組等進(jìn)行分析，還能利用檢測(cè)設(shè)備探查電磁波信號(hào)，具體方式就是利用人工方法激發(fā)電波信號(hào)，分析地質(zhì)構(gòu)造，勘探礦產(chǎn)資源分布特征。當(dāng)前，地震勘探技術(shù)快速發(fā)展，在技術(shù)應(yīng)用階段，將高分辨率成像技術(shù)引入，建立地震模型，能夠通過(guò)立體化途徑將勘探結(jié)果呈現(xiàn)出來(lái)。

2.4 重力勘探

在探礦工程領(lǐng)域，重力勘探也屬于地球物理勘探技術(shù)類型之一，具體而言，地震勘探主要選擇勘察儀器對(duì)于礦體、地層密度之差進(jìn)行勘察，為地質(zhì)探究提供依據(jù)。該技術(shù)的應(yīng)用十分便捷，屬于礦產(chǎn)資源勘探高效方法之一，在勘探技術(shù)的運(yùn)用過(guò)程，可以對(duì)沉積盆地或者巖體巖漿多種地質(zhì)情況加以檢測(cè)，勘查和金屬相關(guān)的礦產(chǎn)資源分布情況

2.5 檢測(cè)波勘探

檢測(cè)波勘探方法有兩種：①發(fā)射法，該方法應(yīng)用頻率高，屬于較為典型的探測(cè)技術(shù)之一。技術(shù)應(yīng)用階段，通過(guò)對(duì)地震環(huán)境的模擬發(fā)射檢測(cè)波，檢測(cè)波經(jīng)過(guò)反射，便于人員分析檢測(cè)波變化特點(diǎn)，高效監(jiān)測(cè)地球信息。該方法的應(yīng)用可以輔助勘探人員獲得更為精準(zhǔn)的勘探信息，操作難度不高，因此勘探效率高。技術(shù)應(yīng)用過(guò)程，為了確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，還需要將高新技術(shù)引入其中，提高技術(shù)應(yīng)用效果。技術(shù)還可應(yīng)用于復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境當(dāng)中，對(duì)于地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測(cè)。②折射法，該方法屬于地球物理勘探常用方法，大多在爆破環(huán)節(jié)應(yīng)用此方法。爆破過(guò)程會(huì)投射出折線，相關(guān)人員對(duì)于折線傳播特征進(jìn)行分析，有效監(jiān)控地質(zhì)環(huán)境，對(duì)于地質(zhì)災(zāi)害采取精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，了解到異常地質(zhì)變化情況，讓檢測(cè)效果能夠得到保證。該方法準(zhǔn)確度也相對(duì)較高，因此有著廣泛應(yīng)用[3]。

2.6 數(shù)字化勘探

隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，探礦工程勘探技術(shù)應(yīng)用也不斷轉(zhuǎn)型，探索技術(shù)的革新應(yīng)用路徑。數(shù)字化技術(shù)就是其中之一，在探礦期間，應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，建立探礦模型，用立體化模型在其中填充地質(zhì)信息，將地質(zhì)信息整體情況反映出來(lái)，為管理人員來(lái)更為直觀感受。數(shù)字化勘察必然離不開(kāi)信息收集，在信息化技術(shù)的應(yīng)用下，能夠推動(dòng)采礦勘察的數(shù)字化建設(shè)進(jìn)程。

3 探礦工程中地球物理勘探技術(shù)應(yīng)用

3.1 金屬礦物的勘探

在探礦工程領(lǐng)域，對(duì)于金屬礦物的勘探需求相對(duì)較多，在金屬礦物的勘探方面，可以選擇此磁法勘探、電法勘探等多種技術(shù)，輔助礦物勘探工作開(kāi)展。例如：應(yīng)用電法勘探需要勘探金屬礦物過(guò)程，按照巖石、土層二者之間存在導(dǎo)電性方面的差異進(jìn)行，分析穩(wěn)定磁場(chǎng)條件之下，金屬礦物所處地層電流變化規(guī)律、特點(diǎn)，在觀察、分析以后，對(duì)于金屬礦物存儲(chǔ)量、存儲(chǔ)位置精準(zhǔn)確定，合理運(yùn)用地球物理勘探，為礦產(chǎn)開(kāi)采提供數(shù)據(jù)支撐?？蓱?yīng)用地球物理勘探這項(xiàng)技術(shù)完成金礦尋找，精準(zhǔn)區(qū)分金礦環(huán)境，對(duì)于成礦地帶進(jìn)行預(yù)測(cè)，并對(duì)礦區(qū)精準(zhǔn)定位，借助數(shù)據(jù)分析這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于金礦體進(jìn)行分析，高效率完成找礦工作，輔助金礦資源開(kāi)發(fā)。除此之外，應(yīng)用該技術(shù)才能對(duì)成礦情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，深入分析區(qū)域地質(zhì)環(huán)境，對(duì)于金礦庫(kù)存產(chǎn)量、存儲(chǔ)形態(tài)以及庫(kù)存位置詳細(xì)調(diào)查，高質(zhì)量完成找礦工作。

3.2 礦井勘探的應(yīng)用

當(dāng)前，煤礦勘探工作當(dāng)中，礦井勘探屬于關(guān)鍵環(huán)節(jié)，礦井勘探工作開(kāi)展能夠?yàn)槊旱V開(kāi)采工作奠定基礎(chǔ)，因此，在開(kāi)采過(guò)程要選擇有效地勘探技術(shù)，對(duì)于礦井信息全面勘察，及時(shí)找到礦井基礎(chǔ)設(shè)施是否存在問(wèn)題。例如：利用地震勘察法對(duì)于礦井的井巷質(zhì)量全面檢測(cè)，在巷道底板下方、兩側(cè)設(shè)置二維測(cè)線，按照頂板和底板的聲波屬性采取合理計(jì)算，確保炮點(diǎn)、偏離距和檢波點(diǎn)等位置設(shè)置準(zhǔn)確，根據(jù)地球物探方法對(duì)于井巷的地震信息全面收集，為礦井勘察基礎(chǔ)設(shè)施質(zhì)量分析提供支持[4]。

4 探礦工程地球物理勘探技術(shù)應(yīng)用注意事項(xiàng)

4.1 提前分析技術(shù)應(yīng)用可行性

地質(zhì)勘探工作的開(kāi)展需要利用地球物理勘探技術(shù)，在此期間，需要相關(guān)人員準(zhǔn)備精密儀器、設(shè)備。通常來(lái)講，勘探信息獲取有可能受到外部環(huán)境方面的影響，導(dǎo)致數(shù)據(jù)精度不高。例如：矽卡巖、火山巖本身?yè)碛休^強(qiáng)的磁性，巖體可能對(duì)勘探儀器、勘探設(shè)備使用情況造成影響，應(yīng)用該技術(shù)對(duì)于碳之間、黃鐵礦進(jìn)行激電，在此期間也會(huì)出現(xiàn)非礦異?，F(xiàn)象。同時(shí)，應(yīng)用勘探技術(shù)，如果遇到熔巖破碎帶、地形起伏強(qiáng)烈的地質(zhì)環(huán)境，影響設(shè)備采集電阻率信息，對(duì)于地質(zhì)勘察效率、質(zhì)量等保證造成影響。所以，應(yīng)用地球物理勘探這項(xiàng)技術(shù)，需要相關(guān)人員提前分析勘察區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)。

例如有色金屬礦產(chǎn)的勘探，由于這類礦產(chǎn)資源存儲(chǔ)深度大，可能位于巖層附存區(qū)，加上有色金屬的礦層薄、品位低，極有可能對(duì)實(shí)物探測(cè)效果造成影響，勘探期間需要將金屬礦物勘探可行性充分考慮其中，對(duì)于不同勘探技術(shù)靈活選用，詳細(xì)分析礦產(chǎn)資源庫(kù)賦存情況，根據(jù)不同影響因素，制定解決方案，提高資源勘探效率，保證勘探過(guò)程安全。

4.2 合理選擇勘探技術(shù)

考慮到地球物理勘探的技術(shù)種類豐富，不同技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用條件各有不同，為了保證勘探工作效率、質(zhì)量和安全性，要求勘探人員根據(jù)實(shí)際需求，選擇勘探技術(shù)。不同的地球物理勘探適合不同的探礦工作需求，只有根據(jù)地質(zhì)條件特點(diǎn)，綜合考慮才能保證技術(shù)的適用性[5]。同時(shí)，礦體、圍巖以及地質(zhì)條件都存在較大差異，地質(zhì)體、礦化體規(guī)模龐大，因此，為了保證勘探工作效率，必須要選擇合適的勘探方法。從地質(zhì)勘探實(shí)踐需求角度出發(fā)，如果勘探內(nèi)容為角巖、鐵礦以及基性巖，那么，勘探期間可以選擇磁法勘探這項(xiàng)技術(shù)，能夠最大限度確?？碧劫|(zhì)量。如果要測(cè)定內(nèi)容為硫化體，則勘探期間需要選擇電法勘探，原因是激電能夠高效探測(cè)黃鐵礦化之處巖體破碎情況。例如：探測(cè)金礦選擇電法勘探能夠直接得到金礦資源的賦存數(shù)據(jù)；針對(duì)礦產(chǎn)埋深較大的資源探測(cè)，選擇重力勘探方法；針對(duì)沉積礦床勘探，也可選擇重力勘探，精準(zhǔn)獲取巖層厚度、巖層構(gòu)造等數(shù)據(jù)信息。

4.3 合理制定勘探方案

在地球物理勘探應(yīng)用期間，為了將勘探技術(shù)優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮，保證勘探結(jié)果高度準(zhǔn)確，需要相關(guān)人員考慮對(duì)地質(zhì)勘探結(jié)果產(chǎn)生影響的主要因素，選擇合適的勘探技術(shù)，制定勘探方案，為技術(shù)順利應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。在方案制定期間，相關(guān)人員應(yīng)該明確勘探結(jié)果的影響因素，選擇有效措施，保證勘探結(jié)果應(yīng)用高度可靠。因?yàn)榈厍蛭锢砜碧缴婕岸鄬W(xué)科內(nèi)容，還涉及工程領(lǐng)域、礦產(chǎn)領(lǐng)域和地質(zhì)領(lǐng)域知識(shí)，隨著技術(shù)的發(fā)展，空間幾何領(lǐng)域技術(shù)的引入，加上高分辨率視頻處理等技術(shù)應(yīng)用，能夠精準(zhǔn)識(shí)別地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)、分布情況，能夠輔助復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)探測(cè)，確保技術(shù)方案和復(fù)雜的勘探地貌、地形相適應(yīng)。

4.4 合理使用勘探儀器

因?yàn)榈厍蛭锢砜碧降膽?yīng)用涉及的勘探技術(shù)相對(duì)較多，包括地震勘探，電法勘探、磁法勘探，檢測(cè)波勘探多種技術(shù)，技術(shù)選擇不同，應(yīng)用儀器設(shè)備也各有不同，設(shè)備質(zhì)量和精度對(duì)于勘探結(jié)果可靠性會(huì)產(chǎn)生一定影響，所以，為了保證技術(shù)應(yīng)用效果，提高勘探工作效率，需要制定完善的勘探方案，嚴(yán)格檢測(cè)勘探儀器，保證儀器質(zhì)量，在勘探工作開(kāi)展期間儀器的運(yùn)行狀態(tài)良好，防止由于儀器設(shè)備本身質(zhì)量問(wèn)題或者精度問(wèn)題，影響勘探結(jié)果的準(zhǔn)確度[6]。例如：在勘探期間，選擇高溫超導(dǎo)磁強(qiáng)計(jì)這一儀器能夠輔助磁場(chǎng)信息變化接收、監(jiān)測(cè)，在礦產(chǎn)勘測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用范圍較廣。在設(shè)備應(yīng)用階段，需要根據(jù)實(shí)際需求，對(duì)于設(shè)備型號(hào)、類型等進(jìn)行選擇，注意設(shè)備靈敏度檢測(cè)，保證其能夠達(dá)到規(guī)定要求。如果選擇電法勘探，還需要保證軟件運(yùn)行狀態(tài)良好，能夠高效率對(duì)地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)信息全面獲取，防止由于軟件故障，導(dǎo)致勘探結(jié)果精度受到影響，由此可見(jiàn)，地球物理勘探的應(yīng)用，儀器和設(shè)備質(zhì)量的保證是技術(shù)價(jià)值發(fā)揮的重要前提。

例如，電磁探礦檢波器也屬于地球物理勘探常用設(shè)備之一，設(shè)備的使用原理是利用鋼圈、芯體之間運(yùn)作，將地面震動(dòng)信息向儀器當(dāng)中傳輸，保證儀器設(shè)備之間能夠達(dá)到共振狀態(tài)，使用者可以根據(jù)顯示信息記錄諧波，采集繪制數(shù)據(jù)信息，對(duì)于地形情況進(jìn)行監(jiān)控。在此類設(shè)備的使用期間，需要注意如果線圈、磁鐵、地殼三者之間共振，當(dāng)?shù)貧み\(yùn)動(dòng)的時(shí)候，彈簧片、磁鐵之間可以達(dá)到共通效果，將振動(dòng)數(shù)據(jù)向外殼傳輸。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，地球物理勘探可廣泛應(yīng)用于探礦工程當(dāng)中，由于該技術(shù)的種類相對(duì)較多，可以根據(jù)探礦工程的探測(cè)要求，靈活選擇技術(shù)應(yīng)用形式。技術(shù)應(yīng)用不但能夠保證勘探工作進(jìn)度，而且還能提高勘探效率，保證人員安全。在探礦工程實(shí)踐應(yīng)用階段，相關(guān)人員需要分析技術(shù)應(yīng)用可行性，對(duì)于勘探技術(shù)合理選擇，綜合制定技術(shù)方案，合理選擇勘探儀器，保證勘探結(jié)果準(zhǔn)確。