礦山地質(zhì)調(diào)查與勘探技術(shù)的發(fā)展趨勢

＊王 廷

（陽泉新宇巖土工程有限責(zé)任公司 山西 045000）

隨著礦產(chǎn)資源的逐漸枯竭和礦床深層開發(fā)的需求增加，礦山地質(zhì)調(diào)查與勘探技術(shù)正面臨著更高要求。傳統(tǒng)技術(shù)在效率和精準度上存在一定限制，因此引入現(xiàn)代化技術(shù)成為提升礦山勘探效能的關(guān)鍵。本文將對傳統(tǒng)與現(xiàn)代礦山地質(zhì)調(diào)查與勘探技術(shù)進行對比，并探討未來的發(fā)展趨勢，以期為礦業(yè)領(lǐng)域提供更為科學(xué)、高效的勘探方案。

1.傳統(tǒng)礦山地質(zhì)調(diào)查與勘探技術(shù)

（1）地質(zhì)調(diào)查方法。地質(zhì)調(diào)查是在礦山區(qū)域內(nèi)對地質(zhì)信息進行系統(tǒng)收集、整理和研究的過程，為后續(xù)的勘探工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。地質(zhì)調(diào)查通過對地表形態(tài)的詳細觀察，可以了解礦山區(qū)域的地貌特征、河流分布、山脈走向等信息，有助于揭示地下潛在的礦產(chǎn)資源分布規(guī)律。通過野外實地觀察和取樣，對礦區(qū)內(nèi)的巖石類型、巖性、巖層傾角等進行詳細記錄。有助于理解礦區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和巖層分布，為后續(xù)的勘探工作提供基礎(chǔ)。通過采集礦區(qū)內(nèi)土壤、水體、植被等樣品，進行化學(xué)分析，尋找礦床產(chǎn)狀異常，探測潛在的礦化體，對于確定礦床類型和有利地質(zhì)背景具有重要意義。

地球物理勘探通過地震、電磁、重力、磁力等物理方法，獲取地下結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的信息，以識別潛在的礦產(chǎn)資源。地球物理勘探技術(shù)在深部礦床勘探中有著重要的應(yīng)用價值，可以突破地表限制，提供更深層次的地質(zhì)信息。礦床勘查是在前期調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過具體的礦床開發(fā)與探礦工作，驗證前期推測的礦床存在及其規(guī)模，包括礦床的鉆探、采樣、化驗等多個環(huán)節(jié)為最終的礦產(chǎn)資源開發(fā)提供可靠的數(shù)據(jù)。

（2）勘探技術(shù)。在礦山地質(zhì)調(diào)查與勘探中，勘探技術(shù)有助于精確定位礦床位置、評估礦藏規(guī)模和性質(zhì)。傳統(tǒng)的礦山勘探技術(shù)包括地球物理勘探、地球化學(xué)勘探、地質(zhì)鉆探等。地球物理勘探包括地震勘探、電磁勘探、重力勘探和磁力勘探等。地震勘探通過觀測地震波在地下傳播的速度和反射情況，推斷地層結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。電磁勘探則通過測量地下電磁場的變化，尋找礦產(chǎn)的電性異常。重力勘探和磁力勘探則通過測定地表重力和磁場的變化揭示地下密度和磁性的分布。

地球化學(xué)勘探是通過采集地表和地下樣品，進行化學(xué)分析尋找礦床附近的化學(xué)異常，包括土壤化學(xué)勘探、水體化學(xué)勘探和植被化學(xué)勘探等。地球化學(xué)勘探可以迅速發(fā)現(xiàn)礦床附近的異常元素，幫助確定潛在的礦化體位置。地質(zhì)鉆探通過取得巖心樣品，分析巖石的結(jié)構(gòu)、組成和性質(zhì)，巖心樣品提供了最直接的地質(zhì)信息，有助于準確了解地下礦床的特征。常見的地質(zhì)鉆探方法包括巖芯鉆探、旋轉(zhuǎn)鉆探和鉆孔取樣等。

2.現(xiàn)代礦山地質(zhì)調(diào)查與勘探技術(shù)

（1）遙感技術(shù)在地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用?，F(xiàn)代礦山地質(zhì)調(diào)查與勘探技術(shù)中，遙感技術(shù)的應(yīng)用在不斷拓展成為礦業(yè)領(lǐng)域中一種強大而高效的工具。遙感技術(shù)通過獲取地表和地下的高分辨率影像，能夠提供全球范圍內(nèi)的大量地質(zhì)信息。遙感技術(shù)通過衛(wèi)星、飛機或無人機獲取的高分辨率影像可以用于地表地貌的詳細研究。這些影像不僅覆蓋范圍廣泛，而且可以實現(xiàn)多時相、多角度的觀測，提供全面而連續(xù)的地表信息，通過對地表地貌的分析可以更好地理解地質(zhì)構(gòu)造、斷層帶和構(gòu)造地貌等特征，為找尋礦床提供線索。

各類遙感傳感器可以捕捉地表的反射光譜信息從而檢測礦化體對光譜的響應(yīng)，這種光譜信息包括可見光、紅外線和熱紅外等，可用于識別礦化體的類型和分布。不同礦化體在光譜上有獨有的特征，通過對其特征的分析，可以實現(xiàn)對礦產(chǎn)資源的高效探測。礦山活動可能對周邊環(huán)境造成影響，通過遙感技術(shù)可以監(jiān)測土地利用變化、水質(zhì)變化及植被覆蓋情況，為環(huán)境保護和可持續(xù)開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。遙感技術(shù)還可以結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS）進行空間分析，進一步提高地質(zhì)信息的整合和分析效率。通過GIS技術(shù)可以將遙感影像與地質(zhì)地圖、地球物理數(shù)據(jù)等進行集成，形成多層次的地學(xué)信息系統(tǒng)為礦山地質(zhì)調(diào)查提供更全面、多維度的數(shù)據(jù)支持。

（2）先進的地球物理勘探方法。先進的地球物理勘探方法在現(xiàn)代礦山地質(zhì)調(diào)查與勘探中扮演著關(guān)鍵角色，通過引入高科技手段提高勘探效率和準確性。磁電法通過測量地下巖石的電性差異探測礦化體和構(gòu)造異常，感應(yīng)電磁法則通過感應(yīng)電磁場對地下電導(dǎo)體的響應(yīng)可以檢測礦化體和儲層。

地震電阻率法是一種結(jié)合地震和電阻率測量的綜合地球物理勘探方法，通過測量地下巖石對地震波的傳播速度和電阻率的變化，可揭示地下構(gòu)造和礦體分布。地震電阻率法在地下水、礦床等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用能夠提供地下結(jié)構(gòu)和礦體性質(zhì)的詳細信息。核磁共振（NMR）技術(shù)通過測量巖石中核磁共振信號的特征，可以獲得關(guān)于巖石孔隙度、流體含量等信息。這有助于評估地下水資源、識別礦體和判斷巖石的物性。

（3）激光掃描與測繪技術(shù)。激光掃描又稱為激光雷達技術(shù)，利用激光束照射地表并記錄反射光時間，通過計算光的傳播時間來獲取地表點的坐標信息。這種技術(shù)具有高精度和高分辨率能夠?qū)崿F(xiàn)對地形、地貌、建筑物等物體的三維準確測量。對礦山地質(zhì)調(diào)查中激光掃描技術(shù)可以快速獲取礦山地表的數(shù)字高程模型（DEM）和數(shù)字地面模型（DSM），為地質(zhì)特征的分析提供了高精度的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。地下礦體的空間結(jié)構(gòu)往往非常復(fù)雜，傳統(tǒng)的勘探手段難以準確獲取地下空間的三維信息，激光掃描技術(shù)可以通過地表孔徑或井口進行掃描，實現(xiàn)對地下礦體的高精度三維測繪，為礦床的精準勘探和資源評估提供了有力的支持。

激光掃描技術(shù)在礦山工程中的應(yīng)用十分廣泛。例如，可以用于礦井和巷道的測繪，監(jiān)測巖體的變形和裂隙情況提高礦山工程的安全性。激光掃描還能用于礦區(qū)內(nèi)設(shè)備、設(shè)施的快速建模，為工程設(shè)計和規(guī)劃提供精準的空間數(shù)據(jù)。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）等測繪技術(shù)結(jié)合激光掃描能夠?qū)崿F(xiàn)對地表和地下空間的高效快速測繪。這種綜合應(yīng)用提高了勘探數(shù)據(jù)的準確性和時效性。

3.礦山地質(zhì)勘探技術(shù)發(fā)展趨勢

（1）礦山井下勘探技術(shù)。礦山地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展趨勢中礦山井下勘探技術(shù)占據(jù)著重要位置，可以通過創(chuàng)新技術(shù)手段提高勘探效率、準確性，并降低勘探成本。

隨著礦床深度的增加和傳統(tǒng)地表勘探的限制，礦山井下勘探技術(shù)成為深部礦床勘探的有效手段，井下地震勘探通過在礦井內(nèi)部設(shè)地震傳感器，可以更準確地獲取地下巖石結(jié)構(gòu)的信息。這種方法不僅可以實現(xiàn)對深層地質(zhì)結(jié)構(gòu)的高分辨率測量，還可以避免地表環(huán)境對勘探信號的干擾，提高勘探的靈敏度和準確性。在礦山井下勘探中，地球物理方法如地震、電磁、重力和磁力勘探，可以通過在井下進行測量克服地表限制，獲取更深層次的地質(zhì)信息，對于深埋礦床的勘探尤為重要，有助于提高勘探的全面性和深度。

通過在礦井巷道內(nèi)使用激光掃描儀器可以實現(xiàn)對井下空間的高精度三維測繪，有助于了解井下地質(zhì)構(gòu)造、斷層帶的分布情況為井下勘探提供更詳細的地質(zhì)信息。礦山井下勘探技術(shù)中，無人機技術(shù)的應(yīng)用也逐漸成為發(fā)展趨勢，通過在井下巷道內(nèi)使用無人機可以實現(xiàn)對礦體、巷道結(jié)構(gòu)等高效監(jiān)測和勘探。無人機搭載各種傳感器可以獲取高分辨率的圖像和數(shù)據(jù)為井下地質(zhì)狀況的評估提供全新的途徑[1]。

（2）水平鉆進技術(shù)。水平鉆進技術(shù)是一種在地下形成水平或近水平孔道的高級勘探方法，側(cè)重于創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用提高深部礦床勘探、資源開發(fā)的效率和準確性。現(xiàn)代水平鉆進設(shè)備配備了先進的導(dǎo)航和測量系統(tǒng)使用慣性導(dǎo)航、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）等技術(shù)，能夠?qū)崟r監(jiān)測鉆孔的位置和方向。這確保了水平鉆進操作的精準性使得勘探的數(shù)據(jù)更加可靠。水平鉆進技術(shù)通過控制鉆頭的方向和傾角使其在地下形成水平或近水平的孔道，涉及到先進的定向鉆孔技術(shù)包括使用陀螺儀和磁力計等儀器來實時監(jiān)測并調(diào)整鉆孔的方向確保其達到預(yù)定的水平度和方向。水平鉆進設(shè)備采用自動控制技術(shù)使得整個操作過程更為智能化和高效，自動控制系統(tǒng)可以根據(jù)實時勘探需求調(diào)整鉆進參數(shù)提高勘探效率，包括控制鉆頭的旋轉(zhuǎn)速度、進給速度等關(guān)鍵參數(shù)[2]。

（3）多手段綜合勘探。多手段綜合勘探是指通過同時或依次運用多種地質(zhì)勘探方法和技術(shù)，以獲取更全面、準確的地下信息，在礦山地質(zhì)調(diào)查中被廣泛應(yīng)用，以提高勘探效果、降低勘探風(fēng)險。多手段綜合勘探中的一項核心是地球物理勘探，包括地震、電磁、重力、磁力等多種地球物理方法。通過結(jié)合這些方法，可以獲取地下巖層的物理性質(zhì)，如密度、電阻率、磁性等，進而推斷地下構(gòu)造、礦體分布等信息，地球物理勘探通過多種手段的綜合應(yīng)用彌補了單一方法的局限性，提高了勘探的全面性。綜合利用衛(wèi)星、飛機、無人機等平臺的遙感技術(shù)，獲取地表和地下的高分辨率影像，遙感技術(shù)在多手段綜合勘探中的作用主要體現(xiàn)在提供大范圍的地表信息和監(jiān)測環(huán)境變化[3]。

地球化學(xué)勘探通過采集樣品進行化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)地下礦床附近的化學(xué)異常。多手段綜合勘探中，地球化學(xué)勘探的優(yōu)勢在于它可以直接測量地下礦化體周圍的化學(xué)元素含量，從而輔助其他地質(zhì)勘探方法的數(shù)據(jù)解釋。在多手段綜合勘探中激光掃描技術(shù)可以用于獲取地表地貌、礦體形態(tài)等信息，同時也可以用于地下空間的測繪。這種技術(shù)為地質(zhì)勘探提供了高分辨率的地表和地下數(shù)據(jù)。多手段綜合勘探中，水平鉆進技術(shù)可以用于獲取礦體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。通過水平鉆進，可以直接穿越礦體，獲得更為詳細的地下信息為其他勘探手段提供補充和驗證[4]。

（4）動態(tài)地質(zhì)勘探技術(shù)。動態(tài)地質(zhì)勘探技術(shù)是指通過監(jiān)測和分析地下動態(tài)過程中的地質(zhì)變化，以獲取更準確、實時的地質(zhì)信息。微震監(jiān)測是一種通過檢測微小地震信號來監(jiān)測地下巖石變化的技術(shù)，在礦山地質(zhì)勘探中微震監(jiān)測被廣泛應(yīng)用于礦體變形、巖層斷裂和構(gòu)造變化等方面，微震事件的發(fā)生和變化能夠提供關(guān)于地下巖體穩(wěn)定性和構(gòu)造狀況的實時信息有助于預(yù)測潛在地質(zhì)風(fēng)險。動態(tài)地質(zhì)勘探中應(yīng)力監(jiān)測技術(shù)用于測量地下巖體的應(yīng)力狀態(tài)，通過在井下或地表安裝應(yīng)力傳感器，實時監(jiān)測地層的應(yīng)力變化，有助于了解地下應(yīng)力分布、斷層活動情況為地質(zhì)調(diào)查提供了有關(guān)地下應(yīng)力場的重要數(shù)據(jù)[5]。

變形監(jiān)測技術(shù)通過使用變形傳感器實時測量地下巖體的變形情況，包括巖石的膨脹、壓縮、裂隙的形成等。通過分析這些數(shù)據(jù)可以了解地下構(gòu)造的變化，識別可能發(fā)生的地質(zhì)問題從而指導(dǎo)礦山工程的進行。通過監(jiān)測地下水位的變化可以評估地下水對礦體穩(wěn)定性的影響，預(yù)警地下水涌出等問題。地?zé)岜O(jiān)測通過測量地下巖體的溫度變化反映地下礦體的活動狀態(tài)，隨著礦體活動，產(chǎn)生的熱量也會引起地下溫度的變化，這項技術(shù)可以用于監(jiān)測地下礦體的活躍性為地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測提供依據(jù)。

4.結(jié)語

礦山地質(zhì)調(diào)查與勘探技術(shù)的不斷發(fā)展推動著礦業(yè)領(lǐng)域的進步，現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用為提高礦產(chǎn)資源勘探的準確性和效率提供了新的途徑。未來，隨著礦山井下勘探技術(shù)、水平鉆進技術(shù)等的深入研究和應(yīng)用，礦山勘探將迎來更為靈活、實時的時代。多手段綜合勘探的發(fā)展將為資源勘探提供更為全面的信息支持。本文研究有助于指導(dǎo)礦業(yè)技術(shù)的發(fā)展方向，推動礦山地質(zhì)勘探技術(shù)邁向更高水平。