淺談深部開采中地球物理勘探技術(shù)的應(yīng)用

李杰強(qiáng)

（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局七0六隊(duì)，新疆 阿勒泰 836500）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，地球物理勘探技術(shù)也獲得了極大的發(fā)展。地球物理勘探技術(shù)，是根據(jù)巖礦石及其圍巖存在不同的物性特點(diǎn)，通過先進(jìn)的儀器設(shè)備對(duì)天然和人工形成的物理場(chǎng)變化情況進(jìn)行觀察，進(jìn)而了解的地質(zhì)構(gòu)造特征，探尋礦產(chǎn)資源，應(yīng)對(duì)水文地質(zhì)工程地質(zhì)問題，開展環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要勘探手段。近年來，隨著礦產(chǎn)資源需求不斷擴(kuò)大，礦井開采逐漸向深部延展，但是在礦井開采深度不斷加深的情況下，常常遭受地質(zhì)構(gòu)造、礦井水、煤層瓦斯及頂?shù)装鍡l件等諸多因素影響，對(duì)礦井安全生產(chǎn)構(gòu)成極大威脅，為此這就需要發(fā)揮好地球物理勘探技術(shù)的作用，詳細(xì)勘察這些致災(zāi)因素，并采取有效措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)礦井的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。下文結(jié)合實(shí)踐，對(duì)深部開采中地球物理勘探技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討，以供參考[1]。

1 重力勘探

該項(xiàng)勘探技術(shù)在物理勘探技術(shù)中占據(jù)非常重要的地位，是根據(jù)處于地球表層巖礦石所存在的差異性物性特征為基礎(chǔ)，通過智能管理加速值進(jìn)行測(cè)定工作，研究勘測(cè)點(diǎn)上地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力和地球質(zhì)量引力二者之和存在的變化規(guī)律，來研究地質(zhì)構(gòu)造特征，對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行尋找的一種技術(shù)措施。伴隨科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，重力勘探技術(shù)也獲得了極大的提升，相應(yīng)的探測(cè)精度也在逐步增強(qiáng)，能夠精確地進(jìn)行測(cè)點(diǎn)定位，測(cè)高技術(shù)也獲得了很大的發(fā)展。過去在進(jìn)行重力勘探過程中，過去在進(jìn)行重力勘探過程中CH-3、TAK-3M以及瑞典諾伽重力儀發(fā)揮了非常重要的作用，但是這些儀器勘探精度相對(duì)較低。進(jìn)入80年代以后我國自主研發(fā)的重力勘探儀器，也獲得了極大的發(fā)展，測(cè)量精度水平進(jìn)一步提升。水準(zhǔn)儀，經(jīng)緯儀以及完成地形圖的定位預(yù)測(cè)高，在20世紀(jì)80年代主要是通過這些技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。90年代GPS三維定位技術(shù)獲得了很好的應(yīng)用?，F(xiàn)如今在區(qū)域構(gòu)造劃分以及掌握基底起伏特征和煤盆地圈定過程中，重力勘探技術(shù)應(yīng)用越來越普遍，能夠更好地指導(dǎo)煤田普查工作，同時(shí)，該技術(shù)對(duì)覆蓋層下沒戲分布范圍確定，勘探小斷層以及巖溶發(fā)育帶等發(fā)揮著非常重要的作用。

2 磁力勘探

磁性差異存在于巖石與礦石間，磁力勘探正是基于這些特征，對(duì)地磁場(chǎng)的變化情況進(jìn)行勘探與研究，對(duì)勘探目標(biāo)，地質(zhì)情況及性質(zhì)進(jìn)行判斷的一種先進(jìn)的地球物理勘探方法。此法勘探，如果是探測(cè)資源為目的，則在地質(zhì)填圖以及成礦遠(yuǎn)景區(qū)預(yù)測(cè)，對(duì)磁性礦體進(jìn)行尋找中發(fā)揮著重要作用。該項(xiàng)技術(shù)在我國的應(yīng)用于1936年開始，20世紀(jì)50年代，該項(xiàng)技術(shù)獲得了很大發(fā)展，磁測(cè)工作在深部地層勘探中得到了普遍應(yīng)用。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國也在此法勘探儀器研發(fā)方面獲得了重大突破，極大地推動(dòng)了磁法勘探技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，相繼生產(chǎn)出很多勘探儀器，90年代之后，該項(xiàng)技術(shù)獲得很大發(fā)展，尤其是HC-90航空氦光泵磁力儀投產(chǎn)使用，其靈敏度大大增強(qiáng)，而且工作跨度非常大。后來生產(chǎn)的HC-95地面手持式氦光泵磁力儀，靈敏度達(dá)0.05nT。特別是瞬變電磁法，是磁力勘探中的一種重要技術(shù)手段，該技術(shù)應(yīng)用是非接觸式時(shí)間域電磁法，在探測(cè)含水地質(zhì)體方面發(fā)揮著非常重要的作用。尤其YCS128礦用瞬變電磁儀，具有非常大的探測(cè)深度，同時(shí)具有非常強(qiáng)的高阻層穿透力，相對(duì)干擾較少，而且噪聲低等諸多優(yōu)勢(shì)，在探測(cè)遠(yuǎn)區(qū)和近區(qū)中發(fā)揮著非常重要的作用，可以進(jìn)行不同時(shí)窗探測(cè)，能夠探測(cè)到各個(gè)深度范圍內(nèi)的地質(zhì)信息數(shù)據(jù)[2]。

3 電法勘探

在地球物理學(xué)勘探過程中，電法勘探的應(yīng)用非常普遍，而且相應(yīng)的種類繁多。這種勘探方法是基于電性在介質(zhì)中的差異特征為前提，通過對(duì)人工電磁場(chǎng)以及天然電磁場(chǎng)進(jìn)行觀測(cè)，掌握其時(shí)間和空間分布特征，來對(duì)探測(cè)對(duì)象形態(tài)性質(zhì)進(jìn)行勘探的一種重要技術(shù)手段。所以電法勘探具有很多種類，根據(jù)電磁場(chǎng)所具有的時(shí)間特征，有交流電法和直流電法以及脈沖電法之分。直流電法勘探過程中，主要是對(duì)地質(zhì)體相關(guān)的直流電場(chǎng)分布情況來進(jìn)行勘探研究，其場(chǎng)源有天然和人工兩類之分。瞬變或脈沖法，又有過渡場(chǎng)法之稱，其場(chǎng)源是脈沖式電流，斷電過程中，對(duì)地下導(dǎo)體感應(yīng)形成的瞬變二次場(chǎng)在時(shí)間上的變化進(jìn)行勘探[3]。

4 地震勘探

地震學(xué)方法在資源勘探中發(fā)揮著重要的作用，該方法是研究地層中通過人工手段激發(fā)的彈性波所具有的傳播特性，如波的形狀以及其傳播速度和衰減情況等，同時(shí)研究界面，折射反射等情況，來對(duì)地層構(gòu)造埋深和巖性特征進(jìn)行判斷。油氣勘探過程中，地震勘探技術(shù)手段應(yīng)用最為普遍，同時(shí)水資源勘探、煤田勘探以及鹽礦勘探等方面該技術(shù)的應(yīng)用也非常多。

對(duì)于地震勘探技術(shù)而言，在此方面國內(nèi)學(xué)者認(rèn)為其具有“三高一準(zhǔn)”的特點(diǎn)，即在信噪比方面非常高，同時(shí)還有較好的保真度，同時(shí)還有較好的保真度，分辨率非常高，成像非常準(zhǔn)確，不僅在構(gòu)造圖中發(fā)揮著非常重要的作用，同時(shí)在地層構(gòu)造以及沉積特征方面的探測(cè)有著較好的應(yīng)用效果，地震勘探技術(shù)在煤田地震勘探過程中有著非常廣泛的應(yīng)用。

5 地球物理測(cè)井

該技術(shù)手段是對(duì)鉆孔內(nèi)地球物理場(chǎng)存在的變化特征進(jìn)行探測(cè)的研究技術(shù)，對(duì)于井孔區(qū)域介質(zhì)分布情況進(jìn)行研究，進(jìn)而對(duì)工程、地質(zhì)等相關(guān)的科學(xué)問題進(jìn)行研究解決，該技術(shù)又稱為鉆井地球物理勘探技術(shù)。

隨著近年來測(cè)井理論不斷發(fā)展，以及數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的高速發(fā)展，與解釋方法的不斷提升，測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)內(nèi)相關(guān)的地質(zhì)信息變得越發(fā)豐富起來，大大提升了礦產(chǎn)資源研究水平，同時(shí)也為地質(zhì)構(gòu)造學(xué)，地層學(xué)，巖石學(xué)等相關(guān)地質(zhì)研究領(lǐng)域的發(fā)展起到了良好的推動(dòng)作用。該項(xiàng)技術(shù)分辨率非常高，可以將巖層縱向連續(xù)變化特征給定量提供出來，更好地指導(dǎo)地質(zhì)研究工作。特別是伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，特別是伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，使得地質(zhì)現(xiàn)象定量描述更加精準(zhǔn)化，通過地球物理測(cè)井技術(shù)，能夠更好地開展相關(guān)地質(zhì)研究工作，促進(jìn)地質(zhì)研究工作水平的不斷發(fā)展。

6 遙感

在地球物理學(xué)當(dāng)中，遙感技術(shù)是一個(gè)重要的分支，該項(xiàng)技術(shù)利用空中對(duì)地面圖像進(jìn)行攝取，和物體電磁能量反射與輻射等相關(guān)的各種技術(shù)手段。近紅外以及可見光，微波和紅外等都屬于其電磁波范圍，介于0．4μm～25cm的波長范圍。

在微博雷達(dá)成像技術(shù)支持下，能夠?qū)Ω采w云層進(jìn)行穿過，并對(duì)地面圖像信息進(jìn)行獲取，合成孔徑雷達(dá)利用活動(dòng)品在，來對(duì)多信號(hào)進(jìn)行獲取，對(duì)雷達(dá)全息圖進(jìn)行構(gòu)建，側(cè)視航空雷達(dá)發(fā)展于20世紀(jì)50年代，能夠?qū)γ苤脖粎^(qū)域進(jìn)行構(gòu)造圖繪制。

7 結(jié)語

礦井高效安全生產(chǎn)和深部礦井勘探有著非常重要的聯(lián)系，同時(shí)，深部礦井開采過程中受到的各種安全因素較多，地質(zhì)勘探波場(chǎng)具有非常豐富的信息數(shù)據(jù)，震波動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)變化會(huì)受到地下介質(zhì)形態(tài)特征不同而引起相應(yīng)參數(shù)改變，通過聯(lián)合應(yīng)用地震波和多種勘探手段，能夠有效提升其勘探效率與質(zhì)量，井下勘探存在非常多的干擾因素。地面半空間場(chǎng)理論和電磁波場(chǎng)以及礦井全空間下電場(chǎng)存在很大差異，巷道空間以及全空間電場(chǎng)分布會(huì)影響礦井高密度電法勘探過程中的視電阻率，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行分析校正。