綜合物探技術在礦山防治水中的應用

摘 要：以綜合物探技術為研究對象，在分析金屬礦床地球物理條件的同時，對綜合物探技術的工作原理進行分析，并且依托某項目實例，對綜合物探技術在礦山防治水中的應用要點分析。希望探討后，可以給相關工作人員提供參考。

關鍵詞：礦山防治水;綜合物探技術;應用

在礦山開采的過程中，第一手的水文地質資料有助于提升整體生產的安全性。在正式采礦之前，要從當?shù)氐牡乩淼刭|條件出發(fā)，確保防治水方案能夠系統(tǒng)化和科學化。由于礦山周圍的地質條件復雜，倘若水文地質勘探規(guī)模過大，需要投入更多的資金和技術。所以，目前會將新技術的開發(fā)作為防治水工作的核心內容。通過對比分析，發(fā)現(xiàn)地球物理探測技術性價比較高，可以有效解決地質層面的系列問題。

1 地球物理原理在金屬礦山中的表現(xiàn)

地球物理探測技術是一門綜合性較強的地質勘探方法，可以分析不同巖石之間的密度和放射性等相關物理性質的差距。通常會選擇不同的探測器和物理方法對其進行測量，從而更好地了解某地的地質水文條件。從目前的情況來看，一般會選擇電法勘探、地震勘探等多種地球物理方法對地質條件進行勘探。就金屬礦山地下水通道而言，孔隙和裂隙是常見的通道。這些孔隙中水量豐富，涵蓋了不同斷層的礦坑涌水。在所有的導水結構中，它們的張性斷裂經常發(fā)生在裂縫中。與此同時，在斷裂面會出現(xiàn)不同層級的斷裂層，會使地下水集中涌向同一個方向。從理論上來看，當這些徑流通道達到一定規(guī)模后，會直接或間接地引發(fā)地球內部的物理場出現(xiàn)明顯的變化。借助多樣化的地球物理手段，消除巖體對磁場的影響，減少內部的阻礙。通常來說，如果電阻高于常規(guī)水平，一般會出現(xiàn)高阻特點。尤其是一些水分充足的破碎帶，其內部的電阻相對較低。除此之外，在礦體、圍巖等地段，其內部的波場也存在著較大的差距。通常會通過人工激發(fā)的形式來進行觀測，對地下徑流通道進行集中識別。

2 物探方法原理綜合分析

現(xiàn)如今，在對金屬礦山進行水文地質勘測時，一般會選用綜合性的物探方法進行探測，雖然這些方法具有較好的探測效果，但很少會運用到實際的探測過程中。從地球物理方法的內容來看，基本上包括了地震類、電法類等不同類別的探測方法。即便這些方法雖然在某一定空間區(qū)域內取得了良好的效果，但無法得到廣泛普及。 本次研究將研究的中心集中在淺層地震折射法上，結合音頻大地電磁法相關的內容對地層進行物探勘測。以某硫鐵礦區(qū)作為本次的勘察對象，看其水文地質條件是否符合基本的礦區(qū)生產需要。經過系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)內部的所有地質構造具有復雜性，所以要事先對其規(guī)模和具體深度進行了解，只有這樣才能夠為后期的防治水工作提供有效的數(shù)據(jù)，提升水文地質勘察的最終效果。

2.1 淺層地震折射法

從淺層地震折射波探測方法來看，其主要的工作原理是：在地表向地層深處發(fā)送地震波。隨著地震波不斷地向地層深處擴散，會因為不同的介質阻攔發(fā)生不同程度的折射。從儀器的顯示數(shù)據(jù)出發(fā)，計算并分析折射波的折射狀況，系統(tǒng)描繪地下空間內部的介質分布特征。在一些地表層厚度較厚、地質內部結構復雜的地段，常常會選用折射波法來進行地質勘探。從探測結果來看，折射波法具有反射法無可超越的優(yōu)勢。

2.2 音頻大地電磁法

作為大地電磁法的一個重要分支，音頻大地電磁法的作用效果突出。在自然雷電的活動中，形成的音頻大地電磁場可以作為這種方法的場源，將不同垂直高度的電場頻率進行比對。在系統(tǒng)的研究中我們發(fā)現(xiàn)，隨著電斷面出現(xiàn)不同程度的變化，地層結構中的一些礦產物質將會在設備中展現(xiàn)。作為一種自然和人工相互結合的大地電磁探測系統(tǒng)，EH4電磁成像系統(tǒng)作用明顯。在指定的范圍內，淺層構造可以一個全新的方式來營造系統(tǒng)的信息源。借助人工電磁信號的形式來緩和天然訊號不足的風險，從而保證最終的成像分辨率符合基本的勘測需要。

3 具體應用分析

3.1 礦區(qū)基本狀況

在我市境內某礦床蘊含著豐富的某硫鐵礦。由于該地區(qū)的某硫鐵礦礦藏豐富，這些還未得到充分開發(fā)的礦山應當按照嚴格的開采流程進行分期開采。在一期工程中，將開采的區(qū)域控制在6-28線之間，然后劃定礦體的具體開采范圍。從當?shù)氐牡刭|構造來看，地下的含水層中富含著豐富的礦體。由于地下水的壓力過大，會使部分礦體集中在含水層頂部。在勘探的過程中，應當時刻注意地下水壓的變化量。2013年11月初，當?shù)氐呢撠熑宋心呈〉刭|物探工程勘察院對該地進行初步的水文物探勘察，希望能夠初步了解地下礦藏的具體狀況。

3.2 地球物理環(huán)境條件和相關的工作方法

對礦區(qū)內部的地層條件進行深刻總結，把握礦區(qū)導水構造的形式和狀態(tài)。

3.2.1 波場特征

合理控制風化巖層和覆蓋圖層兩者之間的壓縮波速率，使其能夠穩(wěn)定在合理的范圍內。在中微風化的情況下，一般要保證巖層的壓縮波速率≥4km/s;至于那些斷裂嚴重的構造，要使其整體的壓縮波速率不大于圍巖。經過精細化處理，可以促進地表水源和地下水源的循環(huán)速度，消除孔隙水和巖溶水的干擾。

3.2.2 電性特征

從風化巖層和覆蓋土層兩個方面的電阻率來看，整體的電阻≤100歐姆。至于中微風化的巖層，起基本的電阻會大于一般水平。就相關方面的電阻差異，我們會發(fā)現(xiàn)圍巖的電阻率高于其他的斷裂結構。作為一種板狀低阻體，會使圍巖的電性差異和其他不同斷裂帶之間存在偏差。結合當?shù)氐暮畬訕嬙旌蛶r石的物理特征，需要對不同的破裂帶進行全面檢查。之后選擇合適的音頻大地電磁法做好二次詳查工作，對導水構造的整體規(guī)模進行優(yōu)化。在探測的過程中，一般會選擇淺層地震儀作為主要的探測設備。除此之外，電導率剖面儀和非金屬超聲檢測儀也是本次探測的關鍵設備，應該在使用的過程中充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢。

3.3 檢查和驗證物探勘測結果

對物探、前期、地面調查等方面的資料進行綜合比較，一般會在不同速度和阻力的區(qū)域內劃分導水線路，目前常見的有四種類型。在13條導水構造中，參考鉆孔揭露的整體效果，可以細分為八條斷層和五條破碎帶。經過長達兩年的地質勘探，已經全面掌握該地區(qū)的礦區(qū)分布情況。在礦區(qū)西北角的位置，是一個低速異常的區(qū)域。由于這個區(qū)域內部對基層的厚度過大，直接影響到了整體的松散效果。在不同的斷裂帶內，所有的破碎現(xiàn)象都是地下水引發(fā)的。因此要充分研究目前勘探結果的實際數(shù)據(jù)，并綜合多方面的內容進行比較分析，只有這樣才能夠提升整體的探測效率。

4 結論

在礦山防治水的過程中，音頻大地電磁和淺層地震折射兩種方法的綜合應用，打破了傳統(tǒng)物探手段的束縛，豐富了物探的整體形式。在實際探測過程中，結合某礦區(qū)導水構造的具體特點，從不同位置角度出發(fā)設置了13條導水溝造。在多次的鉆探驗證過程中，使得實際狀況和解譯結果出現(xiàn)了高度匹配。通過層層實踐證明，這種方法可以解決金屬礦山內部的復雜情況，具有較高的經濟性，是一種理想化的物理探測方法，應該得到大范圍的普及和推廣。

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作者簡介：

于元建（1972- ），男，山西汾陽人，大學本科學歷，2016年3月年畢業(yè)于中北大學安全工程專業(yè)，工程師，現(xiàn)從事采礦工作。