基于礦山地質(zhì)工程勘查的綜合物探方法應(yīng)用研究

（山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濰坊 261021）

我國大力興建礦山基礎(chǔ)設(shè)施，在許多大型礦山工程建設(shè)項目，需要通過有效的地質(zhì)勘查確定工程項目的，同時滿足實際工程情況。為形成整個礦山工程建設(shè)施工及竣工后交付使用有非常重要的基本保障，物探方法的重要性被高度關(guān)注[1]。針對礦山工程項目的客觀需要，進行工程地質(zhì)勘探不但要確保勘查質(zhì)量，還要在實施效率和成本控制等多個方面加強研究，確保其綜合效益得到最大保證?；谀壳暗目辈榧夹g(shù)條件，物探方法的選擇與礦山工程建設(shè)需要實現(xiàn)高度統(tǒng)一，進而達到方法運用的整體有效性。

1 礦山工程地質(zhì)勘查物探方法概述

物探方法是對某礦山地質(zhì)對象進行探測的方式和技術(shù)內(nèi)容，這些物探方法對不同性質(zhì)場發(fā)生的變化作為其工作原理，通過對這些變化進行較為準確詳細的探查，包括電場、磁場和重力場等，這些探測工作可以根據(jù)這些變化情況對地質(zhì)構(gòu)造等進行分析和研判。物探方法對場源的利用主要通過兩種方式：一是人工方式，就是利用人為制造的有源場對目標地域進行勘查；二是天然方式，就是利用自然環(huán)境中的電磁場條件進行勘查的方式。

對于礦山工程所在地而言，其地質(zhì)體在組成成分和地質(zhì)結(jié)構(gòu)方面的具體情況會造成各種場的顯著改變。在某個確定基準面場變化進行其構(gòu)造特點的探測，就能夠獲得對該區(qū)域地質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)進行分析和判斷。采用某一種物探方法在進行實際的地質(zhì)勘探時，往往其結(jié)論存在多解的情況，這就需要通過借助相關(guān)資料和方法對不同結(jié)論進行進一步的證實，也可以直接針對目標地質(zhì)結(jié)構(gòu)鉆探進行驗證，物探方法的可靠性與選擇性，是物探方法與礦山工程相互之間產(chǎn)生直接關(guān)聯(lián)。在實際的地質(zhì)勘查中，對工作量進行分配時，需要做好相應(yīng)的礦山工程方案工作準備，同時必須突出必要鉆探的有效性，進而使得整個勘查物探應(yīng)用取得預期的效果。

2 物探方法在礦山工程地質(zhì)勘查中的應(yīng)用分析

礦山工程地質(zhì)勘查工作對于整個工程建設(shè)具有重要的影響，充分利用不同物探方法的特點和優(yōu)勢，可以實現(xiàn)勘查質(zhì)量和效率的全面兼顧，達到最優(yōu)化的勘探效果。通過對物探方法的應(yīng)用探究，能夠?qū)⑵渚唧w的效能發(fā)揮到最大程度，并為整個勘查質(zhì)量奠定較為堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

2.1 物探方法在工程勘查中的應(yīng)用特點

在對某未知區(qū)域進行勘探時，可以通過物探方法進行勘查，采用這一方式主要因為其所具備的幾個顯著的特點：一是物探方法能夠?qū)崿F(xiàn)對復雜基巖面總體狀況的明確探查，并為之后的鉆孔量布置形成基本條件，這些鉆孔的分布合理性對于整個勘查任務(wù)的質(zhì)量有著極為重要的影響，因此物探方法的價值能夠充分實現(xiàn)。二是物探方法能夠針對地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)育區(qū)所有地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行較為準確的探測，對其復雜性有較高處理能力，三維巖溶狀況以及四維變化效果，都可以基于物探方法得到全面考慮。三是物探方法對地下設(shè)施的狀態(tài)進行勘查，這主要是針對一些規(guī)模較小的人工設(shè)施情況，物探方法可以節(jié)約大量成本，并能夠保證一定的地質(zhì)勘查質(zhì)量。四是物探方法可廣泛用于水域地層的結(jié)構(gòu)變化，通過采用物探方法，能夠使工作量和勘查成本大幅降低。

基于這些基本的原因，物探方法能夠在礦山工程施工中得到非常廣泛的應(yīng)用，最主要的原因在于其投入成本和實施便捷性。隨著物探技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，其在探測精度和適用范圍上也有了更大的發(fā)展，進而能夠獲得包括礦山工程建設(shè)領(lǐng)域的高度重視，并成為工程建設(shè)成本控制的一個基本方面。

2.2 物探方法的實際應(yīng)用

在具體應(yīng)用環(huán)節(jié)，針對不同的礦山工程項目與設(shè)計目的，需要在應(yīng)用中對物探方法進行必要調(diào)整，在不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件下的應(yīng)用方法得到有效性保障。具體來說，可以從兩個方面對物探方法進行應(yīng)用分析。

（1）對基巖起伏區(qū)的物探方法運用。針對我國礦山地區(qū)的花崗巖構(gòu)造，其基巖大多或發(fā)生不均勻的風化問題，因此使得基巖體表面發(fā)生劇烈起伏，這種情況下，采用單一鉆探的物探方法來勘查基巖體表面的具體形態(tài)，將耗費巨大人力物力成本，且無法實現(xiàn)地層的“無縫”連接勘查效果。針對這種情況，可以結(jié)合實際情況進行高密度電阻率剖面勘查，通過對剖面進行解析，獲得高阻體劇烈起伏狀態(tài)下的具體結(jié)構(gòu)。按照高阻體形態(tài)對鉆孔進行布置，使得基層巖體控制孔可以證實其為高阻體，通過高密度電阻率剖面能夠非常有效地展現(xiàn)這些覆蓋層下的基巖起伏狀態(tài)。同時，也可以按照電法剖面方式對鉆孔進行有所側(cè)重的合理化布置，進而可以有效提升鉆探穩(wěn)定性，確保地質(zhì)勘查精度滿足實際的設(shè)計和施工需要。

（2）地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)育區(qū)內(nèi)物探方法的運用。地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)育區(qū)的勘查需要解決的問題通常都是比較寬泛的，既包括地基基礎(chǔ)方面的，提供地基處理方案，也包括地質(zhì)深層滲透方面的，提供地質(zhì)分布區(qū)域。地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)育的多樣性和復雜性，決定了直接采用鉆探方法，很難取得預期的好效果。而地質(zhì)結(jié)構(gòu)對于物探方法來說往往既是理想的物性差異界面，又代表了明顯的地質(zhì)體空間結(jié)構(gòu)變化。二者是導致物理場變化的前提。因此采用物探方法先行探測勘察區(qū)域內(nèi)多種場的變化特征，找出其中的各種異常，對于指導鉆探工作有著積極的意義。各種勘查工程根據(jù)兩種物探方法確定的物探異常區(qū)域范圍，兩種方法分別是自然電場法測定的平面自然電位分布，對稱電阻率測深圈定的地質(zhì)結(jié)構(gòu)分布區(qū)域。兩種方法在地質(zhì)結(jié)構(gòu)分布的解釋結(jié)果上較吻合，即對稱四極電測深解釋的地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)育區(qū)域基本對應(yīng)自然電場的負異常區(qū)域，這說明在地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)育區(qū)域伴隨地下水的垂向運動，在地表形成明顯的滲漏電場，而在地質(zhì)結(jié)構(gòu)相對完整的區(qū)域，地下水的活動較弱，形成的地質(zhì)表面電場則不甚明顯。對于物探推論，后期的鉆探及工程樁施工證實了物探推論的準確性。如果不采用物探做平面工作，僅憑鉆探很難準確劃定地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)育區(qū)域，不僅無法合理選擇施工工藝，且也為工程施工埋下隱患。

（3）礦山工程地質(zhì)勘查中的物探方法運用?，F(xiàn)代礦山工程施工過程中，一些地質(zhì)礦帶沒有留下相關(guān)資料，如果不查清將對其后的新建礦山工程施工造成影響，甚至有時會對工程施工過程產(chǎn)生地基失穩(wěn)隱患，在這類區(qū)域進行工程勘查，需要較高的勘查精度來探測這些地下不明地質(zhì)結(jié)構(gòu)。而如果僅采用鉆探很難實現(xiàn)勘探目的。某礦山工程采用地質(zhì)雷達探測的一條剖面，雷達圖像顯示在地下約4m深度深有兩個明顯的雙曲線異常，而在探測區(qū)域未發(fā)現(xiàn)任何地面標志，物探解釋兩個異常。

3 物探方法實際應(yīng)用中的注意事項

合理的物探方法選擇可以對整個礦山工程的設(shè)計和施工產(chǎn)生非常大的影響，實際勘查所獲得的數(shù)據(jù)也是進行工程設(shè)計和施工的最重要技術(shù)資料。而這實際的勘查中，對于物探方法的選擇需要注意以下一些問題。

3.1 物探方法的選擇需要注重針對性

科學合理的物探方法能夠廣泛用于礦山工程項目的勘查工作，其重要價值顯而易見，但不能由此就認為這些方法可以適用于任何勘查工作，礦山工程地質(zhì)情況的復雜性應(yīng)該得到充分的估量，并采用更加適合的物探方法，這樣才能保證整個勘查質(zhì)量和實施效率。在確定具體的物探方法時，需要考慮場地及物性條件，例如潮濕的地面對于地質(zhì)雷達勘測會產(chǎn)生明顯的干擾，應(yīng)采取適當措施降低干擾或采用其他的物探方法;而在礦山采空區(qū)進行勘探發(fā)現(xiàn)低阻異常既要考慮到可能是采空區(qū)反應(yīng)，也要考慮到是否為礦層的影響。某一物探方法獲得的解釋成果不能簡單地否認另一種方法所確定的異常的存在，即物探方法之間只是對異常的補充而不是對異常的否定。

3.2 注重分析驗證的有效性

并不是所有的分析結(jié)論都能保證其整體的可靠性和一致性，通過物探方法獲得的各推論內(nèi)容，必須基于一些必要的方法進行驗證。這些驗證手段，也是整個勘查物探方法的重要組成部分，其科學合理性需要得到勘查單位的高度關(guān)注。在具體分析過程中，需要驗證多種物探方法綜合勘測確定的異常并不能保證推論100%正確，驗證仍是最需要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在沒有驗證的情況下，物探異常的推論僅僅是一種理論和經(jīng)驗的推斷。在實際的數(shù)據(jù)驗證中，應(yīng)該通過多種方式進行，這些數(shù)據(jù)的處理以及其他輔助性信息的獲得，都需要在驗證方法的選擇上有所調(diào)整。在具體實施中，需要根據(jù)工作量和檢驗質(zhì)量兩個層面進行全面兼顧，得到更具性價比的驗證方法。這需要同時考慮對實施質(zhì)量等方面因素的有效控制，并最終形成地質(zhì)勘查結(jié)果分析驗證有效性的綜合體現(xiàn)。

3.3 物探方法的成本控制

礦山工程施工質(zhì)量需要物探方法提供較為準確的地質(zhì)構(gòu)造信息，并為整個工程項目的設(shè)計和施工奠定技術(shù)基礎(chǔ)。從工程需要的角度來看，并不是越詳細準確就越好，只要能夠滿足設(shè)計和施工需要，就可以選擇這種物探方法完成相關(guān)勘查工作，如果為提高準確性和信息量，需要投入過大成本，就是不適合的選擇。選用物探方法也要考慮經(jīng)濟性通常在地質(zhì)情況簡單的情況下，如果由一種或一種以上的物探方法能獲得較一致的異常反應(yīng)，是沒有必要投入更多的物探手段來重復獲得同樣的異常認識的，物探方法同樣也需要成本。在實際工程中投入物探方法應(yīng)提倡夠用就行。成本控制是在確保物探質(zhì)量滿足實際工程設(shè)計和施工需要的基礎(chǔ)上，對成本實現(xiàn)更大程度的控制，這也是提升礦山企業(yè)效益的一個必要條件。

4 結(jié)束語

綜上所述，對礦山工程地質(zhì)進行勘查是開始建設(shè)設(shè)計和施工的前提條件，這些地質(zhì)條件和信息內(nèi)容是確保礦山工程發(fā)揮其重要施工功功能，因此其勘查質(zhì)量顯得尤其重要。在具體的勘查過程中，需要根據(jù)勘查對象和工程建設(shè)情況對物探方法進行綜合選擇，以形成更加穩(wěn)定有效的勘查效果。同時，在實際的地質(zhì)勘查過程中，還需要考慮實施效率和成本控制方面的因素。需要將對礦山工程項目建設(shè)的各個方面形成影響的因素進行綜合分析，最終做出對勘查單位最有利的技術(shù)選擇。