試析物探技術(shù)在礦山地區(qū)地質(zhì)勘查中的應(yīng)用

楊智勇

（四川省冶金地質(zhì)勘查局六0 一大隊，四川 攀枝花 617027）

物探是礦山地質(zhì)勘查和工程地質(zhì)勘查工作的一項重要技術(shù)手段，利用物探技術(shù)，勘查人員可以對勘查地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、資源的分布、儲量等情況有大致的掌握，為之后的礦山開采工作及工程建設(shè)提供有利參考[1]。但要注意，通常采用單一的物探技術(shù)難以對勘查區(qū)實現(xiàn)全面的了解，因此在實際的應(yīng)用中，常會采用多種物探手段，互相佐證，得到更加全面、準(zhǔn)確的勘查結(jié)果。

1 物探技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢及應(yīng)用范圍

1.1 技術(shù)優(yōu)勢

物探技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對淺層礦山地質(zhì)情況的勘查工作，獲取更加精準(zhǔn)的信息數(shù)據(jù)，還可以實現(xiàn)對地形復(fù)雜的礦山地區(qū)開展地質(zhì)勘查工作，并得到更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參數(shù)，實現(xiàn)從淺層到深層幾百米的勘查工作。這種物探技術(shù)的操作簡便、易上手、勘查周期也比較短[2]。工程地質(zhì)勘查工程中采用物探技術(shù)能夠探查工程所在地的地質(zhì)情況，所以為保障工程項目的施工安全，在施工之前，應(yīng)借助物探技術(shù)了解工程場地的地質(zhì)狀況。物探技術(shù)所采用的設(shè)備儀器也都是目前比較常見的，成本也相對容易接受，并且能夠滿足現(xiàn)有的勘查精度要求，對各類地質(zhì)環(huán)境都可取得比較理想的勘查結(jié)果，幫助之后的礦產(chǎn)開發(fā)工程提供更加準(zhǔn)確、詳實的地質(zhì)信息。

1.2 應(yīng)用原則

通常單一的物探技術(shù)，不能全面了解礦山地區(qū)及工程所在地的地質(zhì)情況，因此在應(yīng)用時通常選擇幾種物探技術(shù)綜合應(yīng)用，也成為了綜合物探技術(shù)。通過集中不同的物探技術(shù)優(yōu)勢互補，改善了單一物探技術(shù)的局限性。具體的應(yīng)用時，應(yīng)采取從地上到地下的原則，深度層層遞進。從地面開始勘查，之后先鉆探再物探，結(jié)合地面環(huán)境調(diào)查、鉆探收集的地質(zhì)信息，再進行采用物探技術(shù)開始進行地下的部分[3]。進行地下勘查時，采用鉆探和物探相結(jié)合，并利用通信設(shè)備將所采集的信息遠(yuǎn)程傳輸給地面上，結(jié)合不同深度的勘查采集數(shù)據(jù)，綜合分析地下礦產(chǎn)資源的相關(guān)信息。

1.3 應(yīng)用范圍

通過物探技術(shù)能夠勘查礦山地區(qū)不同深度的礦產(chǎn)資源物理信息，收集勘查數(shù)據(jù)，對礦產(chǎn)的結(jié)構(gòu)特征、密度、儲量等進行綜合分析，還能了解工程項目所在地的地下水系統(tǒng)及地質(zhì)情況。

1.3.1 水文地質(zhì)勘查

利用物探技術(shù)開展水文地質(zhì)勘查是最為普遍的，基于水質(zhì)導(dǎo)電性以及巖層電磁場等特性的勘查，判斷水文地質(zhì)的情況[4]。通過物探技術(shù)了解水文地質(zhì)情況，結(jié)合水文地質(zhì)情況制定采礦方案，防止地下水質(zhì)影響采礦工程及工程建設(shè)項目的開展。

1.3.2 礦山隧道勘查

因為礦產(chǎn)資源很多都分布在山區(qū)，近年來我國加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，在山區(qū)中建了很多的道路交通隧道。為了避免礦山開采過程中對隧道造成破壞，在進行采礦前就有必要對礦山內(nèi)部的隧道情況進行勘查。在采礦前及采礦中進行探測查，從而避開隧道，防止對隧道造成破壞。

1.3.3 地質(zhì)災(zāi)害探測

礦山工程及工程項目可能面臨各類地質(zhì)災(zāi)害問題，這些地質(zhì)災(zāi)害是人類采礦活動改變了礦區(qū)原有的自然環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境所致?？此茷?zāi)害是突發(fā)的，實際上在其發(fā)生前，其內(nèi)部就已經(jīng)產(chǎn)生了明顯變化，是有征兆的,只是從肉眼觀察表面是看不到的。因此對于采礦導(dǎo)致環(huán)境變化的地區(qū)，就可通過物探技術(shù)探查地下情況，判斷發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險，如果風(fēng)險較高，就需及時處理，加以預(yù)防。

1.3.4 復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)下的礦山深部勘查

單一的鉆探技術(shù)對地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的地區(qū)，進行礦產(chǎn)資源深部勘查時所取得的效果不夠理想，而通過物探技術(shù)，特別是多種物探整合起來的綜合物探技術(shù)，能夠高效開展復(fù)雜地質(zhì)礦山的深部勘查，更加全面地了解礦山深部的地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況，為礦產(chǎn)開發(fā)提供有利參考。

2 物探中的幾種常用技術(shù)

2.1 瞬變電磁法

此種物探技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，亦被簡稱作TEM，此種技術(shù)是一種利用電磁原理的物探手段。在具體的應(yīng)用中，瞬變電磁法利用地下礦體自身的導(dǎo)電性能與磁力的差異，通過電力感應(yīng)原理，探測一定范圍內(nèi)的電磁變化，根據(jù)電磁變化判斷可能存在的礦產(chǎn)資源，為后續(xù)的礦山工程方案制定提供參考[5]。除此之外，還可以利用瞬變電磁技術(shù)，在進行礦山地質(zhì)勘查及工程地質(zhì)勘查中，勘查礦山及工程項目中的采空區(qū)所在位置，使之后的工程方案中避開這一區(qū)域并進行填充，防止造成采空區(qū)問題引起地質(zhì)災(zāi)害。具體應(yīng)用就是在所勘查的范圍中，通過TEM 勘查裝置發(fā)出電磁射線，基于不同巖石、礦體等對于電磁的不同影響，接收到不同的反饋信號，從而掌握礦體的相關(guān)性質(zhì)。再利用地下水、采空區(qū)空氣的電磁性質(zhì)，判斷地下水文以及采空區(qū)的位置，制定應(yīng)對方案。除上述功能外，瞬變電磁技術(shù)的煙圈效應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)大面積勘查，也大幅提高了勘查效率，節(jié)約了勘查成本，因此近年來，得到了眾多地勘機構(gòu)的青睞。

2.2 礦井直流電法

因為礦山的地質(zhì)環(huán)境比較復(fù)雜，礦山中含有大量的地下水，這些地下水可能會對礦產(chǎn)開采造成影響，因此開展礦井直流電法這一物探技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對井下大空間的有效勘查[6]。利用不同礦體、巖石、地下水的電性差異，根據(jù)全空間電場理論，進行井下水文地質(zhì)的綜合分析，比如對礦井巷道底板部分的結(jié)構(gòu)勘查以及地下富水層所在位置的勘查，巷道迎頭區(qū)域的結(jié)構(gòu)和富水區(qū)的勘查等都可以采用這一物探技術(shù)。

2.3 探地雷達(dá)法

探地雷達(dá)也成為GPR 技術(shù)，此種物探技術(shù)在礦山地質(zhì)勘查以及工程地質(zhì)勘查中都可以靈活地應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對多個復(fù)雜地質(zhì)條件之下的勘查工作，提升物探的應(yīng)用范圍。使用時，由雷達(dá)設(shè)備天線發(fā)射雷達(dá)波，再由設(shè)備天線接收反射回的電磁波，從而探明目標(biāo)的所在位置，以及深度。這種物探技術(shù)準(zhǔn)確性高、操作簡單、靈敏快捷，并能夠在短時間之內(nèi)實現(xiàn)對勘查區(qū)的多次探測，還是一種無損檢測技術(shù)，因此近年來得到了眾多地勘單位的認(rèn)可。

圖1 探地雷達(dá)法的原理示意圖

3 地質(zhì)勘查中物探技術(shù)的應(yīng)用

3.1 測線的設(shè)置

物探測線的布置需要根據(jù)勘查區(qū)域的范圍以及需要勘查的內(nèi)容進行綜合確定。具體的設(shè)置工作，還需要結(jié)合礦山及工程項目的勘查要求，結(jié)合圖紙規(guī)劃、被測范圍，綜合確定最佳測線設(shè)置位置，從而為項目的勘查工作提供可靠條件。

3.2 物探的內(nèi)容設(shè)計

勘查工作人員需要對勘查的內(nèi)容來設(shè)計，要對和工程息息相關(guān)的內(nèi)容進行勘查與信息收集。比如礦山地質(zhì)勘查中，想要了解地下水對礦山開采的影響，就需對濕度、環(huán)境、水文等相關(guān)內(nèi)容進行勘查，收集相關(guān)信息。此外，還應(yīng)考慮可能影響勘查精度的影響都包括哪些方面，并對相關(guān)影響因素加以有效控制。比如不同土質(zhì)環(huán)境下的勘查效果是不同的，為減少土質(zhì)差異帶來的干擾，需要結(jié)合土壤的相關(guān)參數(shù)來設(shè)計物探技術(shù)在應(yīng)用時的工序以及方法。從土壤的情況看，如果是松散的土地，在進行電磁、雷達(dá)等物探技術(shù)時，應(yīng)盡量選擇頻率較低的參數(shù)。如果土地較硬，則可設(shè)置為較高的頻率參數(shù)?？傊?，物探技術(shù)在具體的應(yīng)用時，包括勘查內(nèi)容及勘查方法，都是需要結(jié)合場地的實際情況，以及勘查需求進行科學(xué)設(shè)計。

3.3 間距優(yōu)化

物探技術(shù)在應(yīng)用時，勘查的間距也需要充分加以考慮。間距的設(shè)計優(yōu)化，要有效滿足礦山地質(zhì)勘查及工程地質(zhì)勘查的實際要求，以及所采用的具體物探技術(shù)。但實際操作時，很難做到和設(shè)計完全相符，因此也要預(yù)留一些合理的誤差空間，在這一范圍內(nèi)可以有所出入。

4 結(jié)語

綜上，在礦山地質(zhì)勘查以及工程地質(zhì)勘查工作中，應(yīng)用物探技術(shù)能夠增強勘查工作的開展效果，有效探明勘查區(qū)域的地質(zhì)情況、地下水分布。為礦山項目及工程項目的有效開展，提供更為可靠的勘查數(shù)據(jù)信息，具有顯著應(yīng)用價值。