安全生產(chǎn)中礦山地質(zhì)勘測(cè)技術(shù)分析

袁學(xué)江

（貴州首黔資源開(kāi)發(fā)公司盤縣楊山煤礦，貴州 六盤水 553000）

礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量集中區(qū)域的環(huán)境一般都較為惡劣，在礦山開(kāi)采過(guò)程中可能會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境造成一定的影響，礦山地質(zhì)勘測(cè)的結(jié)果能夠保障開(kāi)采過(guò)程中的生產(chǎn)安全，因此，勘測(cè)單位應(yīng)合理利用新技術(shù)，通過(guò)有效的方式來(lái)對(duì)待開(kāi)采區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)情況的勘測(cè)，以便利用其結(jié)果來(lái)設(shè)計(jì)合理的開(kāi)采方式，使作業(yè)的安全性得到保障。

1 礦山地質(zhì)勘測(cè)的重要性

（1）勘測(cè)的重要性。礦山勘測(cè)主要對(duì)礦區(qū)周圍的地質(zhì)和地形地貌進(jìn)行勘測(cè)，將結(jié)果繪制成圖紙，使后續(xù)的開(kāi)采工作能夠按照?qǐng)D紙中的數(shù)據(jù)進(jìn)行作業(yè)，有效提高開(kāi)采的安全性。礦山地質(zhì)勘測(cè)結(jié)果不僅關(guān)系到開(kāi)采作業(yè)的安全性，同時(shí)與礦區(qū)周圍的自然生態(tài)環(huán)境有著密切的關(guān)系，在勘測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)的影響下，能夠降低對(duì)礦區(qū)周圍環(huán)境的污染和破壞。盡可能的維護(hù)生態(tài)環(huán)境平衡。在勘測(cè)的過(guò)程中，主要對(duì)礦山附近的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和水文情況進(jìn)行勘測(cè)，同時(shí)需要對(duì)內(nèi)部的危險(xiǎn)和有害氣體進(jìn)行檢測(cè)，避免其中含有易燃易爆氣體和對(duì)人體有害的有毒氣體。

（2）勘測(cè)技術(shù)的意義。在對(duì)礦山地質(zhì)進(jìn)行探測(cè)的過(guò)程中，需要利用先進(jìn)的技術(shù)對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行勘測(cè)，通過(guò)對(duì)彈性波和地震波等技術(shù)的使用，能更加清晰的了解礦山的地質(zhì)結(jié)構(gòu)形態(tài)和布局，對(duì)內(nèi)部的空間情況有較深的了解。在其勘測(cè)結(jié)果的幫助下，使開(kāi)采工作人員能夠合理的選擇更便捷的開(kāi)采位置，同時(shí)使礦井的設(shè)計(jì)和布局更加安全穩(wěn)定。使用電法和電磁法等技術(shù)對(duì)礦產(chǎn)地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，能夠了解到礦產(chǎn)內(nèi)部情況，對(duì)其中水文情況和內(nèi)部包含的氣體情況等具有較為清晰的了解。采礦人員能夠根據(jù)該測(cè)量結(jié)果對(duì)內(nèi)部礦井進(jìn)行調(diào)整，對(duì)水體和有害氣體等進(jìn)行合理的規(guī)避，有效預(yù)防安全問(wèn)題，提供治理問(wèn)題和故障的依據(jù)。使用鉆探技術(shù)對(duì)礦山進(jìn)行勘測(cè)時(shí)，通過(guò)該方式能夠?qū)?nèi)部的礦石情況有較強(qiáng)的了解，能對(duì)礦井內(nèi)部的巖石密度和硬度等進(jìn)行測(cè)量，了解其是否能夠支撐礦井的壓力，有利于內(nèi)部礦井的修建和調(diào)整，提高整體的安全性。

2 礦山地質(zhì)勘測(cè)中常用技術(shù)

（1）三維地震勘探技術(shù)。三維地震勘探技術(shù)的應(yīng)用建立在二維勘探技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)布置相應(yīng)的測(cè)線，對(duì)地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)中反饋的地震波進(jìn)行采集和回收，在專業(yè)的技術(shù)和設(shè)備上顯示該處結(jié)構(gòu)中的地震剖面圖，該信息的密度能夠達(dá)到12.5m×12.5m，通過(guò)對(duì)圖像的分析和計(jì)算，能夠獲得地下的礦產(chǎn)資源實(shí)際位置[1]。在對(duì)礦山地質(zhì)進(jìn)行勘測(cè)的過(guò)程中，對(duì)深度的地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行測(cè)量是非常有必要的，深度地層的穩(wěn)定性對(duì)于上部礦山開(kāi)采過(guò)程有著非常重要的影響。

（2）化學(xué)勘探技術(shù)。化學(xué)勘探的方法源自于應(yīng)用地球化學(xué)，通過(guò)化學(xué)的方式對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的巖石和土壤進(jìn)行化學(xué)分析，通過(guò)對(duì)內(nèi)部的化合物以及碳元素的分析，對(duì)比不同位置的碳元素的含量變化等方式來(lái)確定開(kāi)采區(qū)域的大致范圍。通過(guò)化學(xué)測(cè)量的方式，還能夠?qū)ΦV山開(kāi)采區(qū)內(nèi)部的水文情況進(jìn)行測(cè)量和了解，通過(guò)抽樣試驗(yàn)了解地質(zhì)結(jié)構(gòu)中具體情況和水體的質(zhì)量情況。

（3）槽波地震勘探法。槽波地震探測(cè)法主要對(duì)礦井前進(jìn)方向礦層和斷層以及其他地質(zhì)異?，F(xiàn)象進(jìn)行測(cè)量的方法。地震波傳播速度較低，使用地震儀對(duì)波形進(jìn)行記錄，探測(cè)到的波形中存在低速槽，測(cè)量后能夠?qū)ΦV層的實(shí)際情況有清晰的了解。能否使用該探測(cè)技術(shù)主要取決于內(nèi)部礦層是否存在導(dǎo)槽性，槽波在礦層中任意角度反射，有效對(duì)礦層厚度和內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行勘測(cè)，其結(jié)果也相對(duì)準(zhǔn)確。

（4）鉆探技術(shù)。對(duì)礦山地質(zhì)進(jìn)行勘測(cè)時(shí)，需要使用鉆機(jī)和鉆具等設(shè)備，在地層中鑿出坑洞，對(duì)內(nèi)部的巖石進(jìn)行取樣檢驗(yàn)，在鉆孔的過(guò)程中，需要根據(jù)巖石的性質(zhì)來(lái)選擇實(shí)際的鉆孔方式，提高實(shí)際的工作效率。

鉆探技術(shù)分為四種方式，首先是地面鉆探技術(shù)，該方式不受空間的限制，能夠使用大型的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行輔助，其實(shí)際的探測(cè)效率較高。其次，井下鉆探技術(shù)，該技術(shù)一般使用小型的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行鉆孔，受到礦井內(nèi)部空間的限制，可以使用分體式鉆機(jī)來(lái)提升實(shí)際的勘探效率。再次，常規(guī)探測(cè)技術(shù)，該方式通過(guò)對(duì)專業(yè)的機(jī)械鉆頭來(lái)將礦石進(jìn)行打碎處理，適用于各種類型的鉆井打孔中，實(shí)際的使用效果較為優(yōu)異。最后，定向鉆探技術(shù)，該方式能夠通過(guò)人工斜造方式使鉆頭向?qū)潭ǖ姆较蜻M(jìn)行勘探，實(shí)現(xiàn)多角度的探查。鉆探技術(shù)不僅能夠?qū)ΦV層進(jìn)行探測(cè)，同時(shí)能夠探測(cè)到其中的瓦斯等危險(xiǎn)氣體和水文情況，甚至能夠應(yīng)用在應(yīng)急救援中。

（5）礦井直流電法。該方式主要通過(guò)對(duì)不同礦石之間的電信號(hào)差異性來(lái)對(duì)內(nèi)部的地質(zhì)構(gòu)造情況進(jìn)行探查。地層中礦石導(dǎo)電性不同，含水量的不同對(duì)礦石的導(dǎo)電性有較大影響，根據(jù)不同物質(zhì)的導(dǎo)電性來(lái)進(jìn)行處理，能夠清晰的勘測(cè)到內(nèi)部結(jié)構(gòu)。直流電法的使用原理主要是通過(guò)供電的電極之間直流供電，對(duì)不同區(qū)域的電位差進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)內(nèi)部的電場(chǎng)分布來(lái)進(jìn)行分析，了解礦山層地質(zhì)的實(shí)際構(gòu)造情況。

（6）瞬變電磁法。瞬變電磁法的使用原理是通過(guò)利用地線源來(lái)向地下發(fā)射脈沖磁場(chǎng)，隨后使用接地電極等對(duì)渦流進(jìn)行勘測(cè)，利用電磁場(chǎng)的變換頻率進(jìn)行測(cè)量，最后進(jìn)行分析和對(duì)比，探測(cè)不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的實(shí)際情況。該方式的實(shí)際操作效果較為良好，能夠適用于不同環(huán)境之中的地質(zhì)結(jié)構(gòu)測(cè)量，受到不良因素的影響較小，在探測(cè)時(shí)，對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)和水文信息的敏感性相對(duì)較強(qiáng)。另外，使用該方式進(jìn)行測(cè)量，不會(huì)受到地形的影響，并且結(jié)果較為準(zhǔn)確，操作相對(duì)簡(jiǎn)單，是一種較為有效的勘測(cè)技術(shù)。

3 勘測(cè)技術(shù)的原理

在目前的勘探技術(shù)中，其應(yīng)用的原理技術(shù)包括彈性波勘探（地震波、聲波等）、電法勘探、電磁法勘探等方式，每種探測(cè)方式的原理不同，并有其獨(dú)特的特點(diǎn)。

（1）彈性波勘探。該技術(shù)主要根據(jù)不同巖石中，彈性波的傳播特點(diǎn)不同來(lái)進(jìn)行探測(cè)。在對(duì)礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測(cè)時(shí)，多使用地震波[2]。該技術(shù)的探測(cè)原理是通過(guò)人為激發(fā)地殼的振動(dòng)，根據(jù)振動(dòng)發(fā)出的波形會(huì)在地質(zhì)結(jié)構(gòu)中傳播，經(jīng)過(guò)不同密度的礦石結(jié)構(gòu)或者其他的物質(zhì)變化后，會(huì)有部分地震波返回地面，被地震波的檢測(cè)儀器收集，再經(jīng)過(guò)分析和對(duì)比，了解到內(nèi)部地層中的具體結(jié)構(gòu)和不同結(jié)構(gòu)中礦石和物質(zhì)的特點(diǎn)。在彈性波傳播的過(guò)程中，其經(jīng)過(guò)不同傳播介質(zhì)中，其速度會(huì)發(fā)生變化，根據(jù)傳播規(guī)律可以用以下的公式表達(dá)：

波速：

其中：V為地震波的波速，m/s；

λ為地震波的波長(zhǎng)，m；

f為地震波的頻率，Hz；

T為地震波的周期，s。

對(duì)波阻抗進(jìn)行計(jì)算時(shí)：

其中：R為地震波的反射系數(shù)；

ρ1v1為在介質(zhì)1中受到的波阻抗，g/s.cm2×104；

ρ2v2為在介質(zhì)2中受到的波阻抗，g/s.cm2×104；

通過(guò)不同介質(zhì)中對(duì)彈性波的頻率速度的分析和計(jì)算，能夠?qū)ΦV山地質(zhì)結(jié)構(gòu)的情況有所了解，根據(jù)相應(yīng)的對(duì)照表，即可了解該波速和頻率對(duì)應(yīng)的物質(zhì)種類。

彈性波的應(yīng)用雖然較為簡(jiǎn)單和方便，但目前仍存在一定的問(wèn)題，在實(shí)際的測(cè)量時(shí)，會(huì)存在“Z”型現(xiàn)象，以目前的研究水平無(wú)法進(jìn)行合理的解讀。

（2）電法勘測(cè)。由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的巖石種類和結(jié)構(gòu)存在不同的現(xiàn)象，其導(dǎo)電性本身存在一定的差異，在受到水文影響和不同密度氣體影響后，其內(nèi)部的導(dǎo)電性存在較大的差異。通過(guò)利用該性質(zhì)，掌握礦山內(nèi)部的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、礦產(chǎn)資源產(chǎn)量以及深度，甚至能夠了解其內(nèi)部的水文情況以及是否含有有害氣體等。

電法測(cè)量中包括瞬變電磁法和激發(fā)極化法以及高密度電法等，其中高密度電法是通過(guò)設(shè)定觀測(cè)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行測(cè)量。在礦山附近選擇合適的觀測(cè)點(diǎn)，設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)的排列方式，將電極放置在測(cè)點(diǎn)上。該方式能夠極大降低野外勘測(cè)時(shí)易受到的影響，其測(cè)量的時(shí)間短，同時(shí)數(shù)據(jù)的收集較快，使整體的測(cè)量結(jié)果較為準(zhǔn)確。同時(shí)，高密度電法的使用能夠通過(guò)半自動(dòng)化的方式進(jìn)行，通過(guò)程序的設(shè)定，能夠自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，有利于提高勘測(cè)的效率和準(zhǔn)確率，減少人為的誤差，使整體的勘測(cè)結(jié)果更有效。

瞬變電磁法是通過(guò)連續(xù)的對(duì)地下進(jìn)行電磁場(chǎng)的發(fā)送，在每次的間歇中對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)變化進(jìn)行測(cè)量，最終形成二次場(chǎng)的衰減曲線，地質(zhì)結(jié)構(gòu)中電性的特征進(jìn)行測(cè)量。

傳播深度：

傳播速度：

其中，t為傳播時(shí)間；

σ為地質(zhì)中介質(zhì)的電導(dǎo)率；

μ0為空氣中的磁導(dǎo)率。

（3）物探測(cè)井法。該方法又被稱為井中地球物理勘探，通過(guò)物理的方式對(duì)礦產(chǎn)進(jìn)行勘測(cè)，其主要是指鉆孔法。測(cè)井法在探測(cè)的過(guò)程中將地質(zhì)結(jié)構(gòu)的相關(guān)信息轉(zhuǎn)換成為物理信息，再通過(guò)相應(yīng)的技術(shù)和設(shè)備，將地質(zhì)信息進(jìn)行還原，使人們能夠在地上觀測(cè)到地下的實(shí)際結(jié)構(gòu)狀態(tài)。

4 結(jié)論

綜上所述，在對(duì)礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行勘探時(shí)，應(yīng)使用先進(jìn)的技術(shù)，了解更多的地質(zhì)結(jié)構(gòu)相關(guān)的信息和數(shù)據(jù)，為礦井的建設(shè)和調(diào)整提供可靠的依據(jù)。合理的地質(zhì)勘探不僅能夠保障開(kāi)采工作人員的生命健康，同時(shí)有利于了解礦山的實(shí)際情況，調(diào)整開(kāi)采線路，提高整體的開(kāi)采效果，促使礦產(chǎn)資源開(kāi)采更加安全有效。