基于礦山地質(zhì)構(gòu)造中瑞利波探測(cè)技術(shù)應(yīng)用分析

羅 麗

（呂梁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 呂梁 032300）

針對(duì)礦產(chǎn)的資源是社會(huì)發(fā)展經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)之一，進(jìn)行采礦工作之前需對(duì)礦山的地質(zhì)構(gòu)造層進(jìn)行安全測(cè)試與相關(guān)檢查，確保在施工過程中不會(huì)有安全事故的情況發(fā)生。伴隨科技的進(jìn)步，通過利用瑞利波而制造的探測(cè)技術(shù)在礦產(chǎn)地質(zhì)構(gòu)造中進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，能夠更加直觀、準(zhǔn)確的探測(cè)地質(zhì)構(gòu)造的成分與信息，形成判斷能否施工的主要依據(jù)[1]。本文主要通過瑞利波探測(cè)技術(shù)的原理以及在礦山地質(zhì)構(gòu)造中瑞利波探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證分析，通過構(gòu)建礦山地質(zhì)構(gòu)造的探測(cè)器來將地層的構(gòu)造層次解析出來，再利用瑞利波分析地質(zhì)信息的特征，將瑞利波探測(cè)技術(shù)產(chǎn)生的圖像通過探測(cè)器的屏幕顯示出來，以圖中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行地質(zhì)構(gòu)造的成分分析，結(jié)合相應(yīng)的數(shù)據(jù)，探究礦山地質(zhì)構(gòu)造。

1 基于礦山地質(zhì)構(gòu)造中瑞利波探測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)瑞利波礦山構(gòu)造瑞利波波段

在探究礦山地質(zhì)構(gòu)工作中，主要依據(jù)瑞利波的技術(shù)原理進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，瑞利波一種界面彈性波，主要是在具有一定柔軟程度的光滑表面進(jìn)行傳播的一種偏振波，瑞利波的傳播的過程中，隨著傳播的介質(zhì)不同，相對(duì)應(yīng)的波段長(zhǎng)度也不相同，不同的波段在周期的傳播曲線中可以體現(xiàn)出來高峰值與低谷值，根據(jù)高峰值與低谷值的標(biāo)準(zhǔn)差可以計(jì)算出平均速度V，通過傳播速度V的改變，進(jìn)而將對(duì)應(yīng)的速度與需要探測(cè)的構(gòu)造層進(jìn)行對(duì)比，可以加大探測(cè)的精準(zhǔn)程度[2]。

在礦山地質(zhì)構(gòu)造的探測(cè)中，主要通過瑞利波在不同介質(zhì)下傳播速度V的不同來對(duì)地質(zhì)構(gòu)造的成分進(jìn)行分析，將瑞利波的周期設(shè)為T，波段設(shè)為則可以通過在不同介質(zhì)的傳播波段不同，以周期為單位對(duì)波段進(jìn)行測(cè)量，可以得出T-V的曲線圖，根據(jù)曲線圖可以進(jìn)一步分析出相應(yīng)的地質(zhì)構(gòu)造。T-V曲線圖如下圖1所示。

圖1 瑞利波T-V曲線圖

如上圖1所示，隨著瑞利波周期T的不斷變化，與其對(duì)應(yīng)的速度V也隨之無規(guī)律的改變。

1.2 構(gòu)建瑞利波礦山地質(zhì)構(gòu)造探測(cè)器

通過瑞利波技術(shù)構(gòu)建礦山地質(zhì)構(gòu)造探測(cè)器，以多回合扎線的方式，形成一個(gè)小型靈巧的探測(cè)器探頭。在礦山等地理位置比較偏僻狹小的地方可以更加靈活的探入地底深處[3]，在探頭的表層上加入波段頻率共振的裝置，以瑞利波作為計(jì)量單位，針對(duì)不同地層的構(gòu)造與成分進(jìn)行波形傳播，由淺入深進(jìn)行多方面的探測(cè)。

與其他普通探測(cè)器不同的是，瑞利波探測(cè)器的探頭屬于扁平的形狀，可以360°進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，可以多方位的進(jìn)行全面的測(cè)試，在不同的測(cè)試點(diǎn)，進(jìn)行探測(cè)地層時(shí)可以減少多余點(diǎn)位的人工記錄，即測(cè)試一次相當(dāng)于傳統(tǒng)方式下的多次測(cè)試。同時(shí)與傳統(tǒng)探測(cè)的方法不同的是，利用瑞利波技術(shù)的探測(cè)器可以通過成像直接將探測(cè)到的地理信息的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來，不需要人工手動(dòng)進(jìn)行記錄，從而形成一種準(zhǔn)確而高效模式[4]。

1.3 運(yùn)用瑞利波技術(shù)分析地質(zhì)信息特征

利用瑞利波技術(shù)分析地層的地質(zhì)信息特征，主要通過波段頻率的不同以及瑞利波的傳播速度不同而形成的曲線圖為依據(jù)，再利用計(jì)算機(jī)的AutoCAD等制圖軟件技術(shù)，將測(cè)試到的數(shù)據(jù)經(jīng)過人工在線制作合成一個(gè)系統(tǒng)的彩色圖像，經(jīng)過清晰度的調(diào)整，最終形成一個(gè)三維立體的平面圖影像[5]。

可以在圖中清晰地看到探測(cè)到的相關(guān)信息，根據(jù)顏色的深淺進(jìn)行有序的排列。在礦山開發(fā)施工的過程中，最容易出現(xiàn)的是塌方現(xiàn)象，在做好人工的地質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)查后，需要進(jìn)行樁基的搭建程序，而在建立樁基之前需要對(duì)地質(zhì)信息進(jìn)行勘察來選取搭建樁基的最好測(cè)試點(diǎn)。在圖像中可以顯示出山脈中的裂縫，而在這類地層結(jié)構(gòu)的圖像中，存在裂縫的數(shù)量越多，對(duì)施工的開展過程越具有困難，存有裂縫的地區(qū)也時(shí)常伴隨著大量的水資源，為開采加大了難度，由此可見，利用瑞利波圖像進(jìn)行精確的勘察大大減少了突發(fā)意外情況的發(fā)生。

2 實(shí)驗(yàn)論證

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

本次實(shí)驗(yàn)主要選取一座礦山A為實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，確定礦山的地質(zhì)成分情況下，以傳統(tǒng)探測(cè)技術(shù)與瑞利波探測(cè)技術(shù)之間的精準(zhǔn)程度為變量單位，論證瑞利波探測(cè)技術(shù)相比于傳統(tǒng)的探測(cè)技術(shù)更加高效準(zhǔn)確。

在選取實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地之后，安排相關(guān)的實(shí)驗(yàn)組人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查，確定好實(shí)驗(yàn)的時(shí)間與當(dāng)天的天氣情況，利用所探測(cè)的礦區(qū)資源為中心，在四周進(jìn)行探測(cè)點(diǎn)的設(shè)置，確定有三個(gè)以上的測(cè)試點(diǎn)，以保證在實(shí)驗(yàn)過程中，探究礦山地質(zhì)構(gòu)造的方式為唯一的變量，地質(zhì)構(gòu)造的精準(zhǔn)值為唯一的實(shí)驗(yàn)因變量。

2.2 實(shí)驗(yàn)過程

本次實(shí)驗(yàn)設(shè)為實(shí)驗(yàn)a組與實(shí)驗(yàn)b組，a組為利用瑞利波探測(cè)技術(shù)對(duì)礦山進(jìn)行地質(zhì)構(gòu)造分析，b組為運(yùn)用傳統(tǒng)的人工測(cè)量物理法對(duì)礦山地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行分析，兩組實(shí)驗(yàn)為對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)變量X為探測(cè)方法。

先后利用不同的探測(cè)方法對(duì)相同的測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行探測(cè)，實(shí)驗(yàn)設(shè)置為規(guī)定的二十分鐘，探測(cè)結(jié)束后由實(shí)驗(yàn)人員記錄下不同探測(cè)點(diǎn)的前后兩組數(shù)據(jù)，記錄成表并根據(jù)兩組數(shù)據(jù)制作成曲線圖方便對(duì)比結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)a組與實(shí)驗(yàn)b組的相同測(cè)試點(diǎn)的不同數(shù)據(jù)的對(duì)比表如下表1所示。

表1 a、b組實(shí)驗(yàn)探測(cè)信息數(shù)據(jù)表

由此可見利用不同方法探測(cè)出的地質(zhì)構(gòu)造成分的數(shù)據(jù)相差值較大，利用瑞利波技術(shù)的實(shí)驗(yàn)a組對(duì)礦資源的百分比為30.558%，傳統(tǒng)的探測(cè)方法的實(shí)驗(yàn)b組對(duì)礦資源的占比為38.2%，兩者間相差了7.642%個(gè)百分點(diǎn)造成了針對(duì)礦資源的誤判。根據(jù)以上兩組數(shù)據(jù)，以礦山的實(shí)際情況為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)比出如下圖2的對(duì)比曲線圖。

圖2 實(shí)驗(yàn)對(duì)比曲線圖

從上圖2中可以分析得知，在隨著時(shí)間的變化，利用瑞利波探測(cè)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)a組的精確度在8分鐘左右時(shí)達(dá)到了高峰值，實(shí)驗(yàn)b組在12分鐘左右時(shí)達(dá)到了高峰值，而兩組數(shù)據(jù)的最高峰值的精準(zhǔn)度的數(shù)值對(duì)比，得出實(shí)驗(yàn)a組的數(shù)值高于實(shí)驗(yàn)b組，準(zhǔn)確程度高達(dá)92%以上，相比實(shí)驗(yàn)b組的85%高出了7%個(gè)百分點(diǎn)。

由此可見，利用瑞利波探測(cè)技術(shù)進(jìn)行礦山地質(zhì)構(gòu)造的方法相比于傳統(tǒng)的人工物理測(cè)量法的精準(zhǔn)度更高，探測(cè)出的數(shù)據(jù)結(jié)果更準(zhǔn)確。

3 結(jié)語

本文針對(duì)基于礦山地質(zhì)構(gòu)造中的瑞利波探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析，通過構(gòu)建瑞利波礦山地質(zhì)構(gòu)造探測(cè)器的原理與制作彩色地質(zhì)構(gòu)造的圖像等實(shí)際應(yīng)用，加深了對(duì)瑞利波探測(cè)技術(shù)的理解，本文主要為論證瑞利波探測(cè)技術(shù)相比于傳統(tǒng)人工物理探測(cè)技術(shù)更加高效準(zhǔn)確提供了相關(guān)證據(jù)。本文在實(shí)驗(yàn)過程中仍存在一定的缺陷，對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)照組的實(shí)驗(yàn)次數(shù)較少，需在今后進(jìn)一步的研究中進(jìn)行改進(jìn)。希望本文在礦山地質(zhì)構(gòu)造中的瑞利波探測(cè)技術(shù)研究等領(lǐng)域中起到一定的理論依據(jù)。