折射層析成像和高密度電法在礦山地質勘查中的應用

彭德然

（湖南省地球物理地球化學勘查院，湖南 長沙 410000）

在礦山地質勘查工作當中，相關工作人員需要對井下的地質條件，以及地質電阻率大小等相關物理參數進行有效的信息收集。折射層析法和高密度電法在礦山地質勘查工作當中的應用效果非常明顯，由于傳統的折射波法在實際的應用過程當中存在諸多的缺陷問題，針對橫向移動速度不均勻基巖起伏變化量較大，并且存在一系列透射地形地質等相關問題。因此，傳統的折射波法在實際的勘測工作當中，所表現出的效果并不是非常明顯，折射層析法的有效應用，對傳統的地質勘測方法當中存在的缺陷問題進行了有效的彌補。

1 折射層析的應用方法

1.1 折射層析法

折射層析法屬于一種新型的地質勘查方法，在實際的工作過程中可以通過發射地震波的方式，來對地質條件當中的數據進行有效的收集和分析，并且將所收集到的數據信息以圖像呈現的方式來加以呈現。該項技術的有效應用有效解決了傳統折射勘測法當中存在的缺陷問題，并且所獲得的解釋數據更加精確，通過該探測方法的有效應用可以在勘測過程當中建立起速度層析成像圖，有效確定出了地質條件當中存在的異常地震波傳輸問題。在這兩種探測方法當中，首先，需要確定出射線發出的起點以及重點位置，然后依照地震波發射工作原理，對發射波的具體路徑來進行有效的設定。在彎曲法的計算過程中會快速形成相應的影像區域，并且終端系統在收到局部地震波的反射信號時會得到最小的波體行走路徑。基于費馬工作原理與網格節點之間最小的距離來設定出地震波的模擬發行路線，通過這種操作方法優勢在于可以準確的計算出地震波的發射點位在空間當中的任意位置以及相應的折射路線，同時不會受到射線追蹤過程中存在的外部因素影響，可以準確的定位出折射波的射線路徑。

1.2 高密度電阻率法

高密度電阻率法又稱之為高密度電法，該方法在礦山地質勘查工作當中的應用效果非常明顯。在實際的勘測工作中，主要的功能相當于列陣探測和電力勘測方法的有效結合。高密度電法的工作原理和常規電阻率的工作原理基本相同，它主要是基于巖土地質條件的電信差異作為判斷標準，在施加電場的作用下對導電電流的分布規律進行分析，來有效判斷出不同地條件環境下電阻率的大小狀況。高密度電阻率法是基于物理原理為基礎，對不同的地質條件導電性能的差異來作為地質勘查的判斷工作標準。在實際的工作過程中，主要的工作原理和電法工作原理之間有著明顯的相似性。

依照實際工作當中所測得的電阻率大小來進行反復的推算和分析，從中可以準確得到不同的地質環境下電阻率的大小分布狀況，以該數據為基礎可以有效判斷出不同的地質條件結構，對地下的地層條件進行合理的劃分，同時還可以對一些異常狀態下的地質條件來進行分析。高密度電法對為因結構當中的含水量大小反應非常靈敏，如果圍巖結構當中的含水率相對較大電阻率會明顯上升，或者是在一些比較堅硬的巖土層，或者是覆水帶的圍巖結構當中，電阻率的大小也會有所上漲。通過這種地質勘測方法圖像原理更加清晰，所形成的圖像更加直觀，屬于一種分辨率相對較高的物態方式。

2 應用實例

2.1 工區概況

針對我國湖南省某區域一礦山地質勘查工作展開了分析和研究，勘測區域范圍內裸露的巖石條件為石英巖，整體表現出塊狀構造，質地相對比較堅硬。

2.2 高密度電法

在該礦山地質勘查工作當中，通過高密度電法的使用效果非常明顯，在勘測工作中使用E60 DN型多功能電法儀器設備和專用的電纜設施。通過高密度電法將地質勘測的初步數據資料直接傳輸到電腦終端系統當中來進行處理，并且對所收集到的地質條件數據來進行預處理操作，其中重點包含了去除壞點、地形調整以及數據分析等相關工作。剔除壞點主要指某個電阻力值和相鄰的數據值之間相差較大，很有可能是因為電纜設施出現故障，或者是電極之間的接觸不良問題所造成。因此，需要將這些異常數值來進行去除，使其不會影響到整個數據分析的準確度。將地形數據直接加入到原始數據庫當中，形成帶地形的數據圖像信息，并且將調整完成之后的數據輸入到反演軟件Res2d當中來進行數據反演，最終得到了相應的圖像信息，如圖1所示。

圖1 電阻率剖面圖

2.3 折射層析法

在本次礦山地質勘查工作當中，對折射層析法加以了有效使用，在實際的勘測工作中使用的是Miniseis24便攜式綜合工程探測儀來進行勘查工作。基于上述的地質勘測工作原理，在得到了折射波相關的數據資料之后，建立起了相應的速度信息模型，該模型當中共設置為兩層結構，表層結構的速度大小取為1000km/s，基巖速度取2000km/s，速度模型的最大深度設定為60m。在獲取了相應的地質勘測數據信息之后，在對應的軟件系統當中來進行數據分析和數據反演操作。其中，迭代反演網和標準設定為1m×1m，最初的拾取誤差大小為0.5m，反演迭代次數設定為10次，將反演誤差大小控制在50ms以下，初始設定的分析模型符合數據處理工的要求，那么可以加快軟件的數據反應速率，相反在數據的反應時間上需要進行進一步延長，數據反演工作完成之后，可以得到相應的地質條件數據解釋。

3 結束語

通過兩種勘測方法的有效使用所得到的數據更加精確，并且地震波的分布非常均勻，折射波法和高密度電法在是礦山地質勘查工作當中的應用各有優勢，在實際的勘查工作當中，兩種技術相互之間互相驗證，對提高礦山井下整體勘查工作質量打下了基礎。