礦山深部開采地質保障綜合物探技術研究

洪小凡

（中國煤炭地質總局普查隊，江蘇 徐州 221006）

由于礦山挖掘設備的機械化以及開采規模和開采深度的逐漸加大，礦山深部地質災難的預防問題就顯得格外重要了，尤為關鍵的就是假如一個中大型以上的、高度機械化的礦山一旦在開采過程中發生礦井地質災害，其對社會和國民經濟的影響與損失將會是不可估量的[1]。礦山礦井地質災害的種類比較復雜，在礦山深部開采過程中，斷層、塌陷柱、含水體、巖漿巖、裂隙區、礦層結構變化等都是不容忽視的災難性地質體，它們嚴重損壞了礦層的接連性，大大降低了機械化采礦的工作效率，嚴重者甚至可能會導致地層滲水，瓦斯爆炸等安全事故，為礦山的安全開采帶來一定程度的威脅。礦山深部地質保障綜合物探技術憑借其獨有的信息量比較大、圖像分辨率極高、物性參數比照比較多、控制網較為密集等一系列優點，使其可以較為精準地探測到礦山內存在的小規模斷層地帶、塌陷柱、含水體等災難性地質體[2]。因而，地質保障單一物探方法在預防礦山地質災害以及防治地質風險過程中通常會取不了比較好的地質效果，但是地質保障綜合物探方法在預防礦山地質災害以及防治地質風險方面的優勢比較顯著。

按照國家開發銀行和中國礦山地質總局的聯合調研顯示，地質保障綜合物探能夠有效查出礦山地質結構(斷層構造、塌陷柱等)、采空區以及含水層的具體分布等，為礦山的深度開采、開采方式以及事故預防創造基礎條件，能夠在一定意義上避免井噴，提高礦山開采的上限，增加資源利用率。

1 礦山深部開采地質保障綜合物探技術

為了確保礦山深部礦產資源的安全開采，有必要對多項開采地質災害所導致的要素進行精細化探明和分析，因為目前國內絕大部分賦礦區均具備多礦層深度發育的特征，深部開采一般來說包括2種意思：首先，礦產資源的埋藏深度變得越來越大[3]；另外，礦山上部礦層開采完畢后，才可以繼續開采下部礦層。礦層埋藏絕對深度的持續增加，會導致常規化鉆探勘查工作量的連續增加，綜合物探勘探信號猛烈衰減，對于上部出現的諸多采空區內下部礦層開采，鉆孔難以穿越采空區，綜合物探勘探信號就會被上部采空區所屏蔽而嚴重影響到礦山深部的實際勘探效果。所以，需研究科學、高效的礦山深部開采地質保障綜合物探技術工藝，進而實現礦山深部開采對其地質環境的深度勘探。

1.1 工作布置

首先，需要用大功率激電設備對礦山勘探區進行中梯度設置對的掃面，測線一般會布置278條，長度大概為1450m[4]；其次，在激電掃面區域的3大靶區內，用音頻大地電磁勘測法探清礦山深部構造以及其延伸狀況；最后，綜合預測找礦靶區以及成礦地帶。

1.2 三維電性數據體的形成與數據分析

借助于對外工作采集的在二維平面或三維空間內的一個隨機數據進行網格化(線性數值、距離加權、函數插值等)。獲取到空間或平面化的網格數據[5]，對三維電性數據進行一系列的數據分析，比方說邊緣查探的方法去明確空間三維立體的變化率最明顯的改變位置，這些位置通常來說也是地質保障綜合物探重點勘探的部位，比方說地質斷層，破裂帶等。

1.3 大功率激電掃面

大功率激電掃面后，按照下限值（1.39%）、地質構造的基本信息，選定了3個一級激電異常靶區，分成A、B、C三部分。設定A、B靶區具有低阻、高極化的明顯特征，和礦區控礦構造F10地帶碰觸，推測其礦致發生異常，找礦前景比較好；C靶區具有低阻、中高極化特征，同樣具備找礦前景。

2 實驗與效果分析

為了更加清楚、具體的看出此方法對礦區深部開采的實際應用效果，特與單一物探技術進行對比，對其勘探精確度進行比較。

2.1 實驗準備

為保證試驗的準確性，將兩種勘探技術置于相同的試驗環境下，以山西臨汾某一100平方米的礦山為例進行勘探實驗。

2.2 實驗結果分析

實驗過程中，通過兩種不同的勘探技術同時在相同環境下進行工作，分析其勘探精確度的變動。實際效果對比圖見下圖所示。

根據實驗結果，可以明顯看出，本文提出的礦山深部開采地質保障綜合物探技術與單一物探技術相比較，其勘探精確度不僅一直居高不下，且自2小時--4.5小時期間呈現正比例關系，即隨著時間的增加，其勘探精確度隨之增加，4.5--8小時之間，精確度保持平穩大概在百分之八十五，之后持續升高，這在一定程度上增加了礦區深部勘探的精確度。

圖1 實驗對比圖

3 結語

本文對礦山深部開采地質保障綜合物探技術進行分析，依托露礦山深部開采過程中面臨的一系列問題，根據地質保障的條件，對綜合物探技術進行研究。實驗論證表明，本文設計的方法具備極高的有效性。希望本文的研究能夠為礦山深部開采地質保障綜合物探技術的應用提供理論依據。