工程物探方法在礦山地質災害評估中的應用研究

劉濟鵬，林道俊

（江西應用技術職業學院，江西 贛州 341000）

隨著國民經濟的發展，礦山開采項目上馬的數量與規模逐年提升，同時由于礦山開采帶來的地質災害也呈上升趨勢，礦山地質災害評估越發凸顯重要性。礦山地質災害評估是保證礦山順利安全開采的必備依據，但是礦山地質災害評估過程較復雜，并且難度較大，對災害的評估準確性也不盡如人意。為此針對礦山地質災害評估的勘探特點，綜合利用高密度電阻率法、地質反射波法、探地雷達法三種工程物探方法，在礦山地質災害評估的現狀調查、災害預測以及綜合評估三個層面立體應用，以達到提高礦山地質災害評估結果的準確性的目的。

1 工程物探方法在礦山地質災害評估中的應用

礦山地質災害評估主要分為現狀評估、預測評估、綜合評估三部分內容。由于礦山開采過程中會對開采現場自然環境產生破壞，從保護礦區地質環境以及施工人員安全的角度出發，將工程物探方法應用到礦山地質災害評估中。針對礦上地質災害評估過程不同于一般的區域地質災害評估，特選取高密度電阻率法、地質反射波法、探地雷達法三種工程物探方法，分別應用于礦山地質災害評估的現場評估、預測評估、綜合評估中，并且以四川盆地與川西高原交界的某礦山為例進行分析。三種方法和三個環節在內容上是相互關聯的，從評估過程上是從具體到總結、由簡單到復雜，由已知到未知的完整性過程。

1.1 高密度電阻率法對礦山地質災害現狀評估

礦上地質災害現狀評估是整個評估過程的基礎內容，主要對礦山災害點進行現場勘查，運用高密度電阻率法收集礦山的地質構造、地形構造、礦體分布等信息，以及探測出該礦區是否發生過嚴重的歷史地質災害，將收集到的信息進行數據整理，以整理后的礦山地質信息為依據進行礦山地質災害現狀評估。

高密度電阻率法是根據礦山地下結構電阻率異常情況，判定該礦區地質構造情況。高密度電阻率法是包含高密度數據采集和列陣層析成像技術與一體的工程物探方法，該工程物探方法具有工作效率高、數據采集全面、應用過程簡單方便等優點。

在礦山地質災害現狀評估過程中，主要分為礦山地質數據采集和數據處理兩部分組成。高密度電阻率法的野外探測環境質量將直接影響到最后礦山地質災害現狀評估結果是否準確，所以在設置電場時要盡量避開影響電極障礙物，盡量選擇地形平坦的探測位置，同時還要避開大地電流以及電磁的干擾。礦山數據采集部分：首先將供電電極向礦山進行供電形成人為電場探測環境，然后將全部電極安置于礦山觀察剖面的各個探測點上，通過高密度主機來控制電極裝換裝置，將探測區的電極有規律的平均排列起來進行跑級，計算機以及高密度主機將自動快速采集礦山地質數據信息；數據處理部分：①篩選劣質數據。盡管在探測之前以及做好了周全的準備工作，但是在數據采集過程中還會由于一些其他因素影響導致一部分數據質量較差，為了保證礦山地質災害現狀評估結果的準確性，需要在數據處理過程中首先將劣質的數據進行剔除[1]。②數據轉換。將收集到的數據轉換成圖像模式，將礦山地質情況以圖像形式表示出來，更加直觀的了解礦山地質環境。③反演分析。通過數據轉換后得到的礦山地質圖像結合反演方法分析出該礦山最原始的地質構造，以此推斷出是否發生過嚴重的歷史地質災害，以此完成礦山地質災害現狀評估。

以贛州盆地與吉泰平原交界某礦山為例，該礦山具有開采潛質，現需對該礦山地質災害進行評估。運用高密度電阻率法對該礦山地質災害現狀進行評估，此次選用多功能數字激電儀為探測儀器，在探測過程中，通過主機收集多功能數字激電儀探測到的數據，將主機與計算機連接在一起，將采集到的數據進行處理，最終得到該礦區地質構造反演圖，推斷出該礦區沒有發生過較為嚴重的地質災害，并且該礦區地質災害現狀評估結果為地質構造具有良好的穩定性。

1.2 地震反射波法對礦山地質災害預測評估

礦山地質災害預測評估是在現狀評估結果的基礎上進行的，運用地震反射波法預測礦山地質災害形成條件。地震反射波法是根據振幅、反射程度、波形的變化規律來推斷出礦山是否具有地質災害形成條件。運用地震反射波法對礦山地質災害預測評估主要分布置測線、覆蓋觀測系統以及分析數據三部分。根據高密度電阻率法探測的礦山地質構造信息來布置測線，測線要與礦山地質構造走向垂直分布且為直線，還要平均分布于整個礦區，保證采集數據全面；地震反射波法的觀測系統可以用綜合平面圖表示出來，以下為觀測系統綜合平面圖。

圖1 觀測系統綜合平面圖

觀測系統在觀測時是從綜合平面圖上每個激發點發出地震反射波，并且發射方向與布置好的測線成45度角，地震反射波最后落到接受排的交點上由觀測系統進行接受，以此來完成礦山數據采集；數據分析過程主要是對收集到的地震反射情況進行格式處理，然后對原始數據的干擾波進去削弱，同時提高其信噪比和分辨率，最后經過分析得到礦山是否存在地質災害條件。

以贛州盆地與吉泰平原交界地帶某礦山為例，在高密度電阻率法的探測到的地質構造基礎上，運用地震反射波法對該礦山進行地質災害預測評估[2]。在該礦山共布置了9條地震測線，經過探測得到該礦山第四系松散層的橫波速度位540ms，存在著差距較大的電介質差異，經分析最后得到該礦山地質災害預測評估結果為：該礦區存在可能發生地質災害的地質條件，但是地質災害等級較小，屬于小范圍的地質災害。

1.3 探地雷達法對礦山地質災害綜合評估

綜合評估是在現狀評估和預測評估的基礎上得到礦山地質災害評估結果，運用探地雷達技術探測礦山開采過程中對地質構造損壞后，礦山是否會發生地質災害，以及采取預防地質災害發生的措施。探底雷達法是通過電磁波傳導獲取礦山內礦床的結構以及分布情況，在此基礎上模擬開采過程中對礦山地質構造的改變狀況。首先根據礦山地質特點安置電磁波投射測線，在礦山的一端固定一根天線作為電磁波的發射點，由技術人員或者無人機帶著另一根天線沿著測線的走向進行移動，這條天線作為電磁波的接受點，兩條天線與探底雷達主機連接用于數據采集，以電磁波在不同深度條件下的頻率作為參數輸入到主機內，以下為探底雷達常見參數。

表1 探底雷達礦山介質的頻率參數

探地雷達法的數據處理采用地質雷達資料處理軟件，首先是對采集到的數據進行格式統一，通過分辨率處理以及信噪比技術處理，根據技術人員的勘查經驗，將電磁波數字信息轉化為文字格式，分析出礦床的整體構造以及分布情況，結合前面高密度電阻率法以及地震反射波法的探測結果以及評估結果，綜合分析出礦體開采過程中由于地質構造的改變，礦山地質災害發生的可能性以及針對性預防對策，以此完事礦山地質災害評估。

以贛州盆地與吉泰平原交界地帶某礦山為例，運用探地雷達工程物探方法對該礦山進行綜合評估。在礦山內平均安置了15條測線，進檢測該礦山礦體成條狀分布，分布范圍廣泛，但是礦體不集中，結合之前地質災害現狀評估和預測評估結果，得到該礦區地質災害評估結果：在礦床開采過程中對地質構造大體損害程度較低，主要的支撐結構不會被破壞，但是該礦山具有發生地質災害條件，所以在開采過程中要及時勘查地質情況，并制定合理的開采方案。

2 結語

工程物探方法在礦山地質災害評估中的應用，有效提高了評估結果的準確性，為礦山開采提供了安全價值較高的評估依據，工程物探方法的應用對礦山工程的實施具有較高的社會效益和經濟效益，為礦山工程提供了安全保證依據。