綜合物探技術(shù)在礦山防治水中的應(yīng)用

摘 要：以綜合物探技術(shù)為研究對(duì)象，在分析金屬礦床地球物理?xiàng)l件的同時(shí)，對(duì)綜合物探技術(shù)的工作原理進(jìn)行分析，并且依托某項(xiàng)目實(shí)例，對(duì)綜合物探技術(shù)在礦山防治水中的應(yīng)用要點(diǎn)分析。希望探討后，可以給相關(guān)工作人員提供參考。

關(guān)鍵詞：礦山防治水;綜合物探技術(shù);應(yīng)用

在礦山開(kāi)采的過(guò)程中，第一手的水文地質(zhì)資料有助于提升整體生產(chǎn)的安全性。在正式采礦之前，要從當(dāng)?shù)氐牡乩淼刭|(zhì)條件出發(fā)，確保防治水方案能夠系統(tǒng)化和科學(xué)化。由于礦山周圍的地質(zhì)條件復(fù)雜，倘若水文地質(zhì)勘探規(guī)模過(guò)大，需要投入更多的資金和技術(shù)。所以，目前會(huì)將新技術(shù)的開(kāi)發(fā)作為防治水工作的核心內(nèi)容。通過(guò)對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)地球物理探測(cè)技術(shù)性價(jià)比較高，可以有效解決地質(zhì)層面的系列問(wèn)題。

1 地球物理原理在金屬礦山中的表現(xiàn)

地球物理探測(cè)技術(shù)是一門(mén)綜合性較強(qiáng)的地質(zhì)勘探方法，可以分析不同巖石之間的密度和放射性等相關(guān)物理性質(zhì)的差距。通常會(huì)選擇不同的探測(cè)器和物理方法對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，從而更好地了解某地的地質(zhì)水文條件。從目前的情況來(lái)看，一般會(huì)選擇電法勘探、地震勘探等多種地球物理方法對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行勘探。就金屬礦山地下水通道而言，孔隙和裂隙是常見(jiàn)的通道。這些孔隙中水量豐富，涵蓋了不同斷層的礦坑涌水。在所有的導(dǎo)水結(jié)構(gòu)中，它們的張性斷裂經(jīng)常發(fā)生在裂縫中。與此同時(shí)，在斷裂面會(huì)出現(xiàn)不同層級(jí)的斷裂層，會(huì)使地下水集中涌向同一個(gè)方向。從理論上來(lái)看，當(dāng)這些徑流通道達(dá)到一定規(guī)模后，會(huì)直接或間接地引發(fā)地球內(nèi)部的物理場(chǎng)出現(xiàn)明顯的變化。借助多樣化的地球物理手段，消除巖體對(duì)磁場(chǎng)的影響，減少內(nèi)部的阻礙。通常來(lái)說(shuō)，如果電阻高于常規(guī)水平，一般會(huì)出現(xiàn)高阻特點(diǎn)。尤其是一些水分充足的破碎帶，其內(nèi)部的電阻相對(duì)較低。除此之外，在礦體、圍巖等地段，其內(nèi)部的波場(chǎng)也存在著較大的差距。通常會(huì)通過(guò)人工激發(fā)的形式來(lái)進(jìn)行觀測(cè)，對(duì)地下徑流通道進(jìn)行集中識(shí)別。

2 物探方法原理綜合分析

現(xiàn)如今，在對(duì)金屬礦山進(jìn)行水文地質(zhì)勘測(cè)時(shí)，一般會(huì)選用綜合性的物探方法進(jìn)行探測(cè)，雖然這些方法具有較好的探測(cè)效果，但很少會(huì)運(yùn)用到實(shí)際的探測(cè)過(guò)程中。從地球物理方法的內(nèi)容來(lái)看，基本上包括了地震類、電法類等不同類別的探測(cè)方法。即便這些方法雖然在某一定空間區(qū)域內(nèi)取得了良好的效果，但無(wú)法得到廣泛普及。 本次研究將研究的中心集中在淺層地震折射法上，結(jié)合音頻大地電磁法相關(guān)的內(nèi)容對(duì)地層進(jìn)行物探勘測(cè)。以某硫鐵礦區(qū)作為本次的勘察對(duì)象，看其水文地質(zhì)條件是否符合基本的礦區(qū)生產(chǎn)需要。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)內(nèi)部的所有地質(zhì)構(gòu)造具有復(fù)雜性，所以要事先對(duì)其規(guī)模和具體深度進(jìn)行了解，只有這樣才能夠?yàn)楹笃诘姆乐嗡ぷ魈峁┯行У臄?shù)據(jù)，提升水文地質(zhì)勘察的最終效果。

2.1 淺層地震折射法

從淺層地震折射波探測(cè)方法來(lái)看，其主要的工作原理是：在地表向地層深處發(fā)送地震波。隨著地震波不斷地向地層深處擴(kuò)散，會(huì)因?yàn)椴煌慕橘|(zhì)阻攔發(fā)生不同程度的折射。從儀器的顯示數(shù)據(jù)出發(fā)，計(jì)算并分析折射波的折射狀況，系統(tǒng)描繪地下空間內(nèi)部的介質(zhì)分布特征。在一些地表層厚度較厚、地質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的地段，常常會(huì)選用折射波法來(lái)進(jìn)行地質(zhì)勘探。從探測(cè)結(jié)果來(lái)看，折射波法具有反射法無(wú)可超越的優(yōu)勢(shì)。

2.2 音頻大地電磁法

作為大地電磁法的一個(gè)重要分支，音頻大地電磁法的作用效果突出。在自然雷電的活動(dòng)中，形成的音頻大地電磁場(chǎng)可以作為這種方法的場(chǎng)源，將不同垂直高度的電場(chǎng)頻率進(jìn)行比對(duì)。在系統(tǒng)的研究中我們發(fā)現(xiàn)，隨著電斷面出現(xiàn)不同程度的變化，地層結(jié)構(gòu)中的一些礦產(chǎn)物質(zhì)將會(huì)在設(shè)備中展現(xiàn)。作為一種自然和人工相互結(jié)合的大地電磁探測(cè)系統(tǒng)，EH4電磁成像系統(tǒng)作用明顯。在指定的范圍內(nèi)，淺層構(gòu)造可以一個(gè)全新的方式來(lái)營(yíng)造系統(tǒng)的信息源。借助人工電磁信號(hào)的形式來(lái)緩和天然訊號(hào)不足的風(fēng)險(xiǎn)，從而保證最終的成像分辨率符合基本的勘測(cè)需要。

3 具體應(yīng)用分析

3.1 礦區(qū)基本狀況

在我市境內(nèi)某礦床蘊(yùn)含著豐富的某硫鐵礦。由于該地區(qū)的某硫鐵礦礦藏豐富，這些還未得到充分開(kāi)發(fā)的礦山應(yīng)當(dāng)按照嚴(yán)格的開(kāi)采流程進(jìn)行分期開(kāi)采。在一期工程中，將開(kāi)采的區(qū)域控制在6-28線之間，然后劃定礦體的具體開(kāi)采范圍。從當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)構(gòu)造來(lái)看，地下的含水層中富含著豐富的礦體。由于地下水的壓力過(guò)大，會(huì)使部分礦體集中在含水層頂部。在勘探的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)時(shí)刻注意地下水壓的變化量。2013年11月初，當(dāng)?shù)氐呢?fù)責(zé)人委托某省地質(zhì)物探工程勘察院對(duì)該地進(jìn)行初步的水文物探勘察，希望能夠初步了解地下礦藏的具體狀況。

3.2 地球物理環(huán)境條件和相關(guān)的工作方法

對(duì)礦區(qū)內(nèi)部的地層條件進(jìn)行深刻總結(jié)，把握礦區(qū)導(dǎo)水構(gòu)造的形式和狀態(tài)。

3.2.1 波場(chǎng)特征

合理控制風(fēng)化巖層和覆蓋圖層兩者之間的壓縮波速率，使其能夠穩(wěn)定在合理的范圍內(nèi)。在中微風(fēng)化的情況下，一般要保證巖層的壓縮波速率≥4km/s;至于那些斷裂嚴(yán)重的構(gòu)造，要使其整體的壓縮波速率不大于圍巖。經(jīng)過(guò)精細(xì)化處理，可以促進(jìn)地表水源和地下水源的循環(huán)速度，消除孔隙水和巖溶水的干擾。

3.2.2 電性特征

從風(fēng)化巖層和覆蓋土層兩個(gè)方面的電阻率來(lái)看，整體的電阻≤100歐姆。至于中微風(fēng)化的巖層，起基本的電阻會(huì)大于一般水平。就相關(guān)方面的電阻差異，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)圍巖的電阻率高于其他的斷裂結(jié)構(gòu)。作為一種板狀低阻體，會(huì)使圍巖的電性差異和其他不同斷裂帶之間存在偏差。結(jié)合當(dāng)?shù)氐暮畬訕?gòu)造和巖石的物理特征，需要對(duì)不同的破裂帶進(jìn)行全面檢查。之后選擇合適的音頻大地電磁法做好二次詳查工作，對(duì)導(dǎo)水構(gòu)造的整體規(guī)模進(jìn)行優(yōu)化。在探測(cè)的過(guò)程中，一般會(huì)選擇淺層地震儀作為主要的探測(cè)設(shè)備。除此之外，電導(dǎo)率剖面儀和非金屬超聲檢測(cè)儀也是本次探測(cè)的關(guān)鍵設(shè)備，應(yīng)該在使用的過(guò)程中充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)。

3.3 檢查和驗(yàn)證物探勘測(cè)結(jié)果

對(duì)物探、前期、地面調(diào)查等方面的資料進(jìn)行綜合比較，一般會(huì)在不同速度和阻力的區(qū)域內(nèi)劃分導(dǎo)水線路，目前常見(jiàn)的有四種類型。在13條導(dǎo)水構(gòu)造中，參考鉆孔揭露的整體效果，可以細(xì)分為八條斷層和五條破碎帶。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)兩年的地質(zhì)勘探，已經(jīng)全面掌握該地區(qū)的礦區(qū)分布情況。在礦區(qū)西北角的位置，是一個(gè)低速異常的區(qū)域。由于這個(gè)區(qū)域內(nèi)部對(duì)基層的厚度過(guò)大，直接影響到了整體的松散效果。在不同的斷裂帶內(nèi)，所有的破碎現(xiàn)象都是地下水引發(fā)的。因此要充分研究目前勘探結(jié)果的實(shí)際數(shù)據(jù)，并綜合多方面的內(nèi)容進(jìn)行比較分析，只有這樣才能夠提升整體的探測(cè)效率。

4 結(jié)論

在礦山防治水的過(guò)程中，音頻大地電磁和淺層地震折射兩種方法的綜合應(yīng)用，打破了傳統(tǒng)物探手段的束縛，豐富了物探的整體形式。在實(shí)際探測(cè)過(guò)程中，結(jié)合某礦區(qū)導(dǎo)水構(gòu)造的具體特點(diǎn)，從不同位置角度出發(fā)設(shè)置了13條導(dǎo)水溝造。在多次的鉆探驗(yàn)證過(guò)程中，使得實(shí)際狀況和解譯結(jié)果出現(xiàn)了高度匹配。通過(guò)層層實(shí)踐證明，這種方法可以解決金屬礦山內(nèi)部的復(fù)雜情況，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是一種理想化的物理探測(cè)方法，應(yīng)該得到大范圍的普及和推廣。

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作者簡(jiǎn)介：

于元建（1972- ），男，山西汾陽(yáng)人，大學(xué)本科學(xué)歷，2016年3月年畢業(yè)于中北大學(xué)安全工程專業(yè)，工程師，現(xiàn)從事采礦工作。