礦產(chǎn)資源勘查中常見的問題及解決措施

高 超，劉 偉，肖巧玲

（中化地質(zhì)礦山總局湖北地質(zhì)勘查院，湖北 武漢 430000）

1 研究背景

一方面對(duì)于礦產(chǎn)資源勘查來(lái)說(shuō)，采用傳統(tǒng)的勘查技術(shù)需要大量的人力、物力和財(cái)力投入，勘查前期需要查閱大量的的地質(zhì)、水文、環(huán)境等資料，從大量的數(shù)據(jù)分析中理清思路，找到固體礦物分布的蛛絲馬跡，不僅投入較大，同時(shí)效率也較低，因此需要將更加先進(jìn)的數(shù)據(jù)收集、分析技術(shù)引入勘查技術(shù)中。

另一方面大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)以及人工智能技術(shù)綜合運(yùn)用于礦產(chǎn)資源勘查，為礦產(chǎn)資源勘查提供了諸多的現(xiàn)代化解決方案，推動(dòng)了新興技術(shù)與傳統(tǒng)礦物勘查深度融合，解決傳統(tǒng)的礦產(chǎn)資源勘查方式資源耗費(fèi)大，效率較低等問題，有利于礦產(chǎn)資源勘查的變革和模式的創(chuàng)新。

2 傳統(tǒng)勘查技術(shù)在礦產(chǎn)資源勘查中的運(yùn)用現(xiàn)狀分析

圖1 常規(guī)勘查技術(shù)在礦產(chǎn)資源勘查中的運(yùn)用

傳統(tǒng)勘查技術(shù)方法較多，主要包括磁法、電法、井中物探法、航空物探法以及地震勘探法等。采用傳統(tǒng)勘查技術(shù)對(duì)礦產(chǎn)資源資源進(jìn)行勘查，首先要收集待勘查區(qū)域內(nèi)的水文、地質(zhì)、礦產(chǎn)分布等相關(guān)資料，在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上確定礦產(chǎn)資源的勘查思路，然后綜合評(píng)估不同勘查方法應(yīng)用的效果，確定初步勘查方法。

將勘查方法應(yīng)用于礦產(chǎn)資源勘查中，要求工作人員根據(jù)已有的勘探數(shù)據(jù)和礦床分布情況，運(yùn)用現(xiàn)代化的科學(xué)探測(cè)工具尋找礦床的可能分布情況，在找礦的過程中形成科學(xué)、系統(tǒng)的勘查思路。為了達(dá)到這一目的，勘查人員要對(duì)礦區(qū)的宏觀情況有詳細(xì)的了解，同時(shí)對(duì)于各種勘探手段在該區(qū)域的運(yùn)用情況有準(zhǔn)確的判斷，形成有針對(duì)性的找礦思路。對(duì)于人員配備方面來(lái)說(shuō)，需要理論知識(shí)扎實(shí)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富，勘探技術(shù)掌握良好，勘探工作技術(shù)綜合運(yùn)用能力較強(qiáng)的工作人員。因此，提高工作人員的工作能力，豐富礦產(chǎn)勘探的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可以有效提高礦產(chǎn)勘查效率。

目前常用的幾種礦產(chǎn)資源勘查方法有磁法、電法、井中物探法、航空物探法以及地震勘探法。具體如下所示。

2.1 磁法

由于地質(zhì)體的磁場(chǎng)特性不同，礦產(chǎn)資源可以利用磁法進(jìn)行勘查。由于許多礦產(chǎn)和巖石之間存在微小的電磁差異，因此在勘查的過程中可能存在多解性，造成了礦產(chǎn)資源的勘查結(jié)果受到影響。因此，除了硬件設(shè)備的不斷提升，加強(qiáng)對(duì)于微小電磁差異的勘探捕獲能力，還要不斷優(yōu)化軟件算法，通過提升軟件算法的精度來(lái)不斷加強(qiáng)微小電子差異的計(jì)算能力，從而提升整個(gè)電磁勘查儀表的勘測(cè)精度。目前瞬變電磁法是最常用的電磁勘測(cè)方法，由于其分辨率高，探測(cè)精度高，易于探測(cè)覆蓋層下的良導(dǎo)體。

2.2 電法

電法在礦產(chǎn)資源中常用的勘查方法，與磁法勘查方法有所類似，但也有一定的差異性。電法在礦產(chǎn)資源中的勘查運(yùn)用，主要利用電磁學(xué)和電化學(xué)性能的差異性。利用各種礦物質(zhì)在地殼中存在的電磁學(xué)和電化學(xué)性能的差異性，結(jié)合兩者的實(shí)際分布情況，利用測(cè)量數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)的對(duì)比，從而可以明顯地獲取地下礦產(chǎn)資源的實(shí)際分布情況。將電法應(yīng)于礦產(chǎn)資源勘探中，利用電阻率的差異，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源的快速查找。

2.3 井中物探法

井中物探法主要利用相關(guān)技術(shù)和設(shè)備對(duì)井底情況進(jìn)行探測(cè)，然后通過有效的數(shù)據(jù)分析來(lái)對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行定位。該方法最大的優(yōu)點(diǎn)是可以將探測(cè)設(shè)備通過鉆孔深入到地下，與礦產(chǎn)資源接近，從而大大提升了這種方式的勘探能力。利用井中物探法有利于發(fā)現(xiàn)深度埋伏的礦產(chǎn)資源資源。由于井中物探法是將探測(cè)器通過鉆孔深埋地下深入地下，因此這種勘探方法相對(duì)于地面物探方法，勘測(cè)能力遠(yuǎn)大于地面物探方法。

2.4 航空物探法

我國(guó)地緣遼闊，地貌差異明顯，用航空物探法需要大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。必須要有相應(yīng)的區(qū)域地貌地區(qū)數(shù)據(jù)才可以進(jìn)行比較分析。航空拍攝獲取到地質(zhì)、地貌圖像，然后與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)。只有掌握不同地質(zhì)、地貌下的礦物分布特征，才可以將航空物探法發(fā)揮到極致。在運(yùn)用航空物探法時(shí)需要運(yùn)用多種技術(shù)手段，提高整體的工作效率和勘探質(zhì)量。目前將航空物探法和磁法、電法相結(jié)合是一種有效的提升航空物探法勘查精度的方法。

2.5 地震勘探法

地震勘探法基本原理是使用人工激發(fā)引起的彈性波技術(shù)來(lái)檢測(cè)地下介質(zhì)的彈性和密度差異，在向地下傳播時(shí)，遇有介質(zhì)性質(zhì)不同的巖層分界面，地震波將發(fā)生反射與折射，在地表或井中用檢波器接收這種地震波。通過對(duì)地震波記錄進(jìn)行處理和解釋，可以推斷地下巖層的性質(zhì)和形態(tài)。隨著地震勘探法的深入研究，地震勘探勘探儀的成像技術(shù)不斷完善，地震勘探法不僅應(yīng)用于礦產(chǎn)資源的傳統(tǒng)勘查，同時(shí)也應(yīng)用于地殼研究和石油鉆井的勘查。

3 高新技術(shù)與傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源勘查的綜合運(yùn)用

將傳統(tǒng)勘查方法應(yīng)用于礦產(chǎn)資源勘查中，需要業(yè)務(wù)能力較強(qiáng)、工作經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員對(duì)已有勘查資料進(jìn)行收集、分析，一旦數(shù)據(jù)分析有誤，必然會(huì)影響礦產(chǎn)資源勘查準(zhǔn)確性。將大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能等技術(shù)應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集、分析，一方面有助于推進(jìn)新興技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，另一方面可以大大降低技術(shù)人員的工作難度，提升數(shù)據(jù)采集、整理、計(jì)算、分析的效率和準(zhǔn)確性，提高礦產(chǎn)資源勘查效率，實(shí)現(xiàn)智慧化傳統(tǒng)勘查。如下圖所示為高新技術(shù)與傳統(tǒng)勘查技術(shù)在礦產(chǎn)資源勘查中的綜合運(yùn)用。

圖2 高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)勘查技術(shù)在礦產(chǎn)勘查中的綜合運(yùn)用

3.1 “大數(shù)據(jù)”技術(shù)降低傳統(tǒng)勘查工作難度

在使用傳統(tǒng)的傳統(tǒng)勘查技術(shù)勘查礦產(chǎn)資源時(shí)，需要技術(shù)人員做好大量的準(zhǔn)備工作，其中原始數(shù)據(jù)采集、整理、處理、分析工作量就十分龐大，需要對(duì)勘查相關(guān)的每一個(gè)區(qū)域的水文、地質(zhì)、周圍環(huán)境等資料進(jìn)行綜合性、長(zhǎng)期性的采集。如果整個(gè)固定礦產(chǎn)勘查系統(tǒng)共同構(gòu)建一個(gè)礦產(chǎn)資源資源分布情況大數(shù)據(jù)庫(kù)，將全國(guó)的詳細(xì)地理信息、水文條件信息、環(huán)境影響因素以及已知的固定礦產(chǎn)資源信息錄入數(shù)據(jù)庫(kù)，從而構(gòu)建一套完備的礦產(chǎn)資源信息大數(shù)據(jù)。然后，利用云計(jì)算和人工智能對(duì)礦產(chǎn)資源信息數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行綜合分析，為我們綜合評(píng)定出全國(guó)范圍內(nèi)不同固定礦產(chǎn)資源的分布云圖，然后輸出區(qū)與找礦的勘查路線圖。這樣就大大降低了傳統(tǒng)勘查前期的數(shù)據(jù)收集和分析階段的工作難度，提高了勘查的準(zhǔn)確性，提升了整體效率。“大數(shù)據(jù)”技術(shù)不僅可以幫助傳統(tǒng)勘查的技術(shù)人員簡(jiǎn)化工作量，同時(shí)也有助于提升勘查階段的效率，降低勘查階段出錯(cuò)的概率。

3.2 “云計(jì)算”實(shí)現(xiàn)區(qū)域礦物分布基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享與快速訪問

在互聯(lián)網(wǎng)的支撐一下，云計(jì)算配合大數(shù)據(jù)技術(shù)為廣大的使用者提供精準(zhǔn)的資源檢索功能。利用云計(jì)算實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源分布相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的云存儲(chǔ)，將全部信息和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到云端服務(wù)器，勘查技術(shù)人員只要被給予訪問權(quán)限，可以在任何具備網(wǎng)絡(luò)通信的位置查詢?cè)贫舜鎯?chǔ)的固定礦產(chǎn)信息。這種技術(shù)有利于傳統(tǒng)勘查的信息共享，不僅實(shí)現(xiàn)在任何地點(diǎn)都可以快速訪問數(shù)據(jù)，同時(shí)也有利于不同工作團(tuán)隊(duì)之間的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)共享，大大提升了勘查效率，降低了工作難度。

3.3 “物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”的應(yīng)用

隨著網(wǎng)絡(luò)的普及以及各種傳感器的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用也越來(lái)越常見，比如無(wú)線通信地質(zhì)傳感器標(biāo)貼的使用，不僅簡(jiǎn)化了野外地質(zhì)標(biāo)識(shí)難度，同時(shí)大大提升了標(biāo)識(shí)的信息量以及信息準(zhǔn)確度，降低了地質(zhì)信息讀取難度，在勘查區(qū)域內(nèi)安置大量的無(wú)線通信地質(zhì)傳感器標(biāo)貼，從而形成一個(gè)整體性的無(wú)線通信無(wú)線通信地質(zhì)傳感器標(biāo)貼網(wǎng)。利用計(jì)算機(jī)軟件可以快速收集無(wú)線通信地質(zhì)傳感器標(biāo)貼采集到的地質(zhì)、水文、環(huán)境數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理之后就形成了區(qū)域內(nèi)礦產(chǎn)資源勘查基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。這種方式相對(duì)于傳統(tǒng)的人員實(shí)地考察，不僅更加簡(jiǎn)單便捷，同時(shí)也更加準(zhǔn)確高效。

3.4 “5G 通信”確保信息傳輸暢通

近些年互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展依賴于我國(guó)移動(dòng)通信的快速崛起，特別是“5G”技術(shù)已經(jīng)處于世界領(lǐng)先，為野外勘查提供信息通信保證。例如無(wú)線通信地質(zhì)傳感器標(biāo)貼以及移動(dòng)通信設(shè)備在野外正常工作都離不開移動(dòng)通信技術(shù)，可以說(shuō)移動(dòng)通信是現(xiàn)代化傳統(tǒng)勘查的基礎(chǔ)。

當(dāng)然，由于礦產(chǎn)勘查、開發(fā)企業(yè)的移動(dòng)應(yīng)用種類較多、移動(dòng)應(yīng)用的質(zhì)量參差不齊、移動(dòng)互聯(lián)設(shè)備建設(shè)不統(tǒng)一、終端管理混亂、無(wú)線通信地質(zhì)傳感器標(biāo)貼通信標(biāo)準(zhǔn)不同一，造成了移動(dòng)勘查流程管控依然較為粗放。

3.5 人工智能的應(yīng)用

人工智能技術(shù)是一門涉及到多學(xué)科的職能科學(xué)門類，人工智能在礦物勘查中的運(yùn)用較少，主要可以應(yīng)用于數(shù)據(jù)智能化分析，將具體的地形數(shù)據(jù)、氣候數(shù)據(jù)以及水文數(shù)據(jù)利用計(jì)算機(jī)綜合分析，然后利用計(jì)算機(jī)模擬出區(qū)域內(nèi)礦物質(zhì)分布數(shù)據(jù)，并對(duì)固定礦產(chǎn)分布情況進(jìn)行預(yù)測(cè)。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代高新技術(shù)與傳統(tǒng)勘查技術(shù)相結(jié)合的礦產(chǎn)資源勘查手段，不僅可以提升勘查效率，同時(shí)還可以降低勘查過程中人力、物力、財(cái)力的支出。相對(duì)于傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源的勘查技術(shù)來(lái)說(shuō)，這種將現(xiàn)代化電子信息技術(shù)與傳統(tǒng)勘查技術(shù)相融合，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因此在礦產(chǎn)資源勘查過程中，現(xiàn)代高新技術(shù)與傳統(tǒng)勘查融合運(yùn)用，可以整體提升礦產(chǎn)資源勘查效率。