綜合物探技術在礦山地質勘察中的應用

吳傳興

（福建金東礦業股份有限公司，福建 尤溪 365101）

隨著綜合物探技術的出現，解決了當前礦山地質勘探中出現的問題，且勘察結果也取得了比較理想的效果。可是，由于高科技技術的應用，會受到各種因素影響，同樣會給勘察工作帶來不同程度的問題出現，使得綜合物探技術無法發揮其作用，但是它仍然具有廣闊的發展空間。為此，在礦山地質勘探中，相關人員應加強對綜合物探技術進一步的探究。針對實踐中遇到難題去分析、研究，從根本上解決當下的困難，不斷提高技術的運用技巧，保證礦山地質勘探質量，對礦業發展有著積極影響。

1 物探技術理論闡述

物理勘探技術是根據地質勘探過程中礦石和圍巖的特性來作為基本依據的。比如具有導電、物理性質等。地球物理學的應用和基本方法都是基于此的。它能夠有效地觀測出礦山物理場的分布情況以及變化。此外,物探技術還可以有效地探測地球體和地球空間周圍物質的組成以及介質的結構,還可以了解到介質、物質結構是怎么形成和演化的,幫助工作人員對大自然遺址的發展變化進行探測，為能源勘探、資源勘探和環境探測提供有力的理論依據，技術支持。另外，還有助于更好地探索地球內部的結構和構造，為地質災害的預測奠定了理論基礎。

2 常用到的幾種綜合物探技術

2.1 探地雷達

在對礦上進行勘察的時候，通過使用探地雷達，可以為勘察各種地質問題提供有力的參考依據。但是，在具體的使用過程中，需要結合礦山地質的實際情況來分析，從而保證綜合物探技術能夠得以合理的應用。探地雷達的優勢就在于，首先，在操作方便就比較便利，能夠連續監測，且檢測的效果比較理想。第二，在使用過程中，其探測效率高，反應敏捷，它可以使用于不同地質要求的礦山地質勘探活動中；第三，它的采樣效率極高，在他的支持下，可以高效的使用無損檢測技術。

2.2 電阻率技術

電阻率技術根據巖體和礦體之間的電導率差異分析地質問題，根據觀測研究的地下人工電場分布特征來分析地質問題，并利用各種技術設備解決相關問題。由于技術和觀測方法的不同，該方法可分為電阻率剖面法、電阻率測量法和高密度電阻率法。

2.3 瞬變電磁法分析

瞬變電磁法，是綜合物探技術中比較重要的一種技術，它屬于電磁勘探法。它可以加強對礦井采空積水區進行有效分析。在勘探過程中，該技術可以用于分析地下的巖石礦物體的導電性與磁性的差異，通過電磁感應的理論，有效地分析需要勘測測區內的電磁場變化及在勘探中遇到的各種問題。同時，也可以充分知道煙圈對瞬變電磁法所產生的影響。通過二次高速電磁場的相關內容獲取礦山地質的相關信息，制定可靠的地質災害的治理措施。

2.4 瑞雷波技術

雖然，瑞雷波勘探技術興起的時間比較晚，但是，在實際的勘探工作中，且獲得了勘探技術員的高度認可。其自身也具備較大的使用優勢，它能夠大幅度的提升穩定性和動態監控方面。但是，在使用瑞雷波技術的時候，設備本身需要占據較大的空間，也需要花費較高的成本，所以，就經濟方面其實并不實用，可是，該技術的應用前景還是比較廣闊的，通過瞬態瑞雷波可測試的信號主要來源于與地面垂直的角度，因此可以通過相關的技術對信號進行反復的推演和重算，更好的實現勘測的智能化。

圖1 近源瞬變電磁場在早期1e-5s的分布

3 物探技術的使用原則

事實上，物探技術在實際的運用過程中，為了促進經濟效益的增長，有效的找準礦物的位置，應該遵循一定的原則。

3.1 優化組合，選擇合適的技術

物探技術可以分為很多不同的種類，并且每一種勘察技術都有其優缺點，但是，由于在具體的工作中，對礦山的勘探重點不同，所以工作人員應該要結合實際的地質來具體采用合適的物探技術。

在分析好具體的探測區域特征之后，選擇最佳適合的技術進行勘察。一種物探技術無法做出最好的勘探時，可以分析其物性的差異，在一定的區域內，進行不同物探方式的組合試驗，然后對試驗結果進行比較分析，選擇理想的組合。在實踐的運用過程中，優化組合原則一定要以節約資金為核心，通過對各種物探方式進行合理的選擇、優化之后，在達到理想的勘察效果的同時，還能促進相關經濟效益的提升。

3.2 大信息量原則

在地質勘探過程中，有必要詳細了解分辨出災害地質體的特征與周圍巖石介質之間的差異。也就是說工作人員在采用綜合物探技術時，一定要結合實際情況，分析已知相關信息條件，選擇合適的物探方式。

同時，收集和處理不同的物理勘探方法相關的參數信息，并最終分析出地質的成因和具體的特征。通過大量分析信息的方式，來避免出現物探異常問題的發生，從而使得勘探信息更加準確和統一。

3.3 科學推測原則

勘探區域勘探后，將生成具體數據、報告、圖像和其他數據。此時，技術人員需要分析和總結這些所獲得的大量信息數據。這個數據分析環節是整個勘探過程中最為關鍵的部分。因此，技術人員一定要積累豐富的地質資料分析經驗，這樣就可以運用科學的預測方法，剔除虛假資料，保存真實資料，做出科學的推測和準確的判斷，在地質勘察中做到精準勘察。此外，在利用綜合物探技術尋找礦資源和資源勘探的過程中，技術人員不能隨便選擇一個地點就立即進行勘探，而是要遵循從已知中引導未知的原則。即在相關工作過程中，在已知礦體的基礎上，由簡單到復雜，去尋找未知的礦體。

4 在礦山地質勘察中，綜合物探技術的實踐應用

4.1 選擇適合的物探措施

在進行礦山的地質勘察時，對于同一區域的礦山進行測量時，可以運用地球物理探測技術。其中，最常用的兩種方法是橫向測量和縱向測量。在勘察前，工作人員需要對采集到的數據集進行科學校正，然后與現場地質數據進行橫向和縱向對比，從而獲取準確的信息與數據來分析礦山地質情況。勘察人員可以將獲取到的數據應用到實際的工作過程中，根據實際地質條件選擇勘探技術，注意幾種方法的結合，提高實際勘探的準確性和可靠性。必須準確分析根據巖體特征和礦山地質條件對勘探方法的應用要求，提前明確差異分析，避免測量儀器出現偏差[1]。

4.2 地球物理模型的使用

通過各種地球物理勘探方法，對礦區地質帶的重力、磁場、電磁場和地震進行研究，包括地質結構帶內的磁力、密度、地震波速等一些基礎物理數據。勘察人員可以在此基礎上，結合勘察區的地質特點和相關的地質信息進行科學的分析，建立勘探區地球物理模型，使技術人員能夠利用物理模型快速準確地評估該地區礦山實際資源儲量，分離區域斷層，從而進一步客觀評估礦山開發前景[2]。

4.3 技術資料解釋

采礦礦體的波浪推進力與圍巖層之間存在顯著差異，主要原因是反射波強度比上下板巖層強，可反射波的強度可以達到2T。那么，分析了兩者之間的差異之后，勘探人員合理科學利用探測儀器，以便地震技術可以跟蹤波浪事件的軸。然后對收集的反射波的強度、連續性和相位特性進行進一步詳細分析，以提供明確的解釋[3]。

4.4 地震勘探

技術應用原理在應用地震勘探技術的時候，技術人員必須到現場收集各種數據，然后在室內完成對數據的處理和解釋工作。在采集現場數據的過程中，技術人員必須利用人為因素來產生地震波，當地震波向下傳播時，當它們接近不同阻抗的區域層時，就會發生折射和反射。所以，必須有足夠的人員使用地震檢波器處理反射的地震波，并對地震檢波器的接收結果進行綜合調查，才能準確了解礦山地質信息[4]。

圖2 三維立體層面可視圖

4.5 礦產管理方面

地質勘察工作主要包括合理科學規劃和利用礦產質量、礦產分布和礦產數量，我國幅員遼闊，但可利用的礦產面積并不是很多。因此，必須對我國的礦產資源做出科學合理的規劃，最大限度地提高我國地質勘察工作效率和利用率。礦山地質物探人員必須熟悉日常需要使用的軟件使用說明，并知道如何使用物探軟件處理數據和分析相關信息資源，以便在礦產探查的過程中能很熟練的運用[5]。

4.6 數據信號分析

分析發現的所有數據和信息，以提高勘探工作的效率，分析隱藏的問題并采取措施消除。這一階段的信號分析要嚴格專業，根據以往的經驗，重點分析地表波形數據和折射波形數據，檢索時要做好地波信號數據的管理工作。在時域信號窗口中，可以從地波信號中提取有效數據，設置合理時間間隔，根據實際地波的時域信息，得到地波基波模態的擴散曲線，得到轉換后的深度波速曲線。最后，必須根據空間原理計算測量點之間數據的插值，并對最終的數據信息進行處理和解釋，同時，有必要對折射波的結果和土巖層的邊界進行分析[6]。

5 綜合物探技術在礦山地質勘探中的應用步驟

綜合物探技術的原理是通過收集地層中傳播的波信號，然后通過分析得出地質的實際情況，因此綜合物探技術的第一步是發射信號，第二步就是信號的數據采集，信號的采集主要有以下幾個步驟:一是是測線布置，其核心點在于面波測點和折射波測點要對應一致；二是參數設計，其核心點在于采集道數、檢波器、偏移距、踩點及采樣率的選擇；三是測量步驟。第三步是信號的分析。

6 綜合物探的基本原理及應用范圍

綜合物探技術就是根據地質的實際情況融合多種物探技術進行地質探測的技術，它會隨著技術的進步和創新不斷的發展壯大。綜合物探技術主要是依據不同的巖石物理性質對其構造進行勘測在以下幾個方面應用比較廣泛：一是水文地質探測,水文地質綜合物探技術對于許多行業來講都非常關鍵，可以有效防止事故頻繁發生；二是考古行業探測。綜合物探能夠通過研究探測位置的物理性質，幫助工作人員構建內部環境，從而在不損壞文物在情況下探測地質情況；三是地質探測。自然災害具備突發及損壞性特點，為了更好的控制此類突發情況，就要對頻繁發生自然災害突發狀況的區域進行勘測，災害進行有效預防。

7 不同類型的物探技術分析

7.1 電磁測量法

電磁測量法可以分為兩種：一種是可控源音頻大地電磁測量方法，它測量原理是使用發射裝置發射頻率不一的電磁波，然后根據反射回來的電磁場振幅與相位的實際情況，進行分析論證，從而實現地質的勘察。由于電磁波頻率的不同，其穿透的性能也不盡相同，再加上集膚效應的交流電，所以造成了高頻率電磁場主要集中在地層的淺部，低頻率的電磁場主要集中在地層的深處。基于這種情況將電磁波的頻率不斷的進行轉換，就能夠將地層的實際情況勘察出來。地磁勘察法的優勢在于分辨力和穿透性比較強，但比較以來勘測區域的地質資料；一種是瞬變電磁法，這種方法是現階段綜合物探技術的重要組成部分，通過對瞬變電磁法的合理利用，能夠很好的應對礦井采空區的積水問題。瞬變電磁法的原理是以電磁感應為核心，對測試范圍內的電磁變化進行分析，從而測量出地質的各個運動情況，然后在這個基礎上進行陳隊形的措施預防。瞬變電磁法有效獲取改善水文地質災害。

7.2 電探測法

電探測法主要分為兩種：一種是電阻率法，它是利用地層中土層、巖石、礦石之間不同的導電性，對探測區域的地下電場的分布規律和表現的特點，進行觀測和研究，然后分析出探測區域的地質情況。由于使用電阻率法的設備儀器的不同又分為剖面法和探深法，又因為其觀測方法的不同，又分為高密度電阻率方法；二是直流電法，隨著礦井的不斷開采，現階段礦井的開采難度越來越大，對于地下水的控制也越來越困難。礦井直流電法作為一種全空間的電探法，能夠深入的研究礦區的巖石電性，然后根據全空間電場理論構建和分析礦井具體的水文情況，然后采取措施解決。

7.3 探地雷達法

探地雷達法是非常靈活的，能夠對不同的地質進行不同的分析，是綜合物探技術能夠順利基礎。探地雷達不僅操作簡單，而且能夠進行連續的地質檢測，探查效果好且塊，能夠滿足不同地質環境勘察要求。除此之外，由于探地雷達法在地質勘察的采樣中，采樣率相對來說是非常高的，因此可以當做無損檢測技術應用效果增強提供一定的保障和基礎。

7.4 電剖面法

電剖面法的勘察原理大致上和電探測法相同，都是根據巖石的電性進行分析和研究，進而確定地質的實際情況。但是在實際的勘察中，電剖面法的探測點一般是針對沉積巖的探測，針對性和準確性也比較高。所以施工的質量也對探測的結果有著極大的影響，這就需要我們在實際的探測中需要更加深入的研究巖層電性之間的差異，分析巖層之間電性的變化情況，從而更好的完善電阻法進行地質的探勘。

8 結束語

綜上所述，在礦山地質勘察工作中，物探技術的運用取代了傳統勘察技術，且通過不同種不同物探技術，參照地質勘測資料等信息進行科學合理的地質勘探，這樣使得勘察結果更加精準。因此，在實踐的勘察中，工作人員還需要對勘探區域特點進行分析，并合理設計各項參數，熟練了解不同的物探技術的特點，獲取可靠性高的探測數據信號，在各方面的不斷的優化下，爭取讓綜合物探技術發揮出最佳的運用效果。