礦山深部找礦工作中放射性物探方法的應(yīng)用效果分析

盧 騰，郝樂輝

（1.江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六一大隊(duì)，江西 鷹潭 335000；2.江西省能源礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查研究院，江西 南昌 330103）

礦產(chǎn)資源在我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)中發(fā)揮著不可或缺的作用，但隨著開采力度不斷加大，部分地區(qū)的地表礦和淺礦層的產(chǎn)量已經(jīng)無(wú)法滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要。關(guān)于放射性物探方法的研究，國(guó)外主要集中在地表勘探以及采空區(qū)勘探層面。國(guó)內(nèi)的放射性物探研究，主要是由科研院校和研究院等單位率先開展，利用放射性物探方法的先進(jìn)技術(shù)，模擬開采場(chǎng)景，研究放射性物探方法在深部找礦應(yīng)用中的效果。

文獻(xiàn)[1]詳細(xì)介紹了鄂爾多斯盆地的水文地質(zhì)條件，以富縣作為研究對(duì)象，應(yīng)用多種物探方法進(jìn)行了綜合研究[1]。文獻(xiàn)[2]通過高精度的測(cè)磁以及激電測(cè)量工作，描述了內(nèi)蒙古扎賚特旗神山的礦產(chǎn)資源的分布情況[2]。放射性物探方法具有比其他物探方法更環(huán)保的特征點(diǎn)，近年來(lái)被礦產(chǎn)開采領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。研究資料顯示，目前學(xué)術(shù)界關(guān)于放射性物探方法的應(yīng)用效果分析的文獻(xiàn)并不是十分豐富，需要進(jìn)一步深入研究。

1 礦山深部找礦工作研究現(xiàn)狀

地質(zhì)找礦作為礦產(chǎn)開采的重要環(huán)節(jié)，是在礦山深部開展找礦工作的常見技術(shù)手段。礦山深部的找礦工作，需要在現(xiàn)有的在找礦數(shù)據(jù)以及找礦經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)手段進(jìn)行合理的成礦預(yù)測(cè)。依據(jù)礦產(chǎn)資源的開采狀況，將研究區(qū)劃分為高、低兩種程度的找礦勘查區(qū)域。由于地質(zhì)條件等多種因素影響，礦山深部地區(qū)的空間結(jié)構(gòu)與地表淺層的裸露程度等信息都比較難以獲取[3]。為了解決相應(yīng)的技術(shù)難題，國(guó)內(nèi)學(xué)者參考了國(guó)外的研究資料，并且結(jié)合我國(guó)的總體地質(zhì)特征，礦山深部的找礦工作已經(jīng)取得了較大進(jìn)展。但是部分地理?xiàng)l件較為惡劣的地區(qū)，還不能完全應(yīng)用現(xiàn)有的物探方法，必須在整體基礎(chǔ)上，繼續(xù)開展相關(guān)研究。

2 礦山深部找礦工作中放射性物探方法的應(yīng)用效果分析

2.1 探測(cè)精度效果分析

放射性物探方法在礦山深部找礦工作中，具有較高的探測(cè)精度，通過檢測(cè)礦體內(nèi)物質(zhì)的放射線元素的成分變化，尋找礦山深部的礦產(chǎn)資源。對(duì)探測(cè)異常的部分，提取被動(dòng)源元素特征，同時(shí)，感應(yīng)外來(lái)的低頻以及高頻電磁場(chǎng)，利用放射性物探方法的作用原理，在原有的基礎(chǔ)上，延伸探測(cè)的深度。在礦山深部設(shè)定放射物質(zhì)的感應(yīng)裝置，將大地介質(zhì)中的放射物質(zhì)完全釋放，以便排除其他放射元素的干擾[4]。根據(jù)礦體中不同放射元素的化學(xué)特征，劃分地層結(jié)構(gòu)的不同深度層。先獲取地表結(jié)構(gòu)中不同地層的放射磁場(chǎng)信息，再收集礦山深部地層的放射磁場(chǎng)信息，根據(jù)測(cè)量到的信息計(jì)算礦山深部地區(qū)的探測(cè)距離。結(jié)合探測(cè)儀器和設(shè)備，按順序開展數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理以及物探技術(shù)應(yīng)用的步驟。在應(yīng)用放射性物探方法的過程中，為了保證放射性物質(zhì)能夠被準(zhǔn)確獲取，需要根據(jù)探測(cè)任務(wù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)記錄，以米為單位，不斷延伸探測(cè)深度，并盡量將探測(cè)位置選擇在視野開闊的地方。放射性物探方法自身具有不受高層信號(hào)屏蔽、裝備便捷以及信息豐富的特點(diǎn)，能夠利用天然放射性能量，減少電力設(shè)備的使用，能夠在實(shí)際應(yīng)用中減少電能消耗。將礦山深部的探測(cè)信號(hào)設(shè)定在合適的頻率區(qū)間內(nèi)，就能在很大程度上保證工作人員能夠有效接收到礦體內(nèi)的放射性物質(zhì)。當(dāng)探測(cè)信號(hào)穿過氣體中的阻帶層時(shí)，同樣能夠有效探測(cè)工作的精度。

2.2 探測(cè)密度效果分析

通常情況下，礦山深部的物探工作與礦體內(nèi)放射性物質(zhì)的排列密度會(huì)影響探測(cè)效果，因此需要結(jié)合放射性物探方法進(jìn)行實(shí)地勘探。探測(cè)密度不僅包括礦體內(nèi)部的密度，還包括礦體周圍的土壤密度，因此在研究過程中缺一不可。礦山深部的地表場(chǎng)源，表現(xiàn)為光線垂直入射到礦體內(nèi)部，與礦體內(nèi)的物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)后，會(huì)出現(xiàn)水平極電磁波不穩(wěn)定的現(xiàn)象，為采數(shù)據(jù)處理工作節(jié)約了一部分時(shí)間。但是礦山深部的場(chǎng)源天然的程度較高，導(dǎo)致信號(hào)傳輸較為不穩(wěn)定，需要利用物探方法的信號(hào)解析功能進(jìn)行處理，然后得出完整的探測(cè)信息。據(jù)資料顯示，礦山深部的原生地層狀態(tài)會(huì)受時(shí)間影響，在不同時(shí)期呈現(xiàn)出不同的狀態(tài)特征，具體分為縱向變化與橫向變化，但無(wú)論是哪種變化狀態(tài)都會(huì)影響礦體物質(zhì)的排布密度。因此，利用放射性物探方法，獲取礦山深部的地層結(jié)構(gòu)變化特征，并不斷加強(qiáng)探測(cè)密度。放射性物探方法的作用基礎(chǔ)，就是礦體內(nèi)物質(zhì)與周圍的空氣介質(zhì)之間產(chǎn)生的化探異常信號(hào)頻波，將信號(hào)頻波固定在同一個(gè)信道上，進(jìn)一步對(duì)礦體深部展開探測(cè)。由于礦井深部的施工條件較差，為了避免出現(xiàn)施工安全事故，需要在施工前對(duì)礦體內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)和識(shí)別，而放射性物探方法具有較高的探測(cè)密度，能在探測(cè)過程中提供礦山深部的地質(zhì)體信息，保證探測(cè)工作的密度符合施工標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 探測(cè)速度效果分析

在礦山深部找礦工作中，應(yīng)用放射性物探方法能夠有效提升探測(cè)速度，直接減少人力、財(cái)力和時(shí)間的投入。在探測(cè)過程中，不同類型的礦體，其磁場(chǎng)強(qiáng)度也不同，是影響探測(cè)速度的原因之一。將放射性物探方法作為研究不同礦體類型和地質(zhì)體的技術(shù)支撐。此外，礦物含量不均也會(huì)影響探測(cè)速度，需要在施工前對(duì)礦山深部的周圍地表和礦層展開詳細(xì)調(diào)查。通過測(cè)繪礦體內(nèi)物質(zhì)的異常曲線，得出具體數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)等值線特征，研究礦體的分布規(guī)律。根據(jù)礦體深部的地勢(shì)走向與構(gòu)造邊緣的斷裂程度，判斷放射性物探方法的應(yīng)用范圍。通常情況下，礦體深部的零直線與等值線之間會(huì)存在一定差距，而這種差距極可能存在正向和負(fù)向的化探異常，在橫向異化的條件下，化探異常的形態(tài)與礦體的接觸帶位置，體現(xiàn)出了礦體內(nèi)的可能成礦位置。利用不同礦物質(zhì)的元素差異，向礦山深部的地下層傳輸定量的放射物質(zhì)，將電影膠片作為探測(cè)的基片，利用化學(xué)方法進(jìn)行埋杯工作，并對(duì)采集到的樣品進(jìn)行生物提取。根據(jù)監(jiān)測(cè)額結(jié)果，結(jié)合放射性物探方法，進(jìn)行精細(xì)化處理，與傳統(tǒng)探測(cè)方法相比，節(jié)省了多個(gè)探測(cè)步驟，而最終得到的結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確性。在勘探階段節(jié)省的時(shí)間，能夠?yàn)楹罄m(xù)礦體開采工作提供更多的空間，并且獲得更加可靠的探測(cè)結(jié)果。初期的物質(zhì)感應(yīng)范圍通常是局限在礦體的地表周圍，當(dāng)頻域里高頻成分分布較廣的時(shí)候，會(huì)縮小物質(zhì)感應(yīng)范圍，結(jié)合放射性物探方法，能夠快速獲取擴(kuò)散中期的礦體物質(zhì)成分。

2.4 探測(cè)深度效果分析

由于探測(cè)對(duì)象是礦山深部，所以設(shè)探測(cè)設(shè)備的測(cè)量方式需要集合張量、標(biāo)量和矢量三種測(cè)量方式。放射性物探方法，通常是應(yīng)用在一維介質(zhì)層和二維的地質(zhì)目標(biāo)體之間，在地質(zhì)條件較為復(fù)雜時(shí)，也能夠利用場(chǎng)源釋放的特定信號(hào)，準(zhǔn)確獲取礦山深部的物質(zhì)信息。當(dāng)探測(cè)深度較淺時(shí)，通用型設(shè)備就能應(yīng)用在找礦工作中，而當(dāng)探測(cè)位置位于礦體中部時(shí)，就需要在探測(cè)前詳細(xì)獲取數(shù)據(jù)信息，探測(cè)位置越深，需要結(jié)合的物探技術(shù)就要具備更好的使用性能。礦山深部的探測(cè)收發(fā)距離，受探測(cè)設(shè)備的精確度以及技術(shù)條件限制，利用放射性物探方法，結(jié)合定距變頻手段，選擇近區(qū)測(cè)量或者遠(yuǎn)區(qū)測(cè)量的方式，布置探測(cè)工作。同時(shí)，利用放射性物探方法合理布置探測(cè)設(shè)備和回線裝置，根據(jù)實(shí)際的施工情況，投入使用GPS定位設(shè)備，定位探測(cè)深度，具體如下圖所示。

根據(jù)圖1 可知，在整體的礦山深部條件下，回線裝置的地點(diǎn)與地勢(shì)走向有關(guān)。當(dāng)?shù)V山深部的土層厚度和礦體發(fā)育程度都較為發(fā)達(dá)時(shí)，探測(cè)設(shè)備的精度也需要調(diào)整對(duì)應(yīng)的數(shù)值，并根據(jù)礦體周圍的巖層結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)探測(cè)。根據(jù)礦山深部的礦體排列布局，進(jìn)行簡(jiǎn)單地延拓處理，主要目的是抑制來(lái)自周圍的局部干擾，結(jié)合放射性物探方法，獲取礦體深部的異常情況。在礦山深部，礦體的地質(zhì)體積是影響探測(cè)深度的主要原因，一旦礦體的體積過大，需要先對(duì)礦體的體積進(jìn)行測(cè)算，并根據(jù)地質(zhì)體的埋深調(diào)整探測(cè)深度范圍。

圖1 回線裝置圖

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過四個(gè)角度詳細(xì)分析了放射性物探方法在礦山深部找礦工作中的應(yīng)用效果，為礦山探測(cè)工作提供了新的思路。同時(shí)，豐富了學(xué)術(shù)界關(guān)于礦山深部找礦工作的研究?jī)?nèi)容，在一定程度上拓寬了放射性物探方法的應(yīng)用范圍。由于研究條件有限，文章對(duì)礦體表層的應(yīng)用技術(shù)研究得還不夠透徹，未來(lái)將不斷完善。