淺析地質工作中實驗測試技術的重要性

丁超DING Chao

（山東省煤田地質局第一勘探隊，滕州 277500）

1 實驗測試技術概況

人類借助地質工作對我們所生存的地球的物質屬性進行深入探究，地質工作中實驗測試環節有著非常重要的作用。眾所周知，通過地質實驗測試才能對礦產資源進行有效開發。如果在確保礦產資源開發過程中生命安全的基礎上充分了解開發區域地質信息，對地質實驗測試技術的要求是非常高的。除此之外，每一個大型建筑項目都與地質實驗測試技術緊密相關。經各項地質測試實驗后，獲取的數據信息，能夠為地質工作者的地質保護活動或地質開發工程提供可靠建議。人類依靠精準的實驗測試技術去準確了解各項地質資源的動態變化，以規劃更加有效的解決措施，應對環境污染問題、能源短缺問題、礦產分布及儲量等各種資源問題和環境問題。

另外，地質成果和地質實驗測試之間同樣存在著十分緊密的聯系，地質實驗測試的專業性在很大程度上決定著地質成果的完成質量。在整個地質工作中，通過地質實驗測試工作的開展，能夠將精確的信息內容提供給地質工作者，地質工作者對被測試區域地層的物質組成、礦物分布及儲量、地質結構、水域屬性才能有更清晰具體的了解，對實驗測試結果的正確與否進行驗證，兩者的相互作用推動地質工作高效開展。

地質工作的進行以地質實驗為基礎，探究地球物質結構、地質演變等實踐活動，其中涉及到水文地質、氣候環境以及植被覆蓋等多方面，因此，地質工程中的實驗測試內容較為復雜。主要的實驗測試內容，例如，巖礦探測、化學探礦、地形測量、地質勘探、災害預防等內容。研究人員和勘察人員等，通過對區域內地質進行多方面的測試實踐，獲取重要勘查信息，為礦物質資源分析、礦山開采、地質災害預防、生態環境保護等工作提供可靠數據。地質工作中實驗測試技術分類較多，可用于預測地震、勘察水文與海洋等，能夠對地下水源、礦產等資源進行精確檢測，幫助地質工作者對地質資源進行科學分析與合理開發，解決全球資源匱乏問題。通常進行地質信息檢測時，需要用到多種實驗檢測技術，例如GPS 定位技術、X 射線熒光光譜技術、原子吸收技術等，這些技術的配合使用，能夠協同促進地質工作的檢測效率，加上物理、數學及化學模型的建立，能夠直觀、形象地反映出地質樣品組成要素與性能指標，使地質工作者獲取區域中的地質條件和礦產資源分布等信息，促進我國復雜地質的深入研究以及資源的合理開采利用。

2 實驗測試技術在實際工作中的應用

2.1 實驗測試技術在地質找礦中的應用

在地質找礦的實際調查中，實驗測試能幫助地質工作者提高工作效率、獲取更全面的地質信息，使其能對地質構造更加了解，對區域的參考數據進行分析。通過對礦石樣本的實驗剖析，能夠獲取礦石的物質與成分等相關信息，為之后的工作開展提供參考依據。根據地質工作中相關的規定標準，將礦石樣本準確分類進行檢驗，以保證測試結果的精準性。例如：圈定白云巖礦、石灰巖礦儲量中元素的測試、圈定煤礦儲量中煤樣的測試、鈾礦普查中異常區的圈定等。在實驗中，通過對礦石元素與含量的實驗測試，輔助地質找礦工作的進行。另外，我國不同區域內巖石和礦產資源特點不同，先進行不同區域的樣本分析，采取有針對性的預防方案，避免地質找礦過程中事故的發生，還要完善事故發生后的安置措施，將損失降到最小。通過對地質條件的深入探究，了解其風險值，以綜合制定出科學有效的應對方案，避免受到傷害。

例如，X 射線熒光光譜技術的應用，能夠對巖石礦物中元素進行測試與分析。對巖石礦物中主要元素與微量元素進行準確鑒定和分析，是一項操作較為繁瑣、且費時費力的工作。將X 射線熒光光譜法應用的礦物質元素的測試中，再結合化學分析方法，不僅能夠大大簡化巖石元素分析工作量，更重要是還能夠提高測試精密度。我國地質類型較多且地質環境復雜，為更好的測試巖土和礦石等所含元素的種類與含量，還需使用計算機信息技術、硼酸鹽熔融制樣以及基體效應的數學校正與X 射線熒光光譜分析技術結合使用。X 射線測量示意圖如圖1 所示。

圖1 X 射線測量示意圖

X 射線熒光光譜技術也可應用于區域化探，采用粉末樣品壓片制樣的方法與此技術結合，能夠對多元素進行檢測與分析。相比于傳統的測定方法，此方式縮短了測定所需時間，提升了測定精確度，能夠發揮更高的經濟效益，有著更好的應用效果。隨著科技的不斷發展，X 射線熒光光譜技術不僅能夠對區域化探樣品多元素進行測定，還能以此技術為基礎，開發出區域化探數據處理的專業軟件。區域化探要求測定三十九種元素，在X 射線熒光光譜技術的應用下，能夠實現對其中二十四到二十六種以上元素的測量，且測定率能夠得到有效保障，顯著提升了地質檢測儀器的樣品測定效率。

2.2 實驗測試技術在礦山開采中的應用

雖然我國具有豐富的礦產資源，但是對能源的開采利用依然擁有較大空間。

在進行開發與利用礦產資源時，應當預先開展相關勘探與普查工作。在開采礦產資源的過程中，采用合適的地質實驗測試技術應用則可以達到較好的效果。當前，我國高度重視礦產資源開采與利用工作，由于地質環境的復雜性、礦區面積范圍廣，所以對地質實驗測試技術提出更加嚴格的要求。為了有效避免盲目開采工作，提升礦產資源利用率，確保礦產開采工作人員的生命安全，可以通過地質實驗測試技術對開采區域進行地質勘測，并擴大勘測范圍，同時建立相應的開采標準。例如：電磁法在井下瓦斯抽排中的應用、礦井水涌水量的測定、煤的可燃性測試等。一方面確保資源利用和開采的準確性，另一方面也實現礦產開采風險與成本的降低，使采礦人員的生命安全得到保障。

2.3 實驗測試技術在工程地質勘查中的應用

工程地質勘察過程中，實驗測試的進行是其中重要環節。工程地質勘查借助眾多地質勘探方法和測試技術對被勘探區域地況進行全面探測與研究，從而分析出工程實施目標區域內的地層分類、礦物成分等各項具體數據。工程地質勘查中的地質實驗測試技術包括鉆探，地震勘探，釬探，物探等，其中地質工作中實驗測試通過使用固結分析儀、快剪儀、三軸測試儀、滲透系數測試儀、分光光度計、光譜分析儀來分析地質樣本的工程力學屬性及評價地下水對建筑材料腐蝕性等。通過科學的使用這些方法，地質勘探工作者能夠分析出該區域的承載力等工程數據，從而指導施工單位科學、安全的開展工程施工。

例如，鉆探技術在工程地質勘察中的應用，常見的鉆探技術有反循環鉆探技術、繩索取心鉆探技術、液動潛孔錘鉆探技術以及組合鉆探技術等。一般情況下，反循環鉆探技術可分為水力反向循環技術和空氣反向循環技術兩中技術，這兩種技術的本質區別在于循環介質不同。第一種的循環介質通常為泥漿或者水，通過將水或者泥漿移動到鉆孔的最底部，取鉆頭即可獲得巖心，之后巖心隨鉆頭返回地面，按照此方式進行循環完成對地質勘察工作。而第二種鉆探技術的循環介質為空氣，如圖2 所示，為空氣反循環鉆探技術的原理圖。

圖2 空氣反循環技術鉆探技術原理

這兩種類型的反循環鉆探技術有著各自的優勢與弊端，以水或者泥漿為介質的反循環鉆探技術通常所取得的巖塊完整性較好，有利于提升巖層判斷的準確性，其弊端在于所需水量較大，鉆探速度慢，鉆探所需周期較長。而空氣反向循環鉆探技術在實際使用中，對勞動力需求較小，且因為采用空氣作為介質，在保證鉆探效益的基礎上，減小了鉆探所需成本，非常適合應用于缺水地區，有利于節約水資源，其弊端在于巖塊的完整性低，所獲得的巖塊樣品大多都是碎屑，無法較好反映出巖層結構缺陷，不利于對巖層的準確判斷。不同類型與原理的鉆探技術各有利弊，其適用范圍可能有所不同，可結合地質情況，合理選擇科學鉆探技術。

2.4 實驗測試技術在地質災害預防中的應用

近幾十年來，社會經濟及人民的生活水平有了很大提高，但是各種地質災害發生頻率不減。人類行為對環境的影響和破壞逐漸嚴重，導致自然環境無法承受日益加劇的人類活動，形成了各種地質災害，嚴重威脅著人類的生命安全和社會經濟安全。

山體斜坡發生滑坡或者泥石流、崩塌等災害現象的概率較大，如果山體斜坡上的植被覆蓋較差，土質不夠堅固，在巨大的山體重力作用下，很容易造成土體和巖石下滑。加入同時遇上暴雨災害天氣或者冰雪融化，會有大量雨水從山上沖刷而下，在一些坡體陡峭或地勢險峻的地區很容易引起泥石流地質災害。其他地質災害還有很多，例如，地面變形、塌陷、地震等。近年來，地質災害頻發，環境的劇烈變化加上地質技術的缺陷，人類的生命安全和財產安全無法被保障。一方面，不僅要實現實驗測試技術在防治地質災害中的廣泛應用，還應不斷增強實驗測試技術在面對各種復雜、危險地質災害的時候能夠發揮的作用。例如：地震、滑坡、泥石流、地面塌陷的監測預防手段都需要完善和改進。不僅可以嘗試將不同的實驗測試技術應用到地質災害預防中，還可以改善實驗測試的內容和手段。

礦山的生產經營相比于其他行業，更需要安全方面的保障，礦山工程中地質災害的發生率要遠高于其他行業，一旦發生地質災害，會嚴重危及到工作人員的生命安全，甚至造成巨大經濟損失。當前，GPS 技術已經廣泛應用到地質災害的檢測與預警過程中，GPS 技術應用流程為：首先進行GPS 布點，之后制定監測計劃表，最后實施監測。在對GPS 布點之前，需要仔細、實地考察礦山工程實施檢測區域的地形與地勢特點，GPS 布點是影響GPS 檢測技術效果的關鍵因素，選取的點要求能夠反映出地形變動信息、變形率大小、以及形變的大致范圍。預先架設并固定好標石，依照所檢測礦山區域的實際狀況設定好標石之間的距離，為避免環境對GPS 技術造成干擾或者不利影響，標石點周圍盡量沒有地表障礙物存在；第二個環節為制定監測計劃表，地質災害類型眾多，為能夠實現針對性的預防和監測，預先推測出此礦山工程區域容易發生地質災害的類型和可能性，進一步地規劃出科學的監測時間段，專家組或者研究人員擬定出檢測計劃，編劃出GPS 衛星星歷軌道的可見性計劃表；最后充分結合礦山工程的現場狀況實施全天候監測，一般情況下，衛星接收設備最少要有6顆，采取高速運動下實時動態觀察模式，對礦石工程區域地質情況進行有效監測。

3 實驗測試技術在地質工作中的意義

在發展地質工作的諸多方式方法中，實驗測試技術居于重要地位。地質實驗測試過程是針對所采集的樣本所開展的深入分析，進而對有關地質情況相關信息予以獲取，并形成具有參考價值的報告。該報告具備一定的整體性、詳盡性、科學性與深入性，能夠幫助有關地質工作人員解決地質過程中所存在的重、難點問題，并在此基礎上，對地質工作執行方案進行設置，為地質工作的順利開展創造良好條件。

地質工作成果和實驗測試之間同樣存在著十分緊密的聯系，地質工作成果的完成質量很大程度上取決于實驗測試的專業性。實驗測試所得數據信息有著重要作用。通過地質實驗測試工作的開展，能夠為地質工作的進行提供準確的參考內容，地質工作的成效也是對實驗測試結果科學性與準確性的有力驗證，兩者的相互作用推動地質工作的高效開展。

4 地質工作中實驗測試技術的改進與提升

實驗測試技術在巖土工程、建筑工程以及礦石工作中應用廣泛，隨著各行各業對地質工作要求的不斷提升，人們也在不斷對實驗測試技術進行改進和優化、對實驗硬件設施與儀器進行升級與強化。通過實驗測試技術的合理使用，能夠為地質工作提供更加專業的理論建議，為礦山的開采提供地下礦物資源儲量和分布等信息。當前，在科學技術飛速發展的時代，實驗測試技術的運用更加科學、有效，按照不同行業發展所需解決的問題和提出的較高標準，人們對地質工作中的實驗測試技術進行了深入研究和創新，以提升人們對礦產資源的循環回收利用和合理開采。

人們通過各項地質工作，擴大對自然條件的認知和改造能力，從而促進人們日常生活與生產條件的提升。工業化趨勢下，社會經濟效益的提升一定程度上是以犧牲生態環境為代價，引發了一些列水資源污染、礦產資源衰竭以及生態環境惡化等現象，這些問題都促使地質領域相關工作的不斷改進和應用，實驗測試技術逐漸完善，設備功能更加多樣化。

5 結束語

總而言之，隨著我國地質工作中實驗測試技術不斷創新提高，地質工作也獲得了更多的成果，這些都表明地質工作中實驗測試技術的重要性。地質實驗測試對專業所提出的要求越來越嚴格，應當將地質實驗測試技術和具體的地質工作聯系起來，才能將其指導作用充分發揮出來。在開展地質工作的過程中，通過地質實驗測試，對區域地質的物理、化學指標進行獲取，并利用相關測試數據，進一步開展分析與對比工作。另外，便捷、高精度的探測方法也會大大減輕工作人員的工作量、提高工作效率，進而編制出精確高效的報告，以促進我國地質工作的高質量穩定發展。