综合物探技术在矿山地质勘探中的应用论文

　　摘要：随着经济的发展和工业的迅速崛起，能源的需求规模也在进一步的扩大，随着而来的是矿业的发展迅速，开采的规模也随之扩大，开采深度也随之提高。矿井地下地质环境复杂，各种地质灾害时有发生，这给煤矿生产造成巨大的经济损失。综合物探技术将各种物探技术有机地结合起来，使大深度矿井的勘探质量得到改善，对矿区地质情况有了更清楚的认识，从而制定出合理的采矿计划，从而达到提高采矿效益、降低事故发生的目的。因此，本文以综合物探勘探技术为研究对象，从理论和工程实践两方面阐述了其具体的应用思路，以期对有关人员有所帮助。

 

　　关键词：综合物探技术；矿井；地质；勘探

 

　　综合物探技术是将地球物理技术与其他技术有机结合，利用现代电子信息技术进行创新，从而达到对矿井深度的准确评估。近年来，随着我国开采深度不断加深，由于对采矿的进一步重视以及对工作效率的进一步要求，具有高精度、适用于深矿井的综合物探技术，近年来在矿业领域中占有举足轻重的地位，具有广阔的应用前景。

 

 

　　矿产资源在我国的现代化和经济发展中起着举足轻重的作用。但现实中矿产资源的开发利用情况却不是这样，我们国家现有的矿产资源、开发程度、有效利用程度，都跟不上我们的经济发展速度，生产开发速度与经济发展需求之间的脱节，导致了生产和生活领域的发展都不能保持足够的活力，这就限制了我们的发展。同时，由于我国目前的矿山地质勘查工作水平还不能满足各方面对矿产资源的要求，而由于不合理的开采，造成了一些矿产资源的枯竭，在科学技术的飞速发展和矿产资源得到充分利用的今天，我们必须进行改革，并将综合物探技术运用到实际中去。

 

　　由于地质环境的复杂性，在不同的地质环境中，磁场、电场等的响应也会有所不同，因此，在不同的地质阶段，将磁法、地震法、电法等方法结合起来，进行对地下矿产的勘测已经成为矿产勘查的重要内容。实践表明，在各种地质条件下，综合物探技术能够取得较好的勘探效果。综合物探技术在应用上具有灵活性，应用面广，既能应用于浅部地质勘查，又能应用于深部勘探。与传统的勘探方法相比，综合物探方法能提高技术人员的勘探效率，而综合物探方法则能为技术人员提供精确的勘探成果，特别是对需要精确勘探成果的公司更是如此。这对于当前矿产行业成本越来越高的当下，是一件十分值得欣喜的事情。

 

 

　　2.1技术优势

 

　　综合物探技术不但可以对浅部的地质环境进行探测，获得准确的参数，而且可以在不同深度、不同地形条件下进行勘探，获得较为稳定的参数，从而实现从2m~100m的浅层的勘探。另外，该技术适用于各种地质条件，操作简单，勘探周期短，采用的技术和设备均采用目前已有的常规物探技术，成本较低，可有效地满足各种不同的测量精度，在不同的地质条件下，均可获得满意的勘探结果，从而促进采矿企业快速、准确地掌握地质状况，为下一步开采工作提供了宝贵的依据。

 

　　2.2应用原则

 

　　综合物探是将传统的地球物理勘探技术与新兴的地球物理勘探技术结合在一起，形成的一种综合技术，它的本质上并不是什么高端、昂贵的新技术，而是对已有多种形式的勘测手段的科学合理的整合。该方法可以使多种物探手段的优点相辅相成，从而弥补了单一勘探手段的不足。在勘探中，要遵循“先下后上”的原则，一层一层地往下。首先，地表勘探应遵循先钻井，后地球物理勘探，利用钻井资料采集资料，采集地质样本，对其进行分析、调查、整理、反馈。接下来，就是对地底的勘探，而在地底，则是将地球物理与钻井技术结合起来，通过现代的电子信息技术，对所采集到的数据进行实时的远距离反馈。最后，通过对地表、不同深度的探测数据的综合分析，得到相应的反馈。

 

　　2.3应用范围

 

　　综上所述，综合物探技术是把物探、钻井技术与现代电子信息技术结合起来，对不同深度的物探资料的综合研究。它的应用领域可以概括如下。

 

　　(1)矿山的水文地质调查.当前，在矿井水文地质勘查中，采用综合物探技术是最常用的方法，其方法是通过地下水的导电特性和地层地磁场来探测。采用该方法进行综合物探勘查，目的是掌握矿井的水文地质情况，并依据勘探成果制定开采计划，防止事故。

 

　　(2)矿山隧道勘探。由于我国地势西高东低，在中部和西部地区有众多的山地和高原，因此矿产资源十分丰富。但近几年，这些地方的交通建设速度都在加快，许多的交通隧道已经建成。为了避免矿山采掘工作对运输通道造成损害，必须在矿山开采前对矿山内部的隧道进行勘察。现有的探测手段有TSR法、红外探测法、红外探测法、远距离TSP法等。

 

　　(3)地质灾害探测.天然地质灾害看似突然，但往往在地质灾害发生之前，地质结构就已经发生了变化，只是从地表上看不见，这就需要综合物探勘探技术，对自然灾害频繁的地区进行监测，防止自然灾害的发生。

 

　　(4)考古探测：综合物探技术还有助于考古工作。因此，这项技术可以有效地探测到深层的地质结构和结构，从而有助于挖掘出更多的墓穴。确定地点，又能保证不会损坏文物。

 

　　(5)复杂地质环境下的矿山深部勘探。目前，常规的单种探测技术无法满足复杂地质条件下的深部探测，而采用综合物探技术可以利用多种技术的优势进行深度探测。例如，我在一次关于锌矿的调查中，发现了一种名为白云岩、凝灰岩、砂岩、灰岩等的矿床，但很少有矿床露出，其表面覆盖着5m~10m厚的浮土。为了解决这一问题，探索者们采取了一种集中的方式，先用中间梯度法、激发极化法、自然电位法等方法，获取了相应的参数和影像，然后选择了异常清晰、异常复杂的地质剖面。利用透射电镜技术，对测区深部地质物性进行了全面的分析，通过半量化的方法，得到了矿体的埋藏深度和顶宽等参数。

 

　　(6)铁矿勘探。铁矿勘查技术在解决铁矿石技术应用中的实际问题时，主要是对砂页岩、灰岩等磁场参数的采集。因此，在应用铁矿勘查技术时，必须做好矿山的现场地质调查，保证各参数在8m以内，以便有效利用不同的接触参数。首先，在进行铁矿开采时，应采取电阻率法、激发极化法等措施，以保证各参数的采集和基本作业的合理性，从而达到各种斜坡施工作业的需要。其次，采用瞬变电磁方法，对所探测的位置地质情况、水文特征等进行测试，最终判定该测量的深度参数是否符合设计的基本参数。

 

　　(7)矿产隧道勘探。在各种矿山的地质勘查中，矿洞的勘查技术是比较适合的。其中，在实际应用中，要注重探测的内容，要将矿井的基础结构与采矿技术的需求相结合，进行对比分析，以便在实践中实现各矿区的分段作业。在实际工程中，通常采用红外线探井技术或悬浮颗粒探测技术，使其在勘探过程中能扩大作业范围，并与地质勘查成果相结合，进行科学的规划，从而实现多个矿区的地质勘查，从而达到有效的开采效益。

 

 

　　综合物探是一种综合性的物探技术，它所选用的技术和方法并不是单一的，它还需要根据矿区的实际条件和勘探质量来确定。

 

　　3.1瞬变电磁法

 

　　这是一项综合物探技术，也就是TEM，是一种利用电磁进行地球物理勘探的技术。在实际工作中，TEM技术充分发挥了矿体的导电性和磁性作用的不同，通过电磁感应的原理，了解探测区域中的电磁环境，以便在探测过程中，及时发现潜在的地质状况，为后续的开采计划和解决问题做出相应的对策。例如，利用瞬变电池技术，可以准确地确定矿井采空区的积水位置，从而为以后的开采方案制定提供依据，是当前煤矿水文地质勘查中普遍采用的一项技术。将TEM应用于综合物探，可以充分发挥其技术优势，拓展探测范围，并可充分利用瞬变电磁产生的烟雾效应，更好地掌握测区的状况。

 

　　3.2矿井直流电法

 

　　由于矿井地质环境的复杂性，对矿井的地下水水文状况进行监测是非常重要的。利用矿井直流电法进行地下大空间探测是可行的。利用矿山岩体的各种特征，运用全空间电场理论，全面地分析了矿山地下的水文地质。矿井巷底的构造、富水层的勘探、直接段的构造和富水性的探测，都可以采用这种方法。

 

　　3.3探地雷达法

 

　　该技术在应用中具有很大的灵活性，可以在不同的地质情况下进行有效的勘探，从而增加了地球物理勘探的应用范围。由于该技术的使用过程简便，而且可以在较短的时间内进行多次的探测，因此受到了勘探人员的广泛关注，并被广泛地用于综合物探。另外，该技术具有快速、高效、可满足各种常见地质条件的检验要求，并具有非破坏性的探测能力，因此受到了普遍的重视。

 

　　3.4激发极化法

 

　　激励极化法是一种在矿产勘查中得到广泛应用的新技术，它可以根据不同的岩石和矿石的激发极化作用的不同，研究地下矿床的激励极化作用的变化，从而了解矿床的资源分布和地质状况。

 

　　3.5磁法勘探

 

　　磁法勘探主要用于岩矿、岩石间磁性差异的探测，通过观测磁性异常现象，即磁性差异所引起的正常电磁场变化，从而及时发现地下地质问题。该方法主要适用于地质勘探，也适用于地区地质结构勘探。

 

　　3.6地震勘探技术

 

　　在运用地震勘探技术时，技术人员要到现场收集各种数据，并在室内进行数据的处理。在现场采集资料时，技术人员需要利用人为因素来激发地震波，当地震波向下传递时，当与波阻抗不同的地区或地层接触时，就会产生折射和反射。技术人员采用探测器接收折射或反射的地震波，通过对实际的方位、震源特性、接收结果等数据进行全面的分析，以获得更精确的矿井地质资料。矿体与周边岩石的波阻抗存在着明显的差别，其主要特点是其反射波的强度要大于顶、底岩层，其反射波强度可达2T。根据这一特性，测量工作者可以利用地震探测技术来跟踪波的同相轴，并进行后续的对比，从而对波的强度、连续性、相位等特性进行详细的分析。另外，通过对时间剖面的研究，可以了解地层的形成情况，进而分析其特殊的地质结构。在工程建设中，应充分考虑矿山的地质情况，沿倾向布置主测线，联络测线采用竖向布置，并保证各测线间的间隔。在选择检测器时，必须选用同一规格的检测器，采用二串二并法。根据勘探范围的不同，采用了不同的激励方法，通常采用爆炸和可控震源。

 

 

　　(1)在综合物探当中的主要资源探测手段就是瞬变电磁法。这是一种利用物理上的电磁感应技术来探测矿脉的每一个区域。瞬变电磁技术可以方便地分析矿山采空区的积水位置，方便排水，防止开采，而且瞬变电磁法可以在一定程度上检测出地质隐患，减少在采矿过程中出现的各种危险。

 

　　(2)探地雷达法广泛地运用于各类地质勘探当中，其具备灵活性和便捷性，能够根据不同的地质情况进行有效的分析，同时还具有持续的探测能力，能够满足各种地质情况的要求。探雷达法是一种高效、快速的地质矿产资源取样方法，为以后的资源分析提供了依据。

 

　　(3)由于在实际地质开采过程中地形复杂，地质结构错乱，所以在这种情况下就要用到矿井直流电探测法。该方法是一种全空间电法勘探，它通过研究矿石中的电性差异，建立一个电场，利用全空间电场理论分析矿井的水文地质状况，以确定矿井的地下水位置，避免地下水造成采矿工作延误。

 

 

　　5.1对当地的地质情况进行实地勘察

 

　　地质勘探技术人员应根据具体情况进行现场勘查，了解其水文地质条件、地理条件和地质条件，有利于安全、高效地进行矿山地质勘探工作，并对矿产资源的科学开发起到重大的促进作用，因此，技术人员必须到现场进行现场勘察。

 

　　5.2选择合适的矿产资源定位方法

 

　　矿产资源是一种广义的资源类型，其类型的差异会导致相应的勘探和开采方法的差异。同时，由于各种矿产资源的埋藏深度和周边环境存在着很大的差别，不同的矿床埋深要求采用不同的勘探方法，必须按照科学的标准和规范进行现场勘察，以确保地质勘探工作的有效安全进行，并对矿产资源的定位更加准确。5.3对于不同地形应用针对性的勘察手段

 

　　地质矿产勘探工作受诸多因素的影响，地形条件对勘探工作影响很大。由于地貌的不同，所采用的地质勘探方法也要根据实际的地貌特点来决定。采用综合物探技术时，应选择有针对性的技术措施，以确保地质勘探工作的顺利、高效开展。

 

 

　　6.1测线的设置

 

　　该技术是通过测量线路的数据采集到相应的位置，并根据实际情况，选择合适的工作方式。利用测线技术，可以对被测区域的地质状况进行实时监控，包括地质硬度、土壤厚度、土壤稳定性等信息。同时，在实际应用中，应注意仪器的布置，以折射波测量点为依据，确定系统的实际位置，并将其与实测资料进行对比分析，以便于后续作业的顺利进行，达到合理的生产布局。另外，该方法在实际应用时，应对各种资料进行比较和分析，科学地进行操作，以达到预期的工作效果。

 

　　6.2物探相关参数的设计

 

　　勘探工作者要科学地设计有关的参数，例如，要充分考虑到矿井的勘探需要，合理地安排道数。另外，还需要收集和评价各个关键参数的参数，例如矿井的湿度、水文、环境等相关参数的内容。另外，要充分考虑影响勘探精度的各种因素，以及如何有效地控制这些因素。例如，在激振参数时，除了采用传统的设计思想，还要考虑到施工过程中可能出现的各种因素。按规程规定，落重深度、锤击深度、爆破震源等应控制在设计的临界值之内，充分满足勘探的需要。其次，要考虑综合物探勘探的作业流程和方法。这要考虑到土体本身的条件，在不同的土层中，其处理的方式也不尽相同，应根据当地的土体参数来设计相应的作业方式。根据土层的参数，若土层比较松散，则应选用较小的激励参数。若土壤参数表明土质是坚硬的，则推荐采用中、高频激励。该方法既要考虑土壤的激励作用，又要考虑土壤的特性。同时，为了使地球物理勘探中的地震反应控制在合理的范围之内，还必须考虑到衬垫和标准尺寸的有关设定。

 

　　6.3间距优化

 

　　在综合物探中，勘探间隔的设计也是一个重要内容，必须确保井口间距达到矿区的地质勘探要求。具体的布置要根据矿井的实际条件和物探技术来确定。另外，为了保证测量结果的准确性，探索者必须留出适当的误差空间，并在适当的区间内进行间隔的设定。

 

 

　　7.1工程概况

 

　　DG煤矿地处山西省境内，地形呈丘陵状，地形起伏较大，最高处在东北方向，最低处在西南。矿井多为煤矿，煤层分布较为稳定，一般在40m以下。从已有的地质资料可知，该矿区的断裂裂缝发育程度较高，地下水资源较多，针对该地区的具体情况，采取了瞬变电磁方法和地震勘探相结合的方法，对矿区水文地质条件进行了全面的地球物理勘查。

 

　　7.2地震勘探

 

　　利用地震反射波，可以在测区西侧观测到较好的波群特性，将各测点的观测数据交叉，可以观察到主煤层的连续反射波，波群特征十分显著。在其它测量范围内，有些地区可以观察到波动，有些地区没有波段。整个装置为零散波。通过对所采用的瞬变电磁方法的分析，确定了该区域为陷落柱的地质条件。根据当地的地质数据，可以看出，这是一种断裂构造。

 

　　7.3瞬变电磁勘探

 

　　本文着重分析了瞬变电磁方法与地震勘探剖面重叠的测点，利用瞬变电磁方法，可以观察到60m地表高度的异常，呈现出中-低-中-低的等高曲线，这是山区矿井的典型代表。在地表高度小于60m时，其各向异性均呈均一的分布，与该地区的勘探特点相符。在标高0m处，有几个测点出现了异常的电阻率，推测这是陷落柱的地质构造。在60m以上的地方，可以观察到某些测点的电阻率异常，并有低阻异常，推断该地区为断裂富水区，开采时应尽量避开该地区。

 

　　7.4综合物探结果解释

 

　　经综合物探勘探，勘探区内发现了1根沉陷柱、5处富水区和23处断裂点。通过对断裂的综合分析，确定了7条复合断裂。初步查明了该地区的断裂和富水性。凹陷柱区的富水性比其它部位高，但其它部位也有大量的中度富水层，以灰岩溶水为主。通过与以往勘探的数据对比，表明该综合勘探与钻探、以往勘探的结果是一致的。结果表明，该项目所采取的综合物探勘探方法是切实可行的。

 

 

　　总之，在矿山地质勘查中，通过科学合理的运用综合物探技术对矿山进行勘察，可以进一步获得详尽的地质数据，取得较好的地质勘查效果，从而为地下矿藏的开采打好坚实的理论基础和信息支撑，对于今后的矿山地质勘查工作具有十分重要的作用。在实际工作中，要根据地质勘探的需要，根据实际情况，科学地设计各项参数，选用合适的检测设备，从中获得真实、精准的勘探信息，严格按照工作要求进行数据处理，获取最终的地质勘探结果，从而帮助采矿团队获得尽可能详细的地质情报，并为分析地质情况提供数据参考。