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摘要 ：本文采用综合物探技术对矿山水文地质情况进行了 勘探分析，首先将常见的综合物探技术与应用途径做了列举说 明，其次对综合物探技术在矿山水文地质勘探的应用进行实例 分析，通过对矿山拟定、勘探实施、结果分析、结果解释以及地 质资料的研发几方面来细述，最后希望通过本文的分析帮助矿 山水文地质勘探工作更加高效地进行。
关键词 ：综合物探技术,矿山,水文地质勘探
加深对水文地质条件的了解，有利于提高矿山开采工作的 安全性， 尤其是对于矿井工作来说， 矿山的水文地质勘探工作有 着特殊要求， 且矿山勘探具有隐蔽性的特点， 在实际勘探时难以 精确， 在这种情况下需使用综合物探技术来进行， 综合物探技术 的应用将普通物探技术勘探水文地质的优缺点进行协调互补， 是当前最为有效的勘探手段。
1 常见综合物探技术与技术应用途径
目前，综合物探技术通常是以先进的电子设备作为载体来 进行的， 通过技术的不断发展， 对传统的电子技术也进行了相应 的革新和优化，并将综合物探技术的使用精准性进行了一定程 度的提升，综合物探技术是通过对矿山地质环境的物理性质的 差异性来进行的。
基于当前矿山开采系统层出不穷的安全事故，相关部门加 大了对矿山整改工作的重视， 在保证矿产开采量的前提下， 全方 位保障开采安全， 尽量不破坏生态平衡。这就要求在矿山开采之 前，有必要对开采的矿山周边的地质水文环境充分掌握， 加深对 四周环境条件与气候变化情况的了解，综合物探技术能够帮助 相关技术人员利用专业的勘探仪器对矿山周边的地质环境进行 全面检测， 并将岩层和水文数据进行研究分析， 将其中的隐患因 素进行提前处理，确保安全施工，提升工作质量。在进行地质水 文勘测时， 尤其要注意对矿山水文系统的勘探， 确认矿山地下水 的覆盖程度， 确定地下水的位置， 以免矿井工作时出现地下水倒 灌或是塌方， 引发安全事故。本文中我们主要讨论两种物探技术 以及他们的综合使用。
1.1 地震勘探技术
地震勘探技术主要由三部分组成，分别是野外资料采集、资 料处理、资料解释。野外资料采集时，需要人工技术来合成地震 波，并将地震波向矿山的地层进行传导，通过地震波的不断传播，技术人员就能够对地下环境有一个实时的了解， 当地震波接 触到岩层属性不同的介质时，亦或是地震波的传导触及到了不 同的区域，地震反射波就会呈现出不同状况的反射或折射波频， 技术人员通过反射回来的波频再加以综合分析，结合震源的特 性以及检测仪器所摆放的具体位置等信息要素，进而判断出当 地矿井下的地质水文条件。
地震勘探技术又被称为震波超前勘探技术，根据地震波的 传播情况了解矿山水文地质情况。地震波进入岩层内部后， 会在 岩层中传播，当地震波接触到不同岩层时，就会形成波阻抗 Z 差 异，勘探人员根据反射或折射的情况判断矿山水文地质情况， 获 取勘探信息。运用震波超前勘探技术时， 需要使用专门的仪器设 备，如三分量传感器，利用仪器设备发出震波。需要注意的是， 仪器设备的位置会影响勘探信息， 为了获得准确的勘探结果， 需 要将仪器设备放置在井下巷道中， 合理进行布设。布置震波震源 时，需要将其放置在巷道侧帮洞底平行腰线的区域， 将震波震源 摆放整齐，使各个震波震源处于同一条直线上，排列完成后，启 动仪器设备，发出地震波，就会产生反射波，反射波具有很强的 穿透性，可以穿过软弱地质截面，进入不同的地质结构面。在勘 探过程中，还需要使用检波器，该装置能够接收反射波，形成地 震波拟断面， 勘探人员在观测系统上进行操作， 全面了解巷道中 的地质结构，获取矿山水文地质信息，了解异常的地质结构层， 根据地震勘探断点的勘探信息分析地质结构，详细了解断层结 构的实际情况。
1.2 瞬变电磁勘探技术
瞬变电磁勘探技术将不接地的回线或者是接地的导线当成 场源， 之后向其注入脉冲电流， 这样的方式能够让勘测的区域目 标形成二次电流，观察二次电流，通过勘测时间的调整，记录分 析结果， 以此得出勘测区域的地质水文情况。
瞬变电磁勘探技术与其他技术相比有着显著的优势，该技 术分层能力极强， 穿透性能较好， 瞬变电磁勘探技术在实现对地 质水文勘测的同时还能够对剖面进行横向与深向的测量，将矿 山地质水文情况的数据勘测进行的更加精准。
瞬变电磁勘探技术的使用原理是通过矿井中不同岩层的电 阻率差异来进行的， 瞬变电磁法通过对电磁的分布变化， 利用水 资源能够导电的物理特性进行对一定区域内矿山水文的了解， 含水断层的电阻率较低， 矿山中寒武系岩层的电阻率又较高， 以此差异性来显示不同电阻率， 通过实时地图标注， 直观了解勘测 区域的地质水文情况， 降低了矿山开采工作的危险性， 避免矿难 事故的发生。
除以上两种常用的物探技术外，对矿山的地质水文勘探还 有探地雷达法和矿井直流法。其中， 探地雷达法也是目前较为常 用的一种，其具备工作过程灵活、可操作性高、测量精度极佳、 操作费用低等特点。而矿井直流法主要用于水文的探测， 也是目 前常用的一种水文勘探法，在目前的矿山水文勘探中具备极高 的实用性， 也属于一种全空间电法勘探手段。
不过这两种勘探方法不属于综合物探技术，因此不多做 赘述。
2 综合物探技术的应用实例
2.1 工程项目简介
以实际工程为案例，分析综合物探技术的实践应用。拟定一 个矿区环境， 周围交通便利， 有便利的交通到达矿井的生产井口， 矿区整体处于丘陵地带，山顶与山底的高差大约在 300m，并且 山势地形较为陡峭，整体地势走向为西高东低，山脉中存在东西 向的山谷，山谷对山脉进行横切，谷状为深V型，并且这样的山 谷在山脉中分布较多， 对整体的山脉呈现出侵蚀切割性地貌。
拟定矿区在气候较为温暖湿润的地区，年平均降水量达 1150mm， 平均气温达 16℃， 气候灾害以冰雹、大风、暴雨为主。
此拟定金属矿的开采矿层有三层，第一层是整个矿区都 可进行开采的金属矿，厚度大约在 0.65m ~ 0.95m 之间，第二 层的厚度大致在 0.12m ~ 0.25m 之间，整体的岩性主要是粉质 泥沙岩和泥岩。第三层同样在全矿区都可进行开采，厚度约 0.40m ~ 0.55m，属于单一结构，顶板与地板的岩性存在区别， 顶板的岩性主要是炭质泥岩以及泥岩，而底板的岩性主以砂质 泥岩和泥岩为重。
我们在矿区中设置几个观察桩柱， 分别标号为F1、F2、F3、F4.
利用工程矿井环境，为了保障对此环境下的水文地质进行 充分的了解， 进而保障矿井工作的安全性， 因此我们运用地震勘 探法与瞬变电磁勘探法来进行综合物探技术的分析。
2.2 综合物探的实施方法
我们以上述矿井为例，此矿井中含有三组含金属矿地质，矿 层结构相对稳定， 但是存在地质断层， 并且这三种金属矿地质的 分布范围较广，并且基于其所处地域，地下水含量较为丰富。一 般情况下，矿山地下水包含有裂隙水、岩溶水以及孔隙水，针对 这三种水文以及断层地质的分析，需要我们用到地震勘探法与 瞬变电磁勘探法。
2.2.1 地震勘探法
使用地震勘探法来进行水文地质的勘探时，首先要对矿山 周围的环境资料进行实地考察，并通过考察结果将现有的资料进行处理并将室内资料进行内容解析，在这里，可以通过对震 波的折射和反射来进行，通过人工激发，让地震波将目标区域 内的地址信息进行回传，在回传的信息中要格外注意震源的特 性以及检查震波的机器所在的位置，以确保呈现的勘探结果的 准确性。
其次要了解勘探地区的地质情况，通过上文中我们可以看 出，该矿区的主要岩性为泥岩和粉质泥沙岩， 这种岩层与金属矿 层存在一定的性质差异，因此对于地震波的反射情况也会呈现 不同的结果，针对这种情况，在进行地震波勘探时，要与追踪对 比技术进行结合， 综合分析地震反射波的相位和强度， 并以此结 果来判断断层属性为何。
最后，在使用地震勘探技术时，还要结合矿区的特性，进行 多条主测线与辅向联络测线的合理布置，其中辅向联络线要比 主测线多一条， 并要在布置中将其按照垂直关系来进行， 测线之 间的间距维持在 200m 左右，并将 60Hz 的检波器进行两串两并 的方式来设置，并使用中间不对称的两种方式进行信号的激发， 分别是可控震源激发以及浸泡震源激发，这样的信号激发获取 方式能够让信号数据的准确性更高， 勘探结果也更为有效。
若使用地震勘探技术，发现最终呈现的地震反射波处于连 续性较好的状态， 但是在某些区域存在零散的波组， 那说明该区 域内存在陷落柱区域，零散波组的位置就是陷落柱区域的所在 点。若是发现连续的波组上出现了错乱和扭曲的波组， 那就说明 出现该波组的位置形成了断层结构。
2.2.2 瞬变电磁勘探法
瞬变电磁法，我们也可称为时间域电磁法，这种勘探技术是 利用脉冲电流来进行了， 将脉冲电流充作场源， 并以此激发二次 电流的产生， 通过对该二次电流的勘测， 将勘探区域的详细信息 进行掌握了解。基于当前矿井内部构造与周围的岩层之间在岩 层属性上存在着电阻率差异，而瞬变电磁勘探技术能够较好的 穿透，并且其使用方便，占地面积小，因此这种技术能够同时实 现剖面测量与深度测量。
在通常情况下，若是矿山岩层中存在水断层结构，则电阻率 就会更低，针对这一特性，在实际的勘探过程中，通过对电阻率 的反应不同， 可以进行主测线与加密线的复合设置， 加密线比主 测线多一条， 并且在这次设置中， 可以将部分的勘测线与前期进 行地震勘探时设置的勘测线进行重合，并且相关人员要在工作 开始前先将各类使用设备进行检查， 确保其能正常运转， 以免影 响勘探进程， 并确保勘探结果的准确性。
当顺便电磁勘探技术的结果得出后，就可以依照结果进行电 阻率的分析，基于本矿井位处丘陵地带，断层会将矿山横向上的 均匀性进行扭曲影响， 当电阻率出现异常时， 结合地震勘探结果， 可判断其为陷落柱区域。若电阻率结果显示等值线出现了扭曲变 形，或者出现了过分低阻区域， 那就可以判断此地为水断层结构。
2.3 工程勘探结果分析
2.3.1 地震勘探结果
通过对地震波的反射与折射情况分析，东部的地势较高区 域的测波线会呈现出明显特征变化，因此需要对不同的测量点 使用交点闭合方式来进行分析处理， 通过对地震时间的解释， 发 现整体的矿山系统的反射波连续性较好，在F1 断层和F3 陷落柱 结构区域形成了较为明显的扭曲状态，再结合当地矿山的地质 钻探结果进行分析得出， F1、F2 区域为断层和陷落柱结构。
2.3.2 瞬变电磁勘探结果
在进行对顺便电磁勘探结果的分析时，我们要对勘探线进 行分析， 勘探线在设置时务必要保证与地震剖面相重合， 以此才 能确保该勘探结果的准确性， 常用的勘探线为TEM04 勘探线。
通过对瞬变电磁勘探结果的电阻率分析，发现在某一高度 上的电阻率处于较为平均的状态，并且呈现出循环中到循环低 的特性，这也是金属矿在丘陵地带分布时常常会显露出的电阻 率特性。但是在该特定区域下，发现电阻率出现较为明显的波 动，通过分析发现该电阻率与横向上的岩层走势较为符合， 并呈 现出分布均匀的整体特征，在F3 桩号处出现了异常明显的电阻 率波动，依照研究判断此处为陷落柱区域，而在 F1 桩号处，电 阻率呈现出扭曲状态， 并伴随着异常的低阻现象， 因此可以判定 该区域为水断层结构， 并可能处于断层的富水区。
2.4 综合物探结果的解释
我们通过对以上两种综合物探技术的分析研究，可以发现 在该拟定矿区环境下， 存在多个陷落柱以及断层富水区， 断点的 分布覆盖于矿山的整体区域，充分保障了关于断点分布的原则， 依照断点的分布情况，可以将该矿山系统分为 8 条组合断层，并 结合勘探技术得出的数据结果对断层富水区以及陷落柱区域进 行基本的位置判断。
在该地区的岩层中含有含水量大、水文范围广的含水岩层， 岩层分布位置在丘陵矿山的西部区域，这一位置中的断层处含 有大量的岩溶水， 并且呈现出裂隙发育和岩层破碎的景观， 这样 的特性使得岩层上下的含水层出现的水源导通。
而该矿山地质水文中的中级富水层主要分布在岩体断层的 西部与北部， 这类岩层中的水源主要是太原组灰岩水。
瞬变电磁法在实际的地质水文勘探工作中存在一定的盲区， 单纯使用这一种勘探技术无法详细了解矿区情况，而地震勘探 法可以弥补瞬变电磁勘探技术的不足。
以上两种地质水文的勘探技术的综合使用能够在一定程度 上将矿山的环境进行详细了解， 但是为了提高精准度， 还可以在 矿山系统上设置重点的勘测区域进行辅助勘测，在这些区域的 太原组灰岩层以及断层部分上进行钻孔，能够将该地区的地质 水文情况获取的更加全面准确。在这其中要注意的是， 在断层带 上进行钻孔作业时， 要将破碎带打通， 并将破碎带的厚度进行控制，维持在 50m左右能取得最好的结果。将钻孔工作结束后就可 以进行钻孔部位的地质水文勘探，并将所取得的勘探结果与进 行综合物探的勘探结果进行结合分析，若结果相符则说明该次 的综合物探技术取得了较高的成效，该次的勘探结果也具备充 分的合理性。
2.5 地质资料的验证
矿区环境处于单斜构造位置，岩层的倾角在 26°左右，倾 向在 110°左右，属于中等倾斜矿层。此矿区的开采历史较为悠 久，由于长时间开采，使得该地区的地下环境出现大量的采空 区，并且采空面积已达 5K平方米。之后矿井出于安全因素考虑 进行了关闭， 并在其中的部分区域进行了回采， 使得矿井的上部 出现了老空局面， 当暴雨等自然天气出现时， 水量经由航务阻挡 后转为流入地下， 形成了采空积水区。
当前，该地区的地表已经出现裂隙，并且在周围已经逐渐形 成了塌陷区以及塌陷影响区， 经由塌陷之处， 雨水会逐渐向采空 区进行水源补给， 并逐步渗透到矿道之中。
在该矿区系统中，存在着南北向的溪流，这就表示该区域下 的水文系统较为丰富， 经过对几条溪流的水量调查， 发现其水量 经流矿山区域后，缺失量达每小时260m3.这些水源都渗入了矿 井之中，矿井中的涌水量达到了 50% 以上，这也就说明矿井中 的补给水源过量充足， 以致矿井出现水害危机。
综合物探技术不仅可以应用于矿山的地质水文勘测，还能 用于地下岩层和地下水的勘探测量，在考古等行业也具备着一 定的实用性。并且综合物探技术能够收集地质结构的异常数据， 帮助矿山周围进行灾难的预测， 并通过对地下水的分布了解， 利 用水源的导电性能， 能够进而将矿山周边磁场进行充分了解， 在 极大程度上也避免了由于漏电等因素造成的安全事故。并且综 合物探技术还能够将矿产资源进行精准的定位，由于矿山环境 的复杂，地下矿藏的多样性，若不能进行有序的开采，就会对山 体造成破坏。特别是在地下水系统较为丰富的矿山地区， 盲目开 采会造成极大地负面影响， 当使用综合物探技术后， 矿山的开采 工作就能合理避开水资源以及物矿资源，并做好相应的防治和 保护措施， 进而将开采效率进行大幅度提升。
3 结语
综上所述，由于矿山工作具备着一定的危险性，因此在进行 矿山开采以及矿井工作前一定要对矿山当地的地质水文有一定 的了解， 勘探工作就是顺应这样的要求出现的， 但是单一的物探 勘探技术极有可能造成勘探结果的失衡， 使勘探结果不准确， 因 此在进行地质水文的勘探时要使用综合性的物探勘探技术来进 行， 以此保障信息获取的全面性， 维护矿山工作的安全开展。
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