武有雙

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)，新疆 昌吉 831100）

鉆探法是當(dāng)前礦山生產(chǎn)領(lǐng)域中普遍使用的勘查技術(shù)之一，其主要工作原理是由勘查技術(shù)人員通過鉆探設(shè)備，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鉆孔操作，并通過提取樣本的方式，對(duì)該礦區(qū)的各類地質(zhì)特征進(jìn)行分析和描述，以此根據(jù)不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地質(zhì)現(xiàn)象等對(duì)該礦區(qū)形成更加直觀的了解[1]。同時(shí)，鉆探法也是地質(zhì)勘查中最直接的勘探方法，但單獨(dú)使用鉆探法進(jìn)行作業(yè)時(shí)，存在耗時(shí)長(zhǎng)、作業(yè)強(qiáng)度大以及成本高等劣勢(shì)。物探法是由物探技術(shù)人員通過使用不同的儀器設(shè)備，對(duì)礦區(qū)巖石的密度、彈性以及磁性等進(jìn)行勘查，并根據(jù)勘查結(jié)果對(duì)礦區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)進(jìn)行預(yù)估。通常情況下，礦山企業(yè)使用的物探法包括重力勘查法、磁力勘查法、地震波勘查法等，通過不同物探法的作業(yè)可以準(zhǔn)確、快速地對(duì)礦區(qū)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行獲取。但由于物探法屬于間接性勘查方法，因此在獲取相關(guān)資料時(shí)，缺少細(xì)致性容易產(chǎn)生勘查結(jié)果誤差大問題[2]。針對(duì)上述兩種勘查方法，以新疆西昆侖山地區(qū)礦山為例，開展鉆探結(jié)合物探法探查礦山地質(zhì)構(gòu)造分析中的應(yīng)用研究。

1 鉆探結(jié)合物探法探查新疆西昆侖山地區(qū)礦山地質(zhì)構(gòu)造分析中的應(yīng)用

1.1 選擇適當(dāng)物探方法

在對(duì)新疆西昆侖山地區(qū)礦山地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行探查時(shí)，首先需要選擇適合該礦區(qū)的物探方法，表1 為多種物探方法的主要探查目的。

表1 多種物探方法的主要探查目的

根據(jù)新疆西昆侖山地區(qū)礦山特點(diǎn)，為保證避免出現(xiàn)物探方式單一、物探技術(shù)人員水平低問題，本文選擇可控源音頻大地電磁法探查方法與后續(xù)鉆探法相結(jié)合的方式，開展對(duì)該礦山地質(zhì)構(gòu)造的探查。根據(jù)可控源音頻大地電磁法探查方法的便捷需要，選用型號(hào)為ISHP-IS1500 型號(hào)的輕便型數(shù)字測(cè)井儀設(shè)備作為物探主要設(shè)備。在選擇探查參數(shù)時(shí)，根據(jù)該礦區(qū)的地層物性特征對(duì)不同區(qū)域參數(shù)進(jìn)行選擇，并加以鉆探法輔助完成探查。

1.2 瞬變電磁法

物探方法在礦山地質(zhì)勘探工作中的應(yīng)用只是其應(yīng)用的一個(gè)方面，物探方法還可在探明隱伏礦床、尋找深部礦產(chǎn)資源等領(lǐng)域有效運(yùn)用。新疆西昆侖山地區(qū)的礦山的地質(zhì)結(jié)構(gòu)上處于阿克賽欽早古生代陸緣盆地與喀喇昆侖中生代陸緣盆地的綜合部位，屬于斷裂構(gòu)造發(fā)育，有利于礦山地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)移。根據(jù)礦山地質(zhì)構(gòu)造特征，可以將多種物探方法應(yīng)用于地質(zhì)構(gòu)造勘查中，如瞬變電磁法、可控音頻大地電磁法等。瞬變電磁法是基于電磁感應(yīng)原理的物探方法。該種方法利用接地電源向探測(cè)區(qū)域發(fā)送磁場(chǎng)，測(cè)量礦山地下介質(zhì)電磁場(chǎng)的變化情況。與其它物探方法相比，具有抗干擾能力強(qiáng)、體積效應(yīng)小、對(duì)低阻反應(yīng)敏感縱橫向分辨率高等特點(diǎn)。瞬變電磁法適用于礦山斷層及裂隙發(fā)育評(píng)價(jià)工作，是一種高效率的物探方法。

1.3 可控源音頻大地電磁法

可控源音頻大地電磁法是利用接地水平電偶源為信號(hào)源的一種頻率域電磁測(cè)深法，該種物探方法可以克服天然場(chǎng)源的隨機(jī)性和信號(hào)弱的問題。對(duì)新疆西昆侖地區(qū)礦山進(jìn)行勘探時(shí)要求勘探深度達(dá)到2500m，測(cè)量時(shí)首先要啟用移動(dòng)站接收機(jī)，再進(jìn)行點(diǎn)校正，當(dāng)最終測(cè)量數(shù)據(jù)為固定值時(shí)開始進(jìn)行電位測(cè)量，在新疆西昆侖地區(qū)礦山布設(shè)4 條勘探線，勘探線間距200m,點(diǎn)距40m,總點(diǎn)數(shù)100 點(diǎn)，剖面長(zhǎng)度4km。因新疆西昆侖地區(qū)礦山地下水動(dòng)力條件較弱，電性特征變化在1000m 以內(nèi)變化較為明顯。本次物探勘查工作主要以礦山的構(gòu)造斷裂為主，為突出較小的線狀異常，全面掌握斷裂破碎帶的分布狀態(tài)，采用深度較大的反演方案進(jìn)行探測(cè)。

2 鉆探深孔設(shè)備的選擇

根據(jù)上述可控源音頻大地電磁法探查需要，在新疆西昆侖山地區(qū)礦山引入鉆探鉆孔施工技術(shù)，根據(jù)該礦山的實(shí)際區(qū)域特征，采用三種不同型號(hào)的鉆孔完成鉆探，選用的鉆探設(shè)備應(yīng)與三種鉆孔相匹配。在鉆探過程中，按照探查要求，采用機(jī)械鉆頭，在鉆探過程中應(yīng)保持較高的轉(zhuǎn)速。根據(jù)上述需要，可選用金剛石材質(zhì)鉆頭完成鉆探，結(jié)合繩索取芯鉆進(jìn)工藝技術(shù)，在外部橫截面積相對(duì)較小的情況下，完成鉆探。同時(shí)，在引入沖洗液在鉆孔當(dāng)中循環(huán)時(shí)，通常會(huì)受到外界施加的壓力作用造成泵機(jī)受到損壞。在實(shí)際鉆探過程中，設(shè)備會(huì)逐步由淺至深鉆入，隨著深度的加大，設(shè)備受到的壓力越來越大，不僅會(huì)影響勘探結(jié)果，也會(huì)在一定程度上影響礦山工作的順利實(shí)施[3]。為此在實(shí)際施工過程中，可對(duì)施工周邊的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，包括意識(shí)周邊土層的松軟度、設(shè)備可支持的鉆孔深度、地質(zhì)環(huán)境被損壞程度等，根據(jù)施工過程中的具體情況，合理的選擇應(yīng)用設(shè)備，從而降低鉆探結(jié)果誤差。圖1 為鉆探鉆孔結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 鉆探鉆孔結(jié)構(gòu)示意圖

2.1 尋找新疆西昆侖山地區(qū)礦山隱伏層構(gòu)造斷裂帶

在完成上述鉆探結(jié)合物探法探查準(zhǔn)備工作后，確定新疆西昆侖山地區(qū)礦山隱伏層構(gòu)造斷裂帶區(qū)域。在確定其斷裂帶結(jié)構(gòu)具體位置時(shí)，可結(jié)合高密度電法測(cè)量設(shè)備輔助操作。通過將設(shè)備控制在不同的電阻率參數(shù)，根據(jù)參數(shù)變化情況，判斷新疆西昆侖山地區(qū)礦山地質(zhì)地層，在不同的巖性巖層當(dāng)中，電阻率存在較大差異，因此，進(jìn)一步通過電阻率的大小，尋找新疆西昆侖山地區(qū)礦山隱伏層構(gòu)造斷裂帶，并確定有效的地質(zhì)目標(biāo)。具體操作流程為：

第一步，根據(jù)探查區(qū)域的面積大小，確定電機(jī)設(shè)備及測(cè)量設(shè)備的布置方案，并獲取布置方案中的多個(gè)預(yù)設(shè)參數(shù)；

第二步，采集在不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)下得到的視電阻率數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)電勢(shì)值以及所述的多個(gè)預(yù)設(shè)參數(shù)，構(gòu)建初始介質(zhì)電阻率模型；

第三步，根據(jù)上述初始介質(zhì)電阻率模型，獲取探查區(qū)域空間中的電勢(shì)分布情況，并計(jì)算得出電勢(shì)值；

第四步，比較實(shí)際測(cè)量得到的電勢(shì)值與計(jì)算得到的電勢(shì)值，若兩者之間的差異小于事先設(shè)置的預(yù)設(shè)差值，則證明該監(jiān)測(cè)點(diǎn)所測(cè)量的視電阻率數(shù)據(jù)有效；

第五步，根據(jù)所有檢測(cè)點(diǎn)的有效視電阻率，通過反演得出探查區(qū)域的二維視電阻率剖面，以此獲取到探查區(qū)域地下電性異常體。

已知新疆西昆侖山地區(qū)礦山含礦破碎帶，并且該礦區(qū)的主要地層巖石電阻相對(duì)檢測(cè)結(jié)果，可供新疆西昆侖山地區(qū)礦山地質(zhì)和地球物理解釋依據(jù)。

除此之外，根據(jù)高密度電法測(cè)量設(shè)備測(cè)得的數(shù)據(jù)，可構(gòu)建高密度反演斷面圖，用于進(jìn)一步對(duì)新疆西昆侖山地區(qū)礦山電阻率異常的可視化，結(jié)合該探查區(qū)域的地質(zhì)特征進(jìn)一步分析，將上述物探法探查得出的結(jié)果提交到鉆探工程進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證，以此發(fā)現(xiàn)該探查區(qū)域礦體的賦存位置。

2.2 確定新疆西昆侖山地區(qū)礦山成礦區(qū)域

新疆西昆侖山地區(qū)礦山區(qū)域內(nèi)，大部分礦山企業(yè)均是通過地下開采的方式完成開采，由于當(dāng)前新疆西昆侖山地區(qū)地下開采地質(zhì)的情況具有不確定性。因此，在進(jìn)行尋找新疆西昆侖山地區(qū)礦山隱伏層構(gòu)造斷裂帶時(shí)，要首先確定該地區(qū)礦山成礦區(qū)域。通過采用物探技術(shù)，并結(jié)合地球化學(xué)理論，完成對(duì)該探查區(qū)成礦區(qū)域的確定。同時(shí)，在開采的過程中，極易發(fā)生自然災(zāi)害問題，因此對(duì)于礦山開采人員的人身安全十分不利，同時(shí)也會(huì)為礦山企業(yè)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。因此，針對(duì)這一問題，結(jié)合物探技術(shù)探查可以有效找到新疆西昆侖山地區(qū)成礦區(qū)域，同時(shí)還能夠有效預(yù)防在開采過程中可能出現(xiàn)的水災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害，以此提升礦山企業(yè)開采的經(jīng)濟(jì)效益。通過鉆探結(jié)合物探法得出，新疆西昆侖山地區(qū)礦山的成礦區(qū)域具有明顯的地球物理特征，該成礦區(qū)域在形成礦的過程中，產(chǎn)生了動(dòng)力以及其他物質(zhì)來源受到巖體及構(gòu)造的影響程度較大。成礦區(qū)域的巖體可為成礦提供所有必要的動(dòng)力以及物質(zhì)的來源，以此為新疆西昆侖山地區(qū)礦山提供良好的導(dǎo)礦及儲(chǔ)礦的條件。同時(shí)，通過探查得出，在密度較高區(qū)域，整體反映出的礦化最為密集，通過線性構(gòu)造特點(diǎn)進(jìn)一步得出，該區(qū)域成礦礦床受到了明顯的次級(jí)結(jié)構(gòu)影響。因此根據(jù)上述分析得出，新疆西昆侖山地區(qū)礦山隱伏層構(gòu)造斷裂帶當(dāng)中含有豐富的礦產(chǎn)資源，是礦山企業(yè)下一步主要開采目標(biāo)。

3 結(jié)語

綜合本文上述分析得出，礦產(chǎn)資源作為人們?nèi)粘Ｉ詈蜕a(chǎn)的基礎(chǔ)物質(zhì)，隨著其需求量增加，開采力度不斷加深，因此對(duì)于礦山地質(zhì)環(huán)境而言造成了嚴(yán)重的破壞。通過對(duì)新疆西昆侖山地區(qū)礦山的實(shí)際情況了解，利用鉆探結(jié)合物探法進(jìn)行探查，可在最大程度上降低探查的風(fēng)險(xiǎn)，并有效提升礦山企業(yè)的綜合效益。