吳傳興

（福建金東礦業(yè)股份有限公司，福建 尤溪 365101）

隨著綜合物探技術(shù)的出現(xiàn)，解決了當(dāng)前礦山地質(zhì)勘探中出現(xiàn)的問題，且勘察結(jié)果也取得了比較理想的效果?？墒牵捎诟呖萍技夹g(shù)的應(yīng)用，會(huì)受到各種因素影響，同樣會(huì)給勘察工作帶來不同程度的問題出現(xiàn)，使得綜合物探技術(shù)無法發(fā)揮其作用，但是它仍然具有廣闊的發(fā)展空間。為此，在礦山地質(zhì)勘探中，相關(guān)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)綜合物探技術(shù)進(jìn)一步的探究。針對(duì)實(shí)踐中遇到難題去分析、研究，從根本上解決當(dāng)下的困難，不斷提高技術(shù)的運(yùn)用技巧，保證礦山地質(zhì)勘探質(zhì)量，對(duì)礦業(yè)發(fā)展有著積極影響。

1 物探技術(shù)理論闡述

物理勘探技術(shù)是根據(jù)地質(zhì)勘探過程中礦石和圍巖的特性來作為基本依據(jù)的。比如具有導(dǎo)電、物理性質(zhì)等。地球物理學(xué)的應(yīng)用和基本方法都是基于此的。它能夠有效地觀測(cè)出礦山物理場(chǎng)的分布情況以及變化。此外,物探技術(shù)還可以有效地探測(cè)地球體和地球空間周圍物質(zhì)的組成以及介質(zhì)的結(jié)構(gòu),還可以了解到介質(zhì)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)是怎么形成和演化的,幫助工作人員對(duì)大自然遺址的發(fā)展變化進(jìn)行探測(cè)，為能源勘探、資源勘探和環(huán)境探測(cè)提供有力的理論依據(jù)，技術(shù)支持。另外，還有助于更好地探索地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，為地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)奠定了理論基礎(chǔ)。

2 常用到的幾種綜合物探技術(shù)

2.1 探地雷達(dá)

在對(duì)礦上進(jìn)行勘察的時(shí)候，通過使用探地雷達(dá)，可以為勘察各種地質(zhì)問題提供有力的參考依據(jù)。但是，在具體的使用過程中，需要結(jié)合礦山地質(zhì)的實(shí)際情況來分析，從而保證綜合物探技術(shù)能夠得以合理的應(yīng)用。探地雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)就在于，首先，在操作方便就比較便利，能夠連續(xù)監(jiān)測(cè)，且檢測(cè)的效果比較理想。第二，在使用過程中，其探測(cè)效率高，反應(yīng)敏捷，它可以使用于不同地質(zhì)要求的礦山地質(zhì)勘探活動(dòng)中；第三，它的采樣效率極高，在他的支持下，可以高效的使用無損檢測(cè)技術(shù)。

2.2 電阻率技術(shù)

電阻率技術(shù)根據(jù)巖體和礦體之間的電導(dǎo)率差異分析地質(zhì)問題，根據(jù)觀測(cè)研究的地下人工電場(chǎng)分布特征來分析地質(zhì)問題，并利用各種技術(shù)設(shè)備解決相關(guān)問題。由于技術(shù)和觀測(cè)方法的不同，該方法可分為電阻率剖面法、電阻率測(cè)量法和高密度電阻率法。

2.3 瞬變電磁法分析

瞬變電磁法，是綜合物探技術(shù)中比較重要的一種技術(shù)，它屬于電磁勘探法。它可以加強(qiáng)對(duì)礦井采空積水區(qū)進(jìn)行有效分析。在勘探過程中，該技術(shù)可以用于分析地下的巖石礦物體的導(dǎo)電性與磁性的差異，通過電磁感應(yīng)的理論，有效地分析需要勘測(cè)測(cè)區(qū)內(nèi)的電磁場(chǎng)變化及在勘探中遇到的各種問題。同時(shí)，也可以充分知道煙圈對(duì)瞬變電磁法所產(chǎn)生的影響。通過二次高速電磁場(chǎng)的相關(guān)內(nèi)容獲取礦山地質(zhì)的相關(guān)信息，制定可靠的地質(zhì)災(zāi)害的治理措施。

2.4 瑞雷波技術(shù)

雖然，瑞雷波勘探技術(shù)興起的時(shí)間比較晚，但是，在實(shí)際的勘探工作中，且獲得了勘探技術(shù)員的高度認(rèn)可。其自身也具備較大的使用優(yōu)勢(shì)，它能夠大幅度的提升穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)監(jiān)控方面。但是，在使用瑞雷波技術(shù)的時(shí)候，設(shè)備本身需要占據(jù)較大的空間，也需要花費(fèi)較高的成本，所以，就經(jīng)濟(jì)方面其實(shí)并不實(shí)用，可是，該技術(shù)的應(yīng)用前景還是比較廣闊的，通過瞬態(tài)瑞雷波可測(cè)試的信號(hào)主要來源于與地面垂直的角度，因此可以通過相關(guān)的技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行反復(fù)的推演和重算，更好的實(shí)現(xiàn)勘測(cè)的智能化。

圖1 近源瞬變電磁場(chǎng)在早期1e-5s的分布

3 物探技術(shù)的使用原則

事實(shí)上，物探技術(shù)在實(shí)際的運(yùn)用過程中，為了促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益的增長(zhǎng)，有效的找準(zhǔn)礦物的位置，應(yīng)該遵循一定的原則。

3.1 優(yōu)化組合，選擇合適的技術(shù)

物探技術(shù)可以分為很多不同的種類，并且每一種勘察技術(shù)都有其優(yōu)缺點(diǎn)，但是，由于在具體的工作中，對(duì)礦山的勘探重點(diǎn)不同，所以工作人員應(yīng)該要結(jié)合實(shí)際的地質(zhì)來具體采用合適的物探技術(shù)。

在分析好具體的探測(cè)區(qū)域特征之后，選擇最佳適合的技術(shù)進(jìn)行勘察。一種物探技術(shù)無法做出最好的勘探時(shí)，可以分析其物性的差異，在一定的區(qū)域內(nèi)，進(jìn)行不同物探方式的組合試驗(yàn)，然后對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較分析，選擇理想的組合。在實(shí)踐的運(yùn)用過程中，優(yōu)化組合原則一定要以節(jié)約資金為核心，通過對(duì)各種物探方式進(jìn)行合理的選擇、優(yōu)化之后，在達(dá)到理想的勘察效果的同時(shí)，還能促進(jìn)相關(guān)經(jīng)濟(jì)效益的提升。

3.2 大信息量原則

在地質(zhì)勘探過程中，有必要詳細(xì)了解分辨出災(zāi)害地質(zhì)體的特征與周圍巖石介質(zhì)之間的差異。也就是說工作人員在采用綜合物探技術(shù)時(shí)，一定要結(jié)合實(shí)際情況，分析已知相關(guān)信息條件，選擇合適的物探方式。

同時(shí)，收集和處理不同的物理勘探方法相關(guān)的參數(shù)信息，并最終分析出地質(zhì)的成因和具體的特征。通過大量分析信息的方式，來避免出現(xiàn)物探異常問題的發(fā)生，從而使得勘探信息更加準(zhǔn)確和統(tǒng)一。

3.3 科學(xué)推測(cè)原則

勘探區(qū)域勘探后，將生成具體數(shù)據(jù)、報(bào)告、圖像和其他數(shù)據(jù)。此時(shí)，技術(shù)人員需要分析和總結(jié)這些所獲得的大量信息數(shù)據(jù)。這個(gè)數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)是整個(gè)勘探過程中最為關(guān)鍵的部分。因此，技術(shù)人員一定要積累豐富的地質(zhì)資料分析經(jīng)驗(yàn)，這樣就可以運(yùn)用科學(xué)的預(yù)測(cè)方法，剔除虛假資料，保存真實(shí)資料，做出科學(xué)的推測(cè)和準(zhǔn)確的判斷，在地質(zhì)勘察中做到精準(zhǔn)勘察。此外，在利用綜合物探技術(shù)尋找礦資源和資源勘探的過程中，技術(shù)人員不能隨便選擇一個(gè)地點(diǎn)就立即進(jìn)行勘探，而是要遵循從已知中引導(dǎo)未知的原則。即在相關(guān)工作過程中，在已知礦體的基礎(chǔ)上，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，去尋找未知的礦體。

4 在礦山地質(zhì)勘察中，綜合物探技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

4.1 選擇適合的物探措施

在進(jìn)行礦山的地質(zhì)勘察時(shí)，對(duì)于同一區(qū)域的礦山進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可以運(yùn)用地球物理探測(cè)技術(shù)。其中，最常用的兩種方法是橫向測(cè)量和縱向測(cè)量。在勘察前，工作人員需要對(duì)采集到的數(shù)據(jù)集進(jìn)行科學(xué)校正，然后與現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向和縱向?qū)Ρ?，從而獲取準(zhǔn)確的信息與數(shù)據(jù)來分析礦山地質(zhì)情況?？辈烊藛T可以將獲取到的數(shù)據(jù)應(yīng)用到實(shí)際的工作過程中，根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件選擇勘探技術(shù)，注意幾種方法的結(jié)合，提高實(shí)際勘探的準(zhǔn)確性和可靠性。必須準(zhǔn)確分析根據(jù)巖體特征和礦山地質(zhì)條件對(duì)勘探方法的應(yīng)用要求，提前明確差異分析，避免測(cè)量?jī)x器出現(xiàn)偏差[1]。

4.2 地球物理模型的使用

通過各種地球物理勘探方法，對(duì)礦區(qū)地質(zhì)帶的重力、磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)和地震進(jìn)行研究，包括地質(zhì)結(jié)構(gòu)帶內(nèi)的磁力、密度、地震波速等一些基礎(chǔ)物理數(shù)據(jù)?？辈烊藛T可以在此基礎(chǔ)上，結(jié)合勘察區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)和相關(guān)的地質(zhì)信息進(jìn)行科學(xué)的分析，建立勘探區(qū)地球物理模型，使技術(shù)人員能夠利用物理模型快速準(zhǔn)確地評(píng)估該地區(qū)礦山實(shí)際資源儲(chǔ)量，分離區(qū)域斷層，從而進(jìn)一步客觀評(píng)估礦山開發(fā)前景[2]。

4.3 技術(shù)資料解釋

采礦礦體的波浪推進(jìn)力與圍巖層之間存在顯著差異，主要原因是反射波強(qiáng)度比上下板巖層強(qiáng)，可反射波的強(qiáng)度可以達(dá)到2T。那么，分析了兩者之間的差異之后，勘探人員合理科學(xué)利用探測(cè)儀器，以便地震技術(shù)可以跟蹤波浪事件的軸。然后對(duì)收集的反射波的強(qiáng)度、連續(xù)性和相位特性進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)分析，以提供明確的解釋[3]。

4.4 地震勘探

技術(shù)應(yīng)用原理在應(yīng)用地震勘探技術(shù)的時(shí)候，技術(shù)人員必須到現(xiàn)場(chǎng)收集各種數(shù)據(jù)，然后在室內(nèi)完成對(duì)數(shù)據(jù)的處理和解釋工作。在采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的過程中，技術(shù)人員必須利用人為因素來產(chǎn)生地震波，當(dāng)?shù)卣鸩ㄏ蛳聜鞑r(shí)，當(dāng)它們接近不同阻抗的區(qū)域?qū)訒r(shí)，就會(huì)發(fā)生折射和反射。所以，必須有足夠的人員使用地震檢波器處理反射的地震波，并對(duì)地震檢波器的接收結(jié)果進(jìn)行綜合調(diào)查，才能準(zhǔn)確了解礦山地質(zhì)信息[4]。

圖2 三維立體層面可視圖

4.5 礦產(chǎn)管理方面

地質(zhì)勘察工作主要包括合理科學(xué)規(guī)劃和利用礦產(chǎn)質(zhì)量、礦產(chǎn)分布和礦產(chǎn)數(shù)量，我國(guó)幅員遼闊，但可利用的礦產(chǎn)面積并不是很多。因此，必須對(duì)我國(guó)的礦產(chǎn)資源做出科學(xué)合理的規(guī)劃，最大限度地提高我國(guó)地質(zhì)勘察工作效率和利用率。礦山地質(zhì)物探人員必須熟悉日常需要使用的軟件使用說明，并知道如何使用物探軟件處理數(shù)據(jù)和分析相關(guān)信息資源，以便在礦產(chǎn)探查的過程中能很熟練的運(yùn)用[5]。

4.6 數(shù)據(jù)信號(hào)分析

分析發(fā)現(xiàn)的所有數(shù)據(jù)和信息，以提高勘探工作的效率，分析隱藏的問題并采取措施消除。這一階段的信號(hào)分析要嚴(yán)格專業(yè)，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)分析地表波形數(shù)據(jù)和折射波形數(shù)據(jù)，檢索時(shí)要做好地波信號(hào)數(shù)據(jù)的管理工作。在時(shí)域信號(hào)窗口中，可以從地波信號(hào)中提取有效數(shù)據(jù)，設(shè)置合理時(shí)間間隔，根據(jù)實(shí)際地波的時(shí)域信息，得到地波基波模態(tài)的擴(kuò)散曲線，得到轉(zhuǎn)換后的深度波速曲線。最后，必須根據(jù)空間原理計(jì)算測(cè)量點(diǎn)之間數(shù)據(jù)的插值，并對(duì)最終的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理和解釋，同時(shí)，有必要對(duì)折射波的結(jié)果和土巖層的邊界進(jìn)行分析[6]。

5 綜合物探技術(shù)在礦山地質(zhì)勘探中的應(yīng)用步驟

綜合物探技術(shù)的原理是通過收集地層中傳播的波信號(hào)，然后通過分析得出地質(zhì)的實(shí)際情況，因此綜合物探技術(shù)的第一步是發(fā)射信號(hào)，第二步就是信號(hào)的數(shù)據(jù)采集，信號(hào)的采集主要有以下幾個(gè)步驟:一是是測(cè)線布置，其核心點(diǎn)在于面波測(cè)點(diǎn)和折射波測(cè)點(diǎn)要對(duì)應(yīng)一致；二是參數(shù)設(shè)計(jì)，其核心點(diǎn)在于采集道數(shù)、檢波器、偏移距、踩點(diǎn)及采樣率的選擇；三是測(cè)量步驟。第三步是信號(hào)的分析。

6 綜合物探的基本原理及應(yīng)用范圍

綜合物探技術(shù)就是根據(jù)地質(zhì)的實(shí)際情況融合多種物探技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)探測(cè)的技術(shù)，它會(huì)隨著技術(shù)的進(jìn)步和創(chuàng)新不斷的發(fā)展壯大。綜合物探技術(shù)主要是依據(jù)不同的巖石物理性質(zhì)對(duì)其構(gòu)造進(jìn)行勘測(cè)在以下幾個(gè)方面應(yīng)用比較廣泛：一是水文地質(zhì)探測(cè),水文地質(zhì)綜合物探技術(shù)對(duì)于許多行業(yè)來講都非常關(guān)鍵，可以有效防止事故頻繁發(fā)生；二是考古行業(yè)探測(cè)。綜合物探能夠通過研究探測(cè)位置的物理性質(zhì)，幫助工作人員構(gòu)建內(nèi)部環(huán)境，從而在不損壞文物在情況下探測(cè)地質(zhì)情況；三是地質(zhì)探測(cè)。自然災(zāi)害具備突發(fā)及損壞性特點(diǎn)，為了更好的控制此類突發(fā)情況，就要對(duì)頻繁發(fā)生自然災(zāi)害突發(fā)狀況的區(qū)域進(jìn)行勘測(cè)，災(zāi)害進(jìn)行有效預(yù)防。

7 不同類型的物探技術(shù)分析

7.1 電磁測(cè)量法

電磁測(cè)量法可以分為兩種：一種是可控源音頻大地電磁測(cè)量方法，它測(cè)量原理是使用發(fā)射裝置發(fā)射頻率不一的電磁波，然后根據(jù)反射回來的電磁場(chǎng)振幅與相位的實(shí)際情況，進(jìn)行分析論證，從而實(shí)現(xiàn)地質(zhì)的勘察。由于電磁波頻率的不同，其穿透的性能也不盡相同，再加上集膚效應(yīng)的交流電，所以造成了高頻率電磁場(chǎng)主要集中在地層的淺部，低頻率的電磁場(chǎng)主要集中在地層的深處?；谶@種情況將電磁波的頻率不斷的進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就能夠?qū)⒌貙拥膶?shí)際情況勘察出來。地磁勘察法的優(yōu)勢(shì)在于分辨力和穿透性比較強(qiáng)，但比較以來勘測(cè)區(qū)域的地質(zhì)資料；一種是瞬變電磁法，這種方法是現(xiàn)階段綜合物探技術(shù)的重要組成部分，通過對(duì)瞬變電磁法的合理利用，能夠很好的應(yīng)對(duì)礦井采空區(qū)的積水問題。瞬變電磁法的原理是以電磁感應(yīng)為核心，對(duì)測(cè)試范圍內(nèi)的電磁變化進(jìn)行分析，從而測(cè)量出地質(zhì)的各個(gè)運(yùn)動(dòng)情況，然后在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行陳隊(duì)形的措施預(yù)防。瞬變電磁法有效獲取改善水文地質(zhì)災(zāi)害。

7.2 電探測(cè)法

電探測(cè)法主要分為兩種：一種是電阻率法，它是利用地層中土層、巖石、礦石之間不同的導(dǎo)電性，對(duì)探測(cè)區(qū)域的地下電場(chǎng)的分布規(guī)律和表現(xiàn)的特點(diǎn)，進(jìn)行觀測(cè)和研究，然后分析出探測(cè)區(qū)域的地質(zhì)情況。由于使用電阻率法的設(shè)備儀器的不同又分為剖面法和探深法，又因?yàn)槠溆^測(cè)方法的不同，又分為高密度電阻率方法；二是直流電法，隨著礦井的不斷開采，現(xiàn)階段礦井的開采難度越來越大，對(duì)于地下水的控制也越來越困難。礦井直流電法作為一種全空間的電探法，能夠深入的研究礦區(qū)的巖石電性，然后根據(jù)全空間電場(chǎng)理論構(gòu)建和分析礦井具體的水文情況，然后采取措施解決。

7.3 探地雷達(dá)法

探地雷達(dá)法是非常靈活的，能夠?qū)Σ煌牡刭|(zhì)進(jìn)行不同的分析，是綜合物探技術(shù)能夠順利基礎(chǔ)。探地雷達(dá)不僅操作簡(jiǎn)單，而且能夠進(jìn)行連續(xù)的地質(zhì)檢測(cè)，探查效果好且塊，能夠滿足不同地質(zhì)環(huán)境勘察要求。除此之外，由于探地雷達(dá)法在地質(zhì)勘察的采樣中，采樣率相對(duì)來說是非常高的，因此可以當(dāng)做無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用效果增強(qiáng)提供一定的保障和基礎(chǔ)。

7.4 電剖面法

電剖面法的勘察原理大致上和電探測(cè)法相同，都是根據(jù)巖石的電性進(jìn)行分析和研究，進(jìn)而確定地質(zhì)的實(shí)際情況。但是在實(shí)際的勘察中，電剖面法的探測(cè)點(diǎn)一般是針對(duì)沉積巖的探測(cè)，針對(duì)性和準(zhǔn)確性也比較高。所以施工的質(zhì)量也對(duì)探測(cè)的結(jié)果有著極大的影響，這就需要我們?cè)趯?shí)際的探測(cè)中需要更加深入的研究巖層電性之間的差異，分析巖層之間電性的變化情況，從而更好的完善電阻法進(jìn)行地質(zhì)的探勘。

8 結(jié)束語

綜上所述，在礦山地質(zhì)勘察工作中，物探技術(shù)的運(yùn)用取代了傳統(tǒng)勘察技術(shù)，且通過不同種不同物探技術(shù)，參照地質(zhì)勘測(cè)資料等信息進(jìn)行科學(xué)合理的地質(zhì)勘探，這樣使得勘察結(jié)果更加精準(zhǔn)。因此，在實(shí)踐的勘察中，工作人員還需要對(duì)勘探區(qū)域特點(diǎn)進(jìn)行分析，并合理設(shè)計(jì)各項(xiàng)參數(shù)，熟練了解不同的物探技術(shù)的特點(diǎn)，獲取可靠性高的探測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)，在各方面的不斷的優(yōu)化下，爭(zhēng)取讓綜合物探技術(shù)發(fā)揮出最佳的運(yùn)用效果。