浅析矿山工程地质勘查中常用的物探技术

浅析矿山工程地质勘查中常用的物探技术

李连海 ,程力,侯伟

（中国有色金属工业西安勘察设计研究院有限公司  西安  710054）

摘要：随着中国城市化进程的加快，对资源的需求与日俱增，水利工程、地铁工程、矿山工程等各种工程建设项目迅速发展。在这一过程中，为满足工程对不同地质环境和复杂环境的勘查需求，地球物理勘探技术以较高的安全性和勘探效率等优点在多种勘探技术中脱颖而出，广泛用于各种类型的地质工程问题中，并发挥着不可或缺的作用。

关键词：矿山工程；资源；物探

引言

目前，新能源还处于发展阶段，社会发展中各行各业运营依靠的主要能源依旧是煤炭，煤炭资源的开采不仅关系到国家的经济发展，也在影响人们的生活质量和水平。但是，中国煤矿企业的勘查技术相较于发达国家，仍处于相对落后状态，相关的煤矿地质灾害勘查制度不够健全。部分煤矿企业管理和安全意识淡薄，更有甚者为了追求经济效益，忽视灾害勘查制度和要求，盲目开采，导致煤矿灾害频发。值得注意的是，合理应用地球物理勘探手段，不仅能够提高企业经济效益，更能够为矿产资源开采保驾护航。

1煤矿地质灾害勘查中存在的问题

煤矿地质灾害的后果是极其严重的，不仅会造成严重经济损失，还会威胁周边及煤矿工作人员的生命财产安全。面对煤矿地质灾害频发的现状，政府和煤炭开采行业制定了一系列政策和规定，主要目的是规范煤矿的开采并提前明确煤矿地质灾害情况，以便制定及时有效的预防措施，降低安全事故的发生率。但是在实际的煤矿地质灾害勘查中仍旧存在许多问题。a)煤矿企业在开采前没有遵守法律法规及规范要求对煤矿地质进行详细的勘查，导致无法做出全面、准确的预测和判断；b)勘查方法的不准确和勘查人员业务能力的不足，也是影响勘查结果的重要因素。

2开展矿山地质勘探工作及应用综合物探技术的重要意义

目前，我们主要的地质研究领域位于地下300至500米的范围内，因此许多矿山存量无法被有效测量或开发。面对越来越突出的矿产资源问题，我们必须加强500米以下矿产资源研究的力度，提高深地调查的效率。随着已知能源量的不断开发，新能源开发和利用也取得不错的成绩。迄今为止获得成功的新能源包括天然气、地下气体、地热能源、干岩石等.

矿产资源在我国现代化和经济发展中发挥着重要作用。面对矿产资源逐渐枯竭的问题，寻找更多矿产迫在眉睫。在充分利用先进科学技术的同时，将原有的磁法、地震、电磁技术等方法在不同勘查阶段相互结合，达到更好的探查矿产资源。此外，综合勘探技术具有灵活、通用的特点，比传统单一方法能够为技术人员提供丰富的信息。

3矿山工程地质勘查中常用的工程物探方法

3.1电磁法勘探

电磁法是一种地球物理观测方法，通过观测天然电磁场或人工源激发的电磁场。一般来说，电磁法勘探种类繁多，应用极其广泛。可以按场源区分为两大类：一是天然源电磁法，它是通过对地表观测的天然电磁场信号来研究地下电性结构；二是人工源电磁法，它是通过人工向地下供入可控电流，再在地面上观测人工电磁场的变化规律来解决问题。常见的天然源电磁法主要有自然电场法（SP）、大地电磁法（MT/AMT），人工源电磁法主要有激发极化法、可控源音频大地电磁法（CSAMT）、瞬变电磁法（TEM）等。电磁法技术的使用使人们能够有效地探测地下矿产储量，并获得重要信息。通过电磁测量描述岩体、矿山和矿产资源的赋存状况。采用电磁法技术进行地质矿山和资源勘查后，可以对矿产资源进行定量描述，进行三维地质建模等。

3.2高密度电法

高密度电法勘查方法也是煤矿灾害勘查物探方法中的一种，在煤矿地灾害勘查中应用也较为广泛。其原理是根据地壳中各类岩石或矿体的电磁学性质（如导电性、导磁性、介电性）和电化学特性的差异，通过对人工或天然电场的空间分布规律和时间特性的观测和研究，寻找不同类型有用矿床、查明地质构造及解决地质问题的地球物理勘探方法。高密度电法勘查通过电极来向地下介质供电，此后在测量电极两端会产生一定的电位差，可以根据电位差对煤矿地质中的电阻率进行测量，从而绘制电阻率断面图，可以通过勘查设备得到的数据绘制出介质视电阻率断面图，技术人员通过这些电阻率断面图的分析，确定煤矿地质层中存在的异常地质情况，如高阻带、低阻异常带等，然后根据各项信息对可能会发生地质灾害的位置进行圈定，以此为依据来预防后期煤矿开采中的地质灾害。这种探测方式实际上较为简单且准确性更高，同时效率高，不需要煤矿企业投入大量的人力与物力，煤矿地质灾害勘查成本也相对较低，对煤矿开采的设计和灾害预防起到重要作用，可以有效地提升煤矿开采的效率和安全性。

3.3地震勘探技术

与电磁法类似，地震勘探按震源可以分为人工源和天然源两大类。当地震波向四周传递时，遇到不同介质会发生折射和反射。技术人员通过对实际位置、地震特性、反演结果等进行综合分析，利用探测点折射或地震波反射，获得矿山更准确的地质数据。矿体与周围岩石之间的波阻抗有明显差异，其反射率比页岩上下层强，反射率高达2T。此性质可让工程师使用地震探测技术追踪相同波长，然后进行比较，以便对波形强度、连续性、相位变化进行详细分析。此外，通过分析时间剖面，可以了解地层的产状，从而分析其特殊地质结构。勘探时沿垂直低值构造走向的方向作为主勘探线，保证勘探线之间的间距。选择检波器时，要对检波器进行一致性检验，后续资料处理要结合钻孔资料来分析解译。

此外，当今信息技术的发展和进步，当今市场环境中存在着多种先进的勘探仪器和技术，科学合理落实勘探工作，使这些先进的设备和技术能够在勘探过程中得到积极利用，这对未来矿山建设至关重要。因此，在从事地质勘探的工作人员必须具备卓越的资料处理和数据分析能力。地球物理研究是数字、专业理论和实际地质的结合。因此，对地球物理勘探数据的准确解译关系重大。最后，应让专业物探人员进行地球物理研究资料的解译，这些资料的准确解读是后续工作的基本保障，以确保顺利进行高质量的技术分析。

4结束语

随着现代科学技术的不断发展，中国的煤矿地质灾害勘查技术也在不断进步和完善，当下越来越多的地球物理勘查方法被应用在矿山资源及地质灾害勘查中，有力地提升了对矿山地质情况的判断力，从而有效降低了矿山地质灾害出现的概率。矿山地质灾害勘查中物探方法的应用还需要专业的物探人员根据不同的勘查需求进行选择和应用，以此来提升勘查数据的可靠性，并为矿山开采提供保障，在减少安全事故出现的同时促进煤矿企业的可持续发展，为中国经济发展提供源源不断的动力。

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作者信息：李连海  男   1993  硕士研究生，助理工程师，主要从事工程地球物理勘探工作。

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