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2019年 5月下 世界有色金属63 采矿工程 Mining engineering 矿山深部开采地质保障综合物探技术研究 洪小凡 （中国煤炭地质总局普查队， 江苏 徐州 2 2 1 0 0 6 ） 摘 要 在矿山深部开采阶段， 利用地质保障综合物探技术进行地质保障工作， 能够有效避免矿区发生各种地质灾难， 对建设和谐社会以及提高经济效益具有非常重大的意义。 基于此， 提出矿山深部开采地质保障综合物探技术研究， 具 体环节包括工作布置、 三维电性数据体的形成与数据分析、 大功率激电扫面。 根据实验结果， 可以明显看出， 本文提出 的矿山深部开采地质保障综合物探技术与单一物探技术相比较， 其勘探精确度不仅一直居高不下， 且自2 小时- - 4 . 5 小 时期间呈现正比例关系， 即随着时间的增加， 其勘探精确度随之增加， 4 . 5 - - 8 小时之间， 精确度保持平稳大概在百分之 八十五， 之后持续升高， 这在一定程度上增加了矿区深部勘探的精确度。 关键词 矿山 ； 深部开采 ； 地质保障 ； 综合物探技术 中图分类号 P 6 4 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 2 - 5 0 6 5（2 0 1 9 ） 1 0 - 0 0 6 3 - 2 Research on Comprehensive Geophysical Exploration Technology for Mine Geological Support in Deep Mining HONG Xiao-fan G e n e r a l S u r v e y B u r e a u o f C h i n a C o a l G e o l o g y B u r e a u , X u z h o u 2 2 1 0 0 6 , C h i n a Abstract I n t h e d e e p mi n i n g s t a g e o f t h e mi n e , t h e u s e o f g e o l o g i c a l s u p p o r t i n t e g r a t e d g e o p h y s i c a l t e c h n i q u e s f o r g e o l o g i c a l s u p p o r t c a n e f f e c t i v e l y a v o i d v a r i o u s g e o l o g i c a l d i s a s t e r s i n t h e mi n i n g a r e a , w h i c h i s o f g r e a t s i g n i f i c a n c e f o r b u i l d i n g a h a r mo n i o u s s o c i e t y a n d i mp r o v i n g e c o n o mi c b e n e f i t s . B a s e d o n t h i s , t h e g e o p h y s i c a l s u p p o r t g e o p h y s i c a l e x p l o r a t i o n t e c h n o l o g y f o r d e e p mi n i n g i n mi n e s i s p r o p o s e d . T h e s p e c i f i c l i n k s i n c l u d e w o r k l a y o u t , f o r ma t i o n a n d d a t a a n a l y s i s o f t h r e e - d i me n s i o n a l e l e c t r i c a l d a t a , a n d h i g h - p o w e r I P s c a n n i n g . A c c o r d i n g t o t h e e x p e r i me n t a l r e s u l t s , i t c a n b e c l e a r l y s e e n t h a t t h e c o mp r e h e n s i v e g e o p h y s i c a l e x p l o r a t i o n t e c h n o l o g y o f t h e d e e p mi n i n g g e o l o g i c a l s u p p o r t p r o p o s e d i n t h i s p a p e r i s n o t o n l y c o n s i s t e n t w i t h t h e s i n g l e g e o p h y s i c a l e x p l o r a t i o n t e c h n o l o g y , b u t a l s o h a s a p o s i t i v e p r o p o r t i o n a l r e l a t i o n s h i p f r o m 2 h o u r s t o 4 . 5 h o u r s . T h a t i s , a s t i me i n c r e a s e s , t h e a c c u r a c y o f e x p l o r a t i o n i n c r e a s e s . B e t w e e n 4 . 5 a n d 8 h o u r s , t h e a c c u r a c y r e ma i n s s t a b l e a t a b o u t 8 5 p e r c e n t , a n d t h e n c o n t i n u e s t o r i s e , w h i c h i n c r e a s e s t h e d e p t h o f t h e mi n e t o s o me e x t e n t . T h e a c c u r a c y o f e x p l o r a t i o n . Keywords mi n e ; d e e p mi n i n g ; g e o l o g i c a l s e c u r i t y ; i n t e g r a t e d g e o p h y s i c a l t e c h n o l o g y 由于矿山挖掘设备的机械化以及开采规模和开采深度的 逐渐加大， 矿山深部地质灾难的预防问题就显得格外重要了， 尤为关键的就是假如一个中大型以上的、 高度机械化的矿山 一旦在开采过程中发生矿井地质灾害， 其对社会和国民经济 的影响与损失将会是不可估量的 [1]。 矿山矿井地质灾害的种 类比较复杂， 在矿山深部开采过程中， 断层、 塌陷柱、 含水体、 岩浆岩、 裂隙区、 矿层结构变化等都是不容忽视的灾难性地质 体， 它们严重损坏了矿层的接连性， 大大降低了机械化采矿的 工作效率， 严重者甚至可能会导致地层渗水， 瓦斯爆炸等安全 事故， 为矿山的安全开采带来一定程度的威胁。 矿山深部地质 保障综合物探技术凭借其独有的信息量比较大、 图像分辨率 极高、 物性参数比照比较多、 控制网较为密集等一系列优点， 使其可以较为精准地探测到矿山内存在的小规模断层地带、 塌陷柱、 含水体等灾难性地质体 [2]。 因而， 地质保障单一物探 方法在预防矿山地质灾害以及防治地质风险过程中通常会取 不了比较好的地质效果， 但是地质保障综合物探方法在预防 矿山地质灾害以及防治地质风险方面的优势比较显著。 按照国家开发银行和中国矿山地质总局的联合调研显 示， 地质保障综合物探能够有效查出矿山地质结构断层构 造、 塌陷柱等、 采空区以及含水层的具体分布等， 为矿山的 深度开采、 开采方式以及事故预防创造基础条件， 能够在一 定意义上避免井喷， 提高矿山开采的上限， 增加资源利用率。 1 矿山深部开采地质保障综合物探技术 为了确保矿山深部矿产资源的安全开采， 有必要对多项 开采地质灾害所导致的要素进行精细化探明和分析， 因为目 前国内绝大部分赋矿区均具备多矿层深度发育的特征， 深部 开采一般来说包括2种意思 首先， 矿产资源的埋藏深度变 得越来越大 [3] ； 另外， 矿山上部矿层开采完毕后， 才可以继 续开采下部矿层。 矿层埋藏绝对深度的持续增加， 会导致常 规化钻探勘查工作量的连续增加， 综合物探勘探信号猛烈衰 减， 对于上部出现的诸多采空区内下部矿层开采， 钻孔难以 穿越采空区， 综合物探勘探信号就会被上部采空区所屏蔽而 严重影响到矿山深部的实际勘探效果。所以，需研究科学、 高效的矿山深部开采地质保障综合物探技术工艺， 进而实现 矿山深部开采对其地质环境的深度勘探。 1.1 工作布置 首先，需要用大功率激电设备对矿山勘探区进行中 梯度设置对的扫面，测线一般会布置278条，长度大概为 1450m[4]；其次，在激电扫面区域的3大靶区内，用音频大 地电磁勘测法探清矿山深部构造以及其延伸状况 ； 最后， 综 合预测找矿靶区以及成矿地带。 1.2 三维电性数据体的形成与数据分析 借助于对外工作采集的在二维平面或三维空间内的一 个随机数据进行网格化线性数值、 距离加权、 函数插值等。 获取到空间或平面化的网格数据 [5]， 对三维电性数据进行一 系列的数据分析， 比方说边缘查探的方法去明确空间三维立 体的变化率最明显的改变位置， 这些位置通常来说也是地质 保障综合物探重点勘探的部位， 比方说地质断层， 破裂带等。 收稿日期 2 0 1 9 - 0 5 作者简介 洪小凡， 男， 生于1 9 7 4 年， 汉族， 江西鄱阳人， 本科， 驾驶中 级， 研究方向 物探。 世界有色金属 2019年 5月下64 采矿工程 Mining engineering 1.3 大功率激电扫面 大功率激电扫面后， 按照下限值 （1.39） 、 地质构造的 基本信息， 选定了3个一级激电异常靶区， 分成A、 B、 C三 部分。 设定A、 B靶区具有低阻、 高极化的明显特征， 和矿区 控矿构造F10地带碰触， 推测其矿致发生异常， 找矿前景比 较好 ； C靶区具有低阻、 中高极化特征， 同样具备找矿前景。 2 实验与效果分析 为了更加清楚、 具体的看出此方法对矿区深部开采的实 际应用效果， 特与单一物探技术进行对比， 对其勘探精确度 进行比较。 2.1 实验准备 为保证试验的准确性， 将两种勘探技术置于相同的试验 环境下， 以山西临汾某一100平方米的矿山为例进行勘探实 验。 2.2 实验结果分析 实验过程中， 通过两种不同的勘探技术同时在相同环境 下进行工作， 分析其勘探精确度的变动。 实际效果对比图见 下图所示。 根据实验结果， 可以明显看出， 本文提出的矿山深部开 采地质保障综合物探技术与单一物探技术相比较， 其勘探精 确度不仅一直居高不下， 且自2小时--4.5小时期间呈现正 比例关系， 即随着时间的增加， 其勘探精确度随之增加， 4.5- -8小时之间， 精确度保持平稳大概在百分之八十五， 之后持 续升高， 这在一定程度上增加了矿区深部勘探的精确度。 [1] 李俊锋,张赛.深部金属矿勘查中常用的物探方法及运用[J].科技 风,2016， 12176-177. [2] 索雪松， 等． 综合物探数据分析系统在地质灾害勘查中的应用[J].河北 农业大学学报， 2018， 5304-305． [3] 魏子荣,杜兴亚,方正,等.我国煤矿采区高分辨率地震勘探的成果[J]. 煤田地质与勘探,2018,28155-60. [4] 王华锋，刘荣泉，郑强，等.综合物探在金属矿采空区中的应用以 焦家金矿望儿山采空区为例[J].地质与勘探,2018,493496-504. [5] 胡鹏兴， 张延凯， 魏浩.综合物探方法在江西大面岭钨矿勘查中的应用 [J].中国矿业,2019,21851-55. 图1 实验对比图 3 结语 本文对矿山深部开采地质保障综合物探技术进行分析， 依托露矿山深部开采过程中面临的一系列问题， 根据地质保 障的条件， 对综合物探技术进行研究。 实验论证表明， 本文 设计的方法具备极高的有效性。 希望本文的研究能够为矿山 深部开采地质保障综合物探技术的应用提供理论依据。 （上接62页） 3 自动化技术的应用 （1） 经济效益和安全效果。 薄矿层综采自动化采矿技术 的应用简化了操作控制， 大大降低了开采的安全风险， 避免 了各类开采作业安全事故的发生， 实现了矿山开采企业的安 全稳定发展。 自动化采矿技术的应用， 通过液压升降架、 移 架、 输送机等的应用， 实现了远程操作的控制与监控， 保证 了安全生产的进行。 根据相关的开采比较， 自动化技术的初 期投资与产能效益相比， 螺旋采矿设备与支架支撑技术的使 用，使得其期初投资是传统采矿投资的1.7到2倍，促进产 量的提高， 在未来将取得良好的经济效益。 （2） 应用效果。薄矿层综采自动化的实现，通过支撑结 构、 供液系统能够实现采矿作业的快速移架， 保证安全生产 的实现， 促进能源开采行业经济社会效益的实现。 自动化控 制系统中的工作面远程监控系统， 能够在监控室实现对工作 面切割、 移架等作用的监控， 促进工作人员的安全生产， 降 低安全事故的发生， 在一定程度上可以实现矿山开采企业的 可持续发展。 薄矿层有时还分布在地质结构复杂、 地形条件 特殊、 有断层存在的情况， 这使得综采自动化采矿技术的应 用具有局限性， 未来还将进一步进行该技术的研发， 使其在 各种复杂开采条件下发挥良好的应用效果。 （3） 推广价值。 薄矿层综采自动化采矿技术的应用能够 提高矿山开采的效率， 为矿企的发展创造更大的价值。 通过 技术的改进，可以满足采高0.9m的要求，充分应用斜板直 行侧推原理，降低输送机的高度，提高装载矿产资源效果。 相关研究表明， 综采自动化技术的应用能够简化采矿作业， 减少采矿中的生产材料的使用， 大大降低了生产成本， 实现 了生产的安全进行， 减少安全事故的发生。 远程监控系统使 得推进度加快， 使得其满足采矿的基本要求， 促进采矿作业 的安全、 高效进行。 4 综采自动化技术与装备的发展趋势 我国地域辽阔， 矿产资源储量丰富， 但是矿产资源在不 同区域分布上存在较大的差异， 使得在能源资源的开采上存 在技术不平衡，薄矿层开采的难度大，机械化、自动化低， 严重制约了矿企的发展， 在能源开采过程中， 应该结合矿层 的特点， 科学选用开采技术与设备， 提高开采的效率， 实现 绿色、 可持续发展。 综采自动化开采技术在未来应该充分与智能化技术相 结合， 提升采矿设备、 系统的可靠性， 结合不同矿区的特点 与技术水平， 保证采矿作业的自动化、 智能化的实现， 创造 更大的经济社会效益。 5 结语 我国矿产资源储量丰富， 随着经济社会的发展， 能源资 源需求加大，使得人们对能源开采的效率等提出了更高的 技术要求， 尤其是在薄矿层的开采上， 应该充分采用新型的 开采技术， 如综采自动化开采技术， 提升开采效率。 未来新 型的采矿技术具有广阔的应用前景， 还需要加以不断研究， 创造更大的经济社会效益，实现能源开采行业的可持续发 展。 [1] 秦晋凯.试论薄煤层综采自动化采煤技术的应用[J].机械管理开 发,2018,3302138-139.