浅谈深部开采中地球物理勘探技术的应用.pdf

28 矿山建筑 Mine building 浅谈深部开采中地球物理勘探技术的应用 李杰强 （新疆维吾尔自治区有色地质勘查局七0六队， 新疆 阿勒泰 836500） 摘 要 随着当前资源紧张形势不断加剧， 矿井开采深度不断向深部拓展， 但是自开采过程中， 常常受到地质构造、 矿井瓦斯、 矿井水与顶底板条件等致灾因素的影响， 为此， 发挥地球物理勘探技术在矿井深部开采中的作用， 减少和控制各类致灾因素， 确保矿井正常开采具有非常重要的现实意义。 关键词 矿井深部 ； 开采 ； 地球物理勘探技术 中图分类号 P631 文献标识码 A 文章编号 11-5004 （2019） 10-0028-2 收稿日期 2019-10 作者简介 李杰强， 男， 生于1983年， 汉族， 四川乐山人， 研究生， 物探工程师， 研究方向 应用地球物理。 随着科学技术的不断发展，地球物理勘探技术也获得了极 大的发展。 地球物理勘探技术， 是根据岩矿石及其围岩存在不同 的物性特点，通过先进的仪器设备对天然和人工形成的物理场 变化情况进行观察， 进而了解的地质构造特征， 探寻矿产资源， 应对水文地质工程地质问题， 开展环境监测的重要勘探手段。 近 年来， 随着矿产资源需求不断扩大， 矿井开采逐渐向深部延展， 但是在矿井开采深度不断加深的情况下， 常常遭受地质构造、 矿 井水、 煤层瓦斯及顶底板条件等诸多因素影响， 对矿井安全生产 构成极大威胁， 为此这就需要发挥好地球物理勘探技术的作用， 详细勘察这些致灾因素， 并采取有效措施进行应对， 进而实现矿 井的高产稳产。 下文结合实践， 对深部开采中地球物理勘探技术 的应用进行探讨， 以供参考 [1]。 1 重力勘探 该项勘探技术在物理勘探技术中占据非常重要的地位， 是根 据处于地球表层岩矿石所存在的差异性物性特征为基础， 通过智 能管理加速值进行测定工作，研究勘测点上地球自转产生离心 力和地球质量引力二者之和存在的变化规律， 来研究地质构造特 征， 对矿产资源进行寻找的一种技术措施。 伴随科学技术的不断 发展， 重力勘探技术也获得了极大的提升， 相应的探测精度也在 逐步增强， 能够精确地进行测点定位， 测高技术也获得了很大的 发展。 过去在进行重力勘探过程中， 过去在进行重力勘探过程中 CH-3、 TAK-3M以及瑞典诺伽重力仪发挥了非常重要的作用， 但 是这些仪器勘探精度相对较低。 进入80年代以后我国自主研发 的重力勘探仪器， 也获得了极大的发展， 测量精度水平进一步提 升。 水准仪， 经纬仪以及完成地形图的定位预测高， 在20世纪80 年代主要是通过这些技术来实现的。 90年代GPS三维定位技术 获得了很好的应用。 现如今在区域构造划分以及掌握基底起伏特 征和煤盆地圈定过程中， 重力勘探技术应用越来越普遍， 能够更 好地指导煤田普查工作， 同时， 该技术对覆盖层下没戏分布范围 确定， 勘探小断层以及岩溶发育带等发挥着非常重要的作用。 2 磁力勘探 磁性差异存在于岩石与矿石间，磁力勘探正是基于这些特 征， 对地磁场的变化情况进行勘探与研究， 对勘探目标， 地质情 况及性质进行判断的一种先进的地球物理勘探方法。 此法勘探， 如果是探测资源为目的， 则在地质填图以及成矿远景区预测， 对 磁性矿体进行寻找中发挥着重要作用。该项技术在我国的应用 于1936年开始， 20世纪50年代，该项技术获得了很大发展，磁 测工作在深部地层勘探中得到了普遍应用。 随着科学技术的不断发展，我国也在此法勘探仪器研发方 面获得了重大突破， 极大地推动了磁法勘探技术的持续发展， 相 继生产出很多勘探仪器， 90年代之后， 该项技术获得很大发展， 尤其是HC-90航空氦光泵磁力仪投产使用， 其灵敏度大大增强， 而且工作跨度非常大。后来生产的HC-95地面手持式氦光泵磁 力仪， 灵敏度达0.05nT。 特别是瞬变电磁法， 是磁力勘探中的一 种重要技术手段， 该技术应用是非接触式时间域电磁法， 在探测 含水地质体方面发挥着非常重要的作用。 尤其YCS128矿用瞬变 电磁仪， 具有非常大的探测深度， 同时具有非常强的高阻层穿透 力， 相对干扰较少， 而且噪声低等诸多优势， 在探测远区和近区 中发挥着非常重要的作用， 可以进行不同时窗探测， 能够探测到 各个深度范围内的地质信息数据 [2]。 3 电法勘探 在地球物理学勘探过程中， 电法勘探的应用非常普遍， 而且 相应的种类繁多。这种勘探方法是基于电性在介质中的差异特 征为前提， 通过对人工电磁场以及天然电磁场进行观测， 掌握其 时间和空间分布特征，来对探测对象形态性质进行勘探的一种 重要技术手段。 所以电法勘探具有很多种类， 根据电磁场所具有 的时间特征， 有交流电法和直流电法以及脉冲电法之分。 直流电 法勘探过程中，主要是对地质体相关的直流电场分布情况来进 行勘探研究， 其场源有天然和人工两类之分。 瞬变或脉冲法， 又 有过渡场法之称， 其场源是脉冲式电流， 断电过程中， 对地下导 体感应形成的瞬变二次场在时间上的变化进行勘探 [3]。 4 地震勘探 地震学方法在资源勘探中发挥着重要的作用，该方法是研 究地层中通过人工手段激发的弹性波所具有的传播特性，如波 的形状以及其传播速度和衰减情况等， 同时研究界面， 折射反射 等情况， 来对地层构造埋深和岩性特征进行判断。 油气勘探过程 中， 地震勘探技术手段应用最为普遍， 同时水资源勘探、 煤田勘 探以及盐矿勘探等方面该技术的应用也非常多。 对于地震勘探技术而言， 在此方面国内学者认为其具有 “三 高一准” 的特点， 即在信噪比方面非常高， 同时还有较好的保真 度， 同时还有较好的保真度， 分辨率非常高， 成像非常准确， 不 仅在构造图中发挥着非常重要的作用，同时在地层构造以及沉 积特征方面的探测有着较好的应用效果，地震勘探技术在煤田 地震勘探过程中有着非常广泛的应用。 （下转30页） 30 矿山建筑 Mine building 3 矿山测量精度控制技术措施 3.1 GPSRTK测量技术在矿山测量中的应用 GPSRTK测量技术和全站仪是矿山测量最为关键的两个测 量技术， 就性能方面而言， GPSRTK要由于全站仪。 在全站仪测 量钱需要提前做好充分的准备， 布测较多的控制点， 对各个坐标 还要准确的标明， 这些工作要耗费大量的人力资源和物力资源， 且全站仪在测量中受到测量范围的限制。而应用GPSRTK测量 技术， 就不需要提前准备诸多的工作， 测量简单且精度高。 3.2 加大测量辅助设备的应用 在矿山测量中， 由于很多都是在井下进行测量， 难度相对于 地面而言， 测量更为困难， 同时井下的工作环境较为恶劣， 需要 一些辅助性设备才能更好的完成作业，当前应用较广的瞄准的 反射棱镜系统和井下防爆无线通讯系统等都是较为常见的辅助 性设备， 可以大大的提升矿井测量作业。 通过这些辅助设备对于 矿山测量的精度大大的提升。 3.3 制定合理的测量管理制度 矿山测量工作经常会由于测量精度不高、测量不准确的问 题， 这些问题的出现除了一些技术性问题， 还和一些管理问题有 关联。例如，工作人员由于不认真粗心，导致图纸审核的失误， 测量工程准备不充分等， 这些原因都是由于管理的缺失造成的。 因此， 在进行矿山测量中， 要依据矿山工作的特征， 对测量管理 的规定要科学的制定， 同时做好测量的监督， 保证测量精度。 3.4 提高矿山测量人员的综合素质 矿山测量人员素质直接影响测量的效果，作为一名矿山测 量人员， 应当具备较高的职业技术以及爱岗敬业的工作精神， 做 好这些工作也是提升矿山测量的最有效的措施，是有效规避人 为误差的最主要的原因。 作为一名测量人员， 需要具备较高的专 业知识， 其掌握的知识包含测绘基础知识、 地质知识、 地理和土 地复垦知识等方面。 3.5 科学布设支导线 井下施工和其他的施工项目相比， 条件较为特殊， 因此矿山 井下的支导线布设尤为关键，如果支导线的检核条件达不到要 求， 就会增加后期的误差积累， 如果误差较大还要进行返工， 最 终导致严重的后果。 使得财力、 物力以及人力受到较大的损害， 同时由于支导线布设的失误，也会导致人员的人身安全以及企 业的整体效益， 因此支导线的布设一定要按照规定科学布设。 3.6 应定期对控制网进行复测更新 如果条件允许， 可以使用陀螺仪以及经纬仪进行定向， 有效 核检控制网或者是延长支导线。 通过陀螺经纬仪定向， 需要分析 误差以及平差， 有效控制误差。 4 结语 综上所述， 矿山开采过程是一项较为艰难的过程， 矿产测绘 也是一项较为严谨和严密的工作。 要保证矿山开采的质量安全， 前期的测绘质量尤为关键。 纵观我国的矿山测量， 由于诸多因素 的影响， 导致测绘精度无法保障。 因此， 测绘部门和企业， 应当 重视测绘的精度， 采用先进的测绘技术， 提升测量的精度， 保证 矿山开采的整体质量。 参考文献 [1] 高 雄 , 张 承 玉 . 矿 山 测 量 精 度 因 素 及 对 策 因 素 分 析 [J]. 中 国 金 属 通 报,201812238-239. [2] 田 成 玉 . 测 绘 新 技 术 在 矿 山 测 量 中 的 应 用 与 发 展 [J]. 山 东 工 业 技 术,20181284. [3] 陈其明,王晟奇.矿山测量技术的管理与应用[J].世界有色金属,20172232-33. [4] 马洪江,王海卫,张丰泽.矿山测量在金属矿山安全生产中的应用研究[J].世 界有色金属,2017164951. （上接28页） 5 地球物理测井 该技术手段是对钻孔内地球物理场存在的变化特征进行探 测的研究技术， 对于井孔区域介质分布情况进行研究， 进而对工 程、 地质等相关的科学问题进行研究解决， 该技术又称为钻井地 球物理勘探技术。 随着近年来测井理论不断发展，以及数据采集和数据处理 技术的高速发展， 与解释方法的不断提升， 测井数据内相关的地 质信息变得越发丰富起来， 大大提升了矿产资源研究水平， 同时 也为地质构造学， 地层学， 岩石学等相关地质研究领域的发展起 到了良好的推动作用。 该项技术分辨率非常高， 可以将岩层纵向 连续变化特征给定量提供出来， 更好地指导地质研究工作。 特别 是伴随计算机技术的高速发展，特别是伴随计算机技术的高速 发展， 使得地质现象定量描述更加精准化， 通过地球物理测井技 术， 能够更好地开展相关地质研究工作， 促进地质研究工作水平 的不断发展。 6 遥感 在地球物理学当中， 遥感技术是一个重要的分支， 该项技术 利用空中对地面图像进行摄取，和物体电磁能量反射与辐射等 相关的各种技术手段。 近红外以及可见光， 微波和红外等都属于 其电磁波范围， 介于0． 4μm25cm的波长范围。 在微博雷达成像技术支持下， 能够对覆盖云层进行穿过， 并 对地面图像信息进行获取， 合成孔径雷达利用活动品在， 来对多 信号进行获取，对雷达全息图进行构建，侧视航空雷达发展于 20世纪50年代， 能够对茂密植被区域进行构造图绘制。 7 结语 矿井高效安全生产和深部矿井勘探有着非常重要的联系， 同时， 深部矿井开采过程中受到的各种安全因素较多， 地质勘探 波场具有非常丰富的信息数据，震波动力学和运动学变化会受 到地下介质形态特征不同而引起相应参数改变，通过联合应用 地震波和多种勘探手段， 能够有效提升其勘探效率与质量， 井下 勘探存在非常多的干扰因素。地面半空间场理论和电磁波场以 及矿井全空间下电场存在很大差异，巷道空间以及全空间电场 分布会影响矿井高密度电法勘探过程中的视电阻率，应当进行 分析校正。 参考文献 [1] 刘兵叶， 郭琦良等． 深部矿井工作面地质条件及其地球物理勘探技术[J]． 煤 炭工程， 20183． [2] 李伟， 马建东等． 浅谈煤田深部开采中的地球物理勘探技术[J]． 中国市场， 201931． [3] 张莹， 吴运城等． 高分辨电阻率法在煤矿超前探测中的应用[J]中州煤炭， 20185．