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物探技術(shù)在礦山地質(zhì)勘探中應(yīng)用及發(fā)展趨勢

2022-12-22 11:08蘭鴻宇
世界有色金屬 2022年19期
關(guān)鍵詞:勘探礦山裝置

蘭鴻宇

(岳陽市規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)院有限公司,湖南 岳陽 414000)

我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展促進(jìn)礦產(chǎn)資源消耗量的增加,在現(xiàn)階段如何對礦山地質(zhì)進(jìn)行有效合理的勘探,以提升礦產(chǎn)資源的開采及利用效率,已經(jīng)是社會各界所廣泛關(guān)注的問題之一。

綜合物探技術(shù)在現(xiàn)階段是應(yīng)用范圍較廣,且整體探勘效率較高,成本較低的技術(shù),科學(xué)有效地對該技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用,將能夠?yàn)槲覈V產(chǎn)資源開采和礦山勘探形成良好的推動作用。

1 礦山地質(zhì)勘探之中物探技術(shù)的應(yīng)用

1.1 地震勘探技術(shù)的應(yīng)用

地震勘探技術(shù)是當(dāng)前地質(zhì)勘察過程中應(yīng)用尤為廣泛的物探技術(shù)之一,該技術(shù)在應(yīng)用的過程中首先需要針對相應(yīng)的資料進(jìn)行收集﹑處理,從而才能確保相關(guān)勘探工作開展得順利和有效。在實(shí)地資料收集的過程中,相關(guān)工作人員需要采取人工的方式來進(jìn)行地震波的激發(fā),通過形成地震波對地下不同介質(zhì)對地震波的反射與折射狀況來分析地下的實(shí)際情況,在這種方法之下可以實(shí)現(xiàn)比較良好的勘探效果。其次,在完成對相關(guān)資料的采集之后,需要進(jìn)一步進(jìn)行資料的分析工作,從而才能為后續(xù)的礦產(chǎn)資源開發(fā)工作形成條件。以實(shí)際的情況為例,工作人員在進(jìn)行信息的解釋階段,需要以現(xiàn)階段已經(jīng)獲取的資料對礦區(qū)礦層組成情況進(jìn)行深入的分析,并依據(jù)所獲取的探測結(jié)果采取地震勘察技術(shù)對地震波進(jìn)行追蹤與對比,由于不同地質(zhì)條件下地震波的反射強(qiáng)度﹑反射的連續(xù)性和相位等信息是具有較為顯著的差異的,因此通過把握這些差異即可以實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)信息的有效分析。在進(jìn)行地震勘探技術(shù)的應(yīng)用階段,需要注意如下內(nèi)容:①為了確保相關(guān)勘探工作進(jìn)展的順利性,工作人員有必要對礦區(qū)具體的地質(zhì)條件進(jìn)行全面掌握,尤其是需要對礦區(qū)實(shí)施全面勘察,確保數(shù)據(jù)掌握的準(zhǔn)確性;②在對信息進(jìn)行系統(tǒng)性掌握的基礎(chǔ)上進(jìn)行地震勘察線的設(shè)置,在設(shè)置過程中,需要嚴(yán)格地按照地震勘察的工作規(guī)范進(jìn)行,避免由于整體工作規(guī)范性方面的不足而導(dǎo)致其他問題的出現(xiàn),影響勘察活動的準(zhǔn)確性;③正確選擇檢波器是確保勘察活動有效性的重要一環(huán),通常情況下相關(guān)的勘察工作之中需要選擇規(guī)格相同的檢波器,并以兩串兩并的方式對其進(jìn)行應(yīng)用;④要確保相關(guān)工作之中數(shù)據(jù)觀測的有效性,在接收通道的設(shè)置方面需要確保其間距在5m左右,炮間距在10m左右。在上述的工作方法下,通常可以確保對礦區(qū)地質(zhì)情況的有效勘察,從而為礦產(chǎn)資源的開發(fā)和利用創(chuàng)造有利條件。

1.2 瞬變電磁技術(shù)的應(yīng)用

瞬變電磁技術(shù)也是現(xiàn)階段礦山地質(zhì)勘察之中比較常見的一種技術(shù),該技術(shù)的基本原理是將不接地回線或接地導(dǎo)線作為場源,在以此脈沖磁場間歇期間利用線圈或是接地電極觀測地下介質(zhì)之中形成的感應(yīng)渦流場,從而實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)情況進(jìn)行有效探測的方法。

從既往對于瞬變電磁技術(shù)的應(yīng)用情況來看,該措施在進(jìn)行施工的過程中整體效率較高,能夠比較良好地實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)狀況的勘測,同時該方法在使用過程中也不會受到地形因素的影響,因此適用范圍也比較廣泛。在礦山物探施工的過程中,進(jìn)行瞬變電磁技術(shù)的應(yīng)用首先需要選取與勘探工作需求相適應(yīng)的裝置,現(xiàn)階段瞬變電磁法的裝置類型包括同一回線裝置和重疊回線裝置等。同一回線裝置是當(dāng)前相關(guān)測量之中最為簡單的一種類型,這種裝置的發(fā)射器與接收器處在同一線框之內(nèi),因而既能夠作為接收框也能夠作為發(fā)射框,在使用過程中由于這一裝置的整體重量較輕,因此能夠適應(yīng)多數(shù)勘探需求,但同時需要注意的是,同一回線裝置在整體的勘探深度方面相對較小,因此對于實(shí)際的勘探工作會形成一定程度的限制。而重疊回線裝置所指的是相關(guān)發(fā)射框與接收框在幾何形狀與尺寸方面相同,但在進(jìn)行布置的過程中需要將兩個框進(jìn)行獨(dú)立布置的裝置。這種裝置在實(shí)際的勘探活動之中,發(fā)射圈可以逐測點(diǎn)進(jìn)行移動,因此通常不會存在激發(fā)盲區(qū),但這種裝置也存在整體分辨率不高以及導(dǎo)體較多﹑設(shè)備較重等缺點(diǎn)。除此之外,瞬變電磁技術(shù)可選的裝置還包括固定發(fā)射移動接收裝置﹑雙線框裝置等一系列裝置,相關(guān)裝置在進(jìn)行應(yīng)用的過程中也分別具有自身的優(yōu)缺點(diǎn),因此相關(guān)單位和人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際的勘測需求進(jìn)行裝置的合理選擇。與地震勘測技術(shù)類似,針對資料的處理和解釋是瞬變電磁技術(shù)勘測過程中較為關(guān)鍵的部分,在實(shí)際工作之中相關(guān)單位和人員需要按照收集原始數(shù)據(jù)﹑格式轉(zhuǎn)換﹑全區(qū)視電阻率計(jì)算﹑時深轉(zhuǎn)換﹑圖件繪制﹑資料解釋和地質(zhì)結(jié)論的流程完成對相關(guān)資料的解釋工作。其中原始資料的獲取主要是通過對野外觀測的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行編錄,針對已經(jīng)獲取的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和編號等,在這種方法之下實(shí)現(xiàn)對勘測所需的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取。在全區(qū)視電阻率計(jì)算的階段之中,就是要采取全區(qū)視電阻率的計(jì)算公式對電阻率進(jìn)行計(jì)算,這是由于如果常用的重疊回線裝置采用晚期場計(jì)算,則會導(dǎo)致中期時段視電阻率增大,并造成誤差,而通過應(yīng)用全區(qū)視電阻率計(jì)算公式則能夠比較有效地消除誤差問題。

1.3 探地雷達(dá)法技術(shù)的應(yīng)用

探地雷達(dá)是一種進(jìn)行高頻脈沖電磁波發(fā)射從而實(shí)現(xiàn)對地下目標(biāo)進(jìn)行勘探的方法,相關(guān)設(shè)備在進(jìn)行電磁波發(fā)射之后,電磁波在傳播過程中如果遇到典型差異的介質(zhì)就會在臨界面發(fā)生反射現(xiàn)象,而不同的介質(zhì)之中,電磁波在能量﹑波速﹑振幅以及傳播路徑等方面存在著較為突出的差異,從而可以實(shí)現(xiàn)對具體地質(zhì)情況的有效勘探與掌握。在進(jìn)行相關(guān)的勘探活動過程中,這種方法具有勘探速度快﹑過程連續(xù)性強(qiáng)和分辨率高等特點(diǎn)。

在采用探地雷達(dá)進(jìn)行地質(zhì)勘探的過程中,對數(shù)據(jù)的處理是尤為關(guān)鍵的一環(huán)。從實(shí)際情況來看,由于不同地質(zhì)條件下巖層介質(zhì)存在著不均勻特性,因此會導(dǎo)致相關(guān)條件下高頻電磁波在傳播階段出現(xiàn)衰減﹑散射等情況,同時特定環(huán)境下的噪聲干擾和電磁干擾等問題也會導(dǎo)致B-scan的二維圖形產(chǎn)生模糊現(xiàn)象,這種情況將導(dǎo)致相關(guān)勘探工作無法對區(qū)域地質(zhì)的實(shí)際情況進(jìn)行有效掌握,因此對數(shù)據(jù)的處理工作是這個過程中極為重要的內(nèi)容。在探地雷達(dá)的數(shù)據(jù)處理階段,相關(guān)單位和人員需要從三個步驟來完成整體的處理工作,首先在數(shù)據(jù)編輯階段需要針對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行充分的整合與剔除,在現(xiàn)場勘探的過程中,由于觸發(fā)﹑外部噪音源和系統(tǒng)故障等問題往往會導(dǎo)致多個數(shù)據(jù)的破壞,在面對這種情況的時候需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行填補(bǔ),而如果相關(guān)區(qū)域地下的情況整體復(fù)雜程度較高,或是實(shí)際操作階段存在操作不當(dāng)?shù)膯栴}導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的破壞,則需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除,以增強(qiáng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在數(shù)據(jù)的濾波處理階段,相關(guān)單位和人員可以通過兩種方法來實(shí)現(xiàn)濾波操作,其中包括主單波道的時間變化的時域?yàn)V波和以橫向距離變化的多波道空域?yàn)V波,通過相應(yīng)的濾波處理可以比較有效地對獲取的信息之中存在的漂移信號和其他低頻分量進(jìn)行去除。整體而言,探地雷達(dá)法是當(dāng)前進(jìn)行礦山地質(zhì)勘探過程中應(yīng)用效果較為良好的一種技術(shù),這種技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用階段的自動化程度較高,同時也能夠針對不同地質(zhì)參數(shù)和勘探需求進(jìn)行適應(yīng),從而有效地提高了地質(zhì)勘探活動的質(zhì)量和效率?;诂F(xiàn)階段地質(zhì)勘探雷達(dá)所具有的優(yōu)勢,相關(guān)單位和人員最終能夠?qū)ΦV山地區(qū)所存在的斷層﹑采空區(qū)等地質(zhì)情況形成有效的分析,達(dá)到提升礦井開采整體安全性的目的。

1.4 其他地質(zhì)勘探技術(shù)的應(yīng)用

除了上述的地質(zhì)勘探技術(shù)之外,電流透視技術(shù)﹑無線電波技術(shù)以及瑞利波技術(shù)等在現(xiàn)階段的礦山勘探之中也具有一定的應(yīng)用。

首先電流透視技術(shù)是依托電流透視法對勘探區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行反應(yīng)的方法,這種方法可以比較充分地對巖石內(nèi)部的地質(zhì)構(gòu)造以及含水情況等進(jìn)行探測,從而可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)的電流法進(jìn)行相關(guān)的地質(zhì)勘探過程中,電流無法充分地反映出巖石內(nèi)部情況的問題。需要注意的是,電磁透視法在進(jìn)行應(yīng)用的過程中應(yīng)當(dāng)高度地關(guān)注外磁場可能對勘探工作造成的影響,當(dāng)存在外磁場的情況下,天然磁場將會出現(xiàn)較為顯著的波動,并導(dǎo)致感應(yīng)電流的產(chǎn)生,從而引發(fā)電磁場的改變,引起勘探質(zhì)量的降低。其次,瑞利波法也是現(xiàn)階段應(yīng)用相對廣泛的技術(shù),該技術(shù)是對不同地質(zhì)條件下瑞利波的傳播速度來進(jìn)行地質(zhì)結(jié)構(gòu)的探測,當(dāng)相關(guān)區(qū)域存在較為顯著的斷層結(jié)構(gòu)的情況下,瑞利波的傳播速度和頻率將會出現(xiàn)顯著的變化,從而可以幫助人們明確具體的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地質(zhì)斷層。無線電波法是通過將高頻率的電磁波發(fā)射到地下,當(dāng)電磁波在地下傳播的過程中,電磁波將會出現(xiàn)較為突出的衰減現(xiàn)象,而通過對電磁波的瞬間情況進(jìn)行分析,就可以幫助相關(guān)勘測人員掌握地下的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。

2 礦山物探勘察技術(shù)的發(fā)展趨勢

2.1 數(shù)字化技術(shù)將得到進(jìn)一步的應(yīng)用與發(fā)展

在現(xiàn)階段我國的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)得到了極大的發(fā)展,而這些技術(shù)的發(fā)展也逐步開始應(yīng)用于礦山的物探工程之中。數(shù)字化技術(shù)是相關(guān)應(yīng)用的代表和未來的主要發(fā)展方向,通過推動勘察技術(shù)的逐步數(shù)字化發(fā)展,將能夠?yàn)榈V山的勘探工作提供充足的動力。

從實(shí)際情況來看,礦山數(shù)字化勘探技術(shù)是由多個技術(shù)共同構(gòu)成,其中主要包括測繪技術(shù)﹑計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)等,在具體的實(shí)踐過程中需要依托軟件系統(tǒng)對勘探所獲取的數(shù)據(jù)實(shí)施全面的處理,并根據(jù)所獲取的數(shù)據(jù),進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,以最終實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的勘察目標(biāo)。在這一系列操作之下,可以確保相關(guān)的數(shù)據(jù)和內(nèi)容轉(zhuǎn)化為CAD數(shù)據(jù)內(nèi)容,相較于以往的勘探措施,圖文所呈現(xiàn)的內(nèi)容更為直觀。同時數(shù)字化背景下的礦山勘探相較于以往的技術(shù)類型也具有更為智能化和自動化的特征,在保證相關(guān)勘探活動具有更高效率的前提下將有效地促進(jìn)勘察工作的質(zhì)量提升,并充分縮短勘察工期,提升整體的經(jīng)濟(jì)效益。在未來的工作之中,相關(guān)勘察技術(shù)仍然具有進(jìn)一步數(shù)字化和智能化發(fā)展的空間,在資料的處理方面,可以依靠計(jì)算機(jī)的電子化運(yùn)行,對現(xiàn)有的礦山地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)庫進(jìn)行整合,增強(qiáng)施工開展的時效性。與此同時,相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用也能夠?qū)ο鄳?yīng)區(qū)域的各項(xiàng)地質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行全面的分析,為各類先進(jìn)的地質(zhì)勘探技術(shù)應(yīng)用和引進(jìn)創(chuàng)造基礎(chǔ)。

對于人員而言,未來的礦山地質(zhì)工程勘探工作由于大量依靠計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,從而可以有效地降低勘探人員在實(shí)際工作之中的工作量,同時傳統(tǒng)的礦山地質(zhì)勘探活動之中,以人員為基礎(chǔ)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)整理的方法也比較容易出現(xiàn)誤差,導(dǎo)致最終勘探活動推進(jìn)質(zhì)量差的現(xiàn)象,而數(shù)字化和智能化的數(shù)據(jù)處理方式,則能夠最大程度地保障信息數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性,確保工程的順利推進(jìn)。

2.2 GIS技術(shù)在礦山物探工程中的應(yīng)用

以當(dāng)前的具體情況來分析,相關(guān)工作的開展已經(jīng)對數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行了比較充分和廣泛的應(yīng)用,相關(guān)的數(shù)字化技術(shù)在應(yīng)用過程中可以比較有效地實(shí)現(xiàn)對空間位置的定位和搜集,在地理信息技術(shù)和相關(guān)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應(yīng)用及引導(dǎo)之下,將有助于地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)建和完善,對于現(xiàn)階段的工作也將起到巨大的促進(jìn)。

依托GIS地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫,礦山地質(zhì)勘探工程將能夠針對數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合化的電子處理,在此前提下對所獲取的數(shù)據(jù)信息,以及相關(guān)數(shù)據(jù)所具有的特征進(jìn)行比對,快速地實(shí)現(xiàn)結(jié)果的輸出,對于保障勘探工作的質(zhì)量和效率具有直接的作用。整體而言,現(xiàn)階段的礦山地質(zhì)勘察工作正在全面朝向數(shù)字化和智能化的方向發(fā)展,在未來的發(fā)展過程中,相關(guān)人員有必要對現(xiàn)階段的勘察數(shù)字化系統(tǒng)進(jìn)行充分結(jié)合,進(jìn)而對相關(guān)過程之中所產(chǎn)生的各類龐雜和繁瑣的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理。隨著該領(lǐng)域數(shù)字化的趨勢加深,相應(yīng)的數(shù)字化系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫形成,在進(jìn)行數(shù)據(jù)管理的過程中,對于計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用也將更為廣泛,為了確保相關(guān)的技術(shù)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行緊密的結(jié)合,工作人員在實(shí)施管理的階段則應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)數(shù)據(jù)概念模型的構(gòu)建力度,保障勘察實(shí)體與相關(guān)聯(lián)功能之間的融合,推動勘探質(zhì)量的提高。

3 結(jié)語

綜上所述,在現(xiàn)階段的礦山地質(zhì)勘探工作之中,相應(yīng)的物探技術(shù)已經(jīng)較為多樣化,通過這些技術(shù)的合理應(yīng)用能夠幫助相關(guān)單位和人員準(zhǔn)確地掌握目標(biāo)區(qū)域?qū)嶋H的地質(zhì)結(jié)構(gòu),為礦產(chǎn)資源的有效開發(fā)和利用形成條件。而為了提升勘探的質(zhì)量和效率,相關(guān)的工作與計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之間的密切結(jié)合也是發(fā)展的必然,未來有關(guān)各方應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)自身在工作方式方面的研究與改進(jìn)力度,促進(jìn)礦產(chǎn)資源開發(fā)充分滿足現(xiàn)階段我國社會的需求。

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