劉鵬進(jìn)

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

因在社會的不斷發(fā)展與經(jīng)濟(jì)體系不斷建成的道路上金屬礦產(chǎn)資源[1]的需求量越來越大，所以金屬礦產(chǎn)資源的探測及開采方法是各個國家都爭相探究的。以我國甘肅地區(qū)為例，因?yàn)楦拭C地區(qū)地處高原，所以平地較少，因其地形復(fù)雜所以就開發(fā)金屬礦產(chǎn)而言是可研究性非常高的地區(qū)，近些年來相關(guān)學(xué)者分別采取不同方式進(jìn)行金屬礦產(chǎn)開發(fā)研究，這其中就包含利用高密度電法進(jìn)行礦產(chǎn)開采。高密度電法的實(shí)質(zhì)就是對金屬礦產(chǎn)資源等的可行性研究及有效探測開采。以傳統(tǒng)方式為基礎(chǔ)，通過采用新型外業(yè)觀測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行探究金屬資源的存在與位置，研究國家稀缺金屬礦物資源，設(shè)計新型有效開采礦物資源方式并進(jìn)行金屬資源的勘察與開采。

1 高密度電法在金屬礦產(chǎn)開采準(zhǔn)備階段的應(yīng)用

在對金屬資源的需求上不同國家的需求量不同，對于世界大國來講金屬資源的利用率高所以金屬元素的需求量就越大，但是由于傳統(tǒng)方法對金屬礦產(chǎn)資源的勘探開采方式比較落后，所以對于可能存在金屬礦產(chǎn)資源的甘肅地區(qū)來講，傳統(tǒng)定位和開采方法不能達(dá)到精準(zhǔn)探測[2]。金屬礦產(chǎn)開采的準(zhǔn)備階段，要經(jīng)過可行性研究并通過了專家評審以后才能進(jìn)行下一階段，所以在金屬礦產(chǎn)開采過程中采用什么方法在前期研究中尤為重要。金屬資源探測工作經(jīng)常會遇到勘測速度慢、探測數(shù)據(jù)因量大而不能全面勘測、勘測標(biāo)準(zhǔn)要求分散難于查找等問題。所以要結(jié)合傳統(tǒng)方法，摒棄傳統(tǒng)方法的劣勢取其精華結(jié)合外業(yè)觀測處理系統(tǒng)進(jìn)行方法創(chuàng)新，從而更好地對金屬元素進(jìn)行探測定位。對于高密度電法，有兩種工作模式，一種是野外數(shù)據(jù)收集模式，一種是利用計算機(jī)采集數(shù)據(jù)的模式對金屬礦產(chǎn)資源進(jìn)行探測研究。在利用高密度電法進(jìn)行金屬探測時，傳統(tǒng)的外業(yè)觀測處理系統(tǒng)中的向量自回歸模型系統(tǒng)和變權(quán)重組合評價模型系統(tǒng)能夠分析短缺金屬礦產(chǎn)資源的存在和開采方式。在探究新型高密度電法金屬資源探測開采方式的同時與傳統(tǒng)外業(yè)觀測處理系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合[3]，從而達(dá)到對金屬資源地理位置進(jìn)行細(xì)致分析的效果。圖1所示為高密度電法的工作流程圖：

圖1 高密度電法工作流程圖

通過圖1我們可以看出，高密度電法分為數(shù)據(jù)采集部分和數(shù)據(jù)處理部分，而數(shù)據(jù)采集部分是利用高密度主機(jī)和電極轉(zhuǎn)換器進(jìn)行工作；數(shù)據(jù)處理部分是由計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，對電法采集數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并利用計算機(jī)進(jìn)行二維反演，最終解釋成圖，從而確定金屬資源位置。圖2是依據(jù)高密度電法處理系統(tǒng)對甘肅地區(qū)某處可能存在金屬資源的地塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析所得數(shù)據(jù)繪制出的金屬資源探測圖：

圖2 金屬資源探測圖

通過研究金屬礦產(chǎn)資源的存在方式設(shè)計新型外業(yè)操作系統(tǒng)，以甘肅地區(qū)某塊可能存在金屬礦產(chǎn)的土地為例，根據(jù)系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行重組計算金屬礦產(chǎn)的存在概率，可以更加高效的確定礦產(chǎn)資源存在率的準(zhǔn)確性。如表1所示是通過高密度電法對某地塊進(jìn)行探測研究獲得的數(shù)據(jù)：

表1 地塊取樣資源存在概率分析表

通過表1數(shù)據(jù)可以看出，在取樣地塊監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化過程中可以有效地總結(jié)出高密度電法在金屬礦產(chǎn)開發(fā)中的應(yīng)用，應(yīng)用高密度電法處理系統(tǒng)可以在短時間內(nèi)就對周圍一百米之內(nèi)的礦產(chǎn)資源進(jìn)行定位探測，為金屬資源的發(fā)現(xiàn)與開采提供非常便捷的方式。

2 高密度電法在金屬礦產(chǎn)野外開采階段的應(yīng)用

高密度電法工作流程實(shí)際就是在研究的地塊中對金屬礦產(chǎn)資源的存在進(jìn)行精確定位，對地下物質(zhì)進(jìn)行電學(xué)研究，從而研究某地塊勘探金屬礦產(chǎn)的可行性，并制定方案進(jìn)行開采。探測記錄由野外數(shù)據(jù)采集模型設(shè)備接收，探測內(nèi)容均記錄在存儲介質(zhì)上。野外數(shù)據(jù)采集模型必須要有內(nèi)存較大的移動硬盤，因?yàn)樵O(shè)備本身會發(fā)出信號對金屬元素進(jìn)行探測，期間會得到相應(yīng)位置信息等數(shù)據(jù)的反饋，那么較大內(nèi)存的硬盤就非常必要，這樣就能保證接收數(shù)據(jù)的完整性，以免測量數(shù)據(jù)丟失對資源存在率和資源存在點(diǎn)的精準(zhǔn)度產(chǎn)生不良影響。探測者在應(yīng)在利用設(shè)備對某地進(jìn)行金屬資源探測前進(jìn)行記錄，首先要記錄開始定位的點(diǎn)及其三維角度，并根據(jù)設(shè)備在探測的過程中接收到的數(shù)據(jù)豐富測量手冊上的數(shù)值，最后利用所測點(diǎn)位的記錄數(shù)值根據(jù)野外數(shù)據(jù)采集模型中的公式進(jìn)行計算，從而得到金屬元素存在的概率。野外數(shù)據(jù)采集模型還可以通過外業(yè)測量來實(shí)現(xiàn)探測地理信息，這對于金屬探測過程中的安全問題來講是非常關(guān)鍵的，在對資源周圍環(huán)境的地理位置及環(huán)境進(jìn)行精確了解后可以適當(dāng)?shù)夭扇∠鄳?yīng)措施應(yīng)對地理環(huán)境的惡劣，從而更好地對金屬礦產(chǎn)資源進(jìn)行探測開采。

在金屬礦產(chǎn)資源的勘查與開采中測繪手段必不可少，在測繪生產(chǎn)過程中，要加強(qiáng)對金屬元素測量值的精確。對金屬礦產(chǎn)資源進(jìn)行勘察測繪是一項(xiàng)大工程，因?yàn)榻饘俚V產(chǎn)的存在可能是偏遠(yuǎn)山區(qū)，也可能在地下很深的地方，所以在對金屬資源探測的基礎(chǔ)上要保障生命安全。通過利用高密度電法野外數(shù)據(jù)采集模型來對金屬礦產(chǎn)資源進(jìn)行探究分析，逐漸完善傳統(tǒng)方式不具備的優(yōu)點(diǎn)，對不同地塊進(jìn)行探索監(jiān)測。根據(jù)甘肅地區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行研究探討金屬礦產(chǎn)開采的針對性和可操作性，從而制定外業(yè)觀測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，利用GPS定位技術(shù)進(jìn)行金屬資源的實(shí)際定位，并采取計算機(jī)數(shù)據(jù)處理模型方法進(jìn)行開采。在對金屬資源的勘察過程中，利用野外數(shù)據(jù)采集模型中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行目標(biāo)轉(zhuǎn)化，并根據(jù)高密度電法野外數(shù)據(jù)采集模型中自帶的公式進(jìn)行計算，通過計算得到探測地所在位置金屬礦產(chǎn)資源存在的準(zhǔn)確率，從而采取相應(yīng)方式對金屬資源進(jìn)行開采。高密度電法的工作原理是根據(jù)地下物質(zhì)的電化學(xué)屬性進(jìn)行工作，根據(jù)裝置兩極的電化學(xué)信號進(jìn)行計算，從而確定金屬資源存在準(zhǔn)確率，公式為：

式中，Sz表示金屬資源存在準(zhǔn)確率，A1、A2、A3分別表示地塊探測項(xiàng)中相應(yīng)存在金屬資源的監(jiān)控數(shù)值。根據(jù)公式及相關(guān)測得的數(shù)值進(jìn)行計算得到金屬資源探測準(zhǔn)確率并與實(shí)際是否存在相對比，能夠發(fā)現(xiàn)利用野外數(shù)據(jù)采集模型對金屬元素進(jìn)行探測定位的準(zhǔn)確率相當(dāng)高，提高探究金屬資源存在成果檢查的速度，加快對金屬礦產(chǎn)資源信息的獲得與開采。

3 結(jié)語

金屬資源的開發(fā)利用是國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力強(qiáng)弱的標(biāo)志之一。優(yōu)良的技術(shù)手段對金屬資源進(jìn)行開采能夠推動國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展建設(shè)。為了配合經(jīng)濟(jì)高效發(fā)展的腳步，全面建成小康社會，不單單要從日常生活方面著手做起，還要經(jīng)過各種高科技的研發(fā)與設(shè)計，就金屬資源的稀缺而言，利用高密度電法技術(shù)設(shè)計出外業(yè)工作系統(tǒng)對金屬礦產(chǎn)資源進(jìn)行精確定位是勢在必行的。