聶慶雄 徐仰龍 井國騫

摘 要：地球物理勘探是一門綜合性、實用性、應(yīng)用型較強(qiáng)的專業(yè)。近年來，隨著我國礦山工程建設(shè)的不斷加快，地球物理探測技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于礦山工程建設(shè)當(dāng)中，既推進(jìn)了礦山工程建設(shè)的順利開展，也促進(jìn)了地球物理探測技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。一批批新設(shè)備、新技術(shù)和新方法成功推廣，為礦山工程設(shè)計、勘察、施工、后期評估提供了大量的數(shù)據(jù)信息，確保了礦山工程建設(shè)水平的不斷發(fā)展。上述這些充分說明了地球物理探測技術(shù)的重要性，也在鼓勵我們不斷學(xué)習(xí)、不斷探究地球物理探測技術(shù)在礦山工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：地球物理探測技術(shù)；礦山工程；應(yīng)用研究

近年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)對礦產(chǎn)資源的需求量不斷增加，加強(qiáng)礦山工程建設(shè)成為緩解資源需求與保障能力之間矛盾的重要途徑。然而，隨著礦山工程建設(shè)不斷推進(jìn)，各種隱患和問題也逐漸涌現(xiàn)出來。因此，在工作中，需要我們加強(qiáng)物理探測技術(shù)的應(yīng)用，充分發(fā)揮物理探測技術(shù)的優(yōu)勢，確?？辈楣ぷ鞯目茖W(xué)性與合理性，以提高工作效率和質(zhì)量，為礦山工程建設(shè)提供重要的技術(shù)支撐，最大程度的確保生命財產(chǎn)安全，促進(jìn)礦山工程建設(shè)的持續(xù)發(fā)展。

1 地球物理勘查的技術(shù)方法

地球物理勘查是以勘查對象的物理性質(zhì)和數(shù)理理論為基礎(chǔ)，以發(fā)現(xiàn)地球物理差異為手段，解釋和推斷工程地質(zhì)勘察、區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和工程結(jié)構(gòu)病害檢測問題為主要任務(wù)的前沿地質(zhì)學(xué)科。在礦山工程地質(zhì)勘察中，地球物理探測技術(shù)扮演的角色越來越重要，現(xiàn)已成為主要勘查手段。

2 電法勘探方法在礦山工程地質(zhì)中的應(yīng)用

2.1 激發(fā)極化法在礦山工程地質(zhì)中的應(yīng)用

激發(fā)極化法是根據(jù)巖石、礦石的激發(fā)極化效應(yīng)來尋找金屬和解決水文地質(zhì)、工程地質(zhì)等問題的一組電法勘探方法。常用的電極排列有中間梯度排列、聯(lián)合剖面排列、固定點電源排列、對稱四極測深排列等。也可以用使礦體直接或間接充電的辦法來圈定礦體的延展范圍和增大勘探深度。在實際地質(zhì)應(yīng)用方面，初期的激電法主要用于助A硫化金屬礦床，后來發(fā)展到諸多領(lǐng)域，如工程地質(zhì)問題等。近年來，激電法找水效果十分顯著，被譽(yù)為“找水新法”。早在上世紀(jì)60年代，國外學(xué)者就提出了用激電二次場衰減速度找水的思想。而我國也開展了有關(guān)研究，就是利用其激電法找水或確定地層的含水性。

2.2 高密度電法在礦山工程地質(zhì)中的應(yīng)用

高密度電法指的是直流高密度電阻率法，但由于從中發(fā)展出直流激發(fā)極化法，所以統(tǒng)稱高密度電法。高密度電阻率法實際上是一種陣列勘探方法，野外測量時只需將全部電極（幾十至上百根）置于測點上，然后利用程控電極轉(zhuǎn)換開關(guān)和微機(jī)工程電測儀便可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速和自動采集。我國是從20世紀(jì)末期開始研究高密度電法及其應(yīng)用技術(shù)，從理論方法和實際應(yīng)用的角度進(jìn)行了探討并完善。目前，高密度電法與常規(guī)電阻率法相比，高密度電法最大的優(yōu)點是野外數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)了自動化或半自動化，提高了數(shù)據(jù)采集速度，避免了手工誤操作。同時隨著地球物理反演方法的發(fā)展，高密度電法資料的電阻率成像技術(shù)也從一維和二維發(fā)展到三維，極大地提高了地電資料的解釋精度。高密度電法應(yīng)用領(lǐng)域比較廣，尤其在水文和工程地質(zhì)勘查方面，一般與激發(fā)極化法相結(jié)合，這樣不僅可以降低地球物理解釋的多解性，而且還可以提高找水的成功率。高密度電阻率法在確定高阻或低阻地質(zhì)體具有優(yōu)越性，但低阻地質(zhì)體并不代表富含地下水，可能是由于泥巖引起地層的電阻率下降。這時，可以通過使用激電法來區(qū)分含水地層和泥巖，因為激電二次場與巖石的孔隙有關(guān)，在純粹泥巖中極化率比較小，在含水砂礫巖中極化率比較大。此外二次場的衰減速度也與孔隙的大小、形狀和寬窄有關(guān)，這就是激電法找水的機(jī)理所在。

2.3 瞬變電磁法在礦山工程地質(zhì)中的應(yīng)用

瞬變電磁法，是利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)射一次脈沖磁場，在一次脈沖磁場間歇期間利用線圈或接地電極觀測地下介質(zhì)中引起的二次感應(yīng)渦流場，從而探測介質(zhì)電阻率的一種方法。瞬變電磁法最初是由前蘇聯(lián)學(xué)者在20世紀(jì)30年代提出用于解決地質(zhì)構(gòu)造問題，在我國，該方法研究始于70年代，直到90年代后才逐步向工程檢測、環(huán)境、災(zāi)害等應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展。不過，雖然瞬變電磁法的工作效率高，但也不能取代其它電法勘探手段，這是因為瞬變電磁法當(dāng)遇到周邊有大的金屬結(jié)構(gòu)時地面或空間的金屬結(jié)構(gòu)時，所測到的數(shù)據(jù)不可使用，此時應(yīng)補(bǔ)充直流電法或其它物探方法。同時在地層表面遇到大量的低阻層礦化帶時瞬變電磁法也不能可靠的測量，因此在選擇測量時要考慮地質(zhì)結(jié)構(gòu)。因此，在測量過程中，要隨時記錄地表可見的巖石特征，裝置的傾角以及高程，以便在后續(xù)的解釋中，準(zhǔn)確的劃分地層構(gòu)造。同時在進(jìn)入工區(qū)前盡量尋找已知地層的基準(zhǔn)點對儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，以確保測量的準(zhǔn)確性。

2.4 可控源音頻大地電磁法在礦山工程地質(zhì)中的應(yīng)用

可控源音頻大地電磁法是電磁法的一種，它的主要特點是用人工控制的場源做頻率測深。采用人工場源可以克服天然場源信號微弱的缺點，但是波的非平面波特性決定了處理資料時的復(fù)雜性。可控源音頻大地電磁法采用可控制人工場源，測量由電偶極源傳送到地下的電磁場分量，兩個電極電源的距離為1～2千米，測量是在距離場源5～10千米以外的范圍進(jìn)行，此時場源可以近似為一個平面波。由于該方法的探測深度較大，并且兼有剖面和測深雙重性質(zhì)，因此具有諸多優(yōu)點。比如它是利用改變頻率而非改變幾何尺寸進(jìn)行不同深度的電測深，提高了工作效率，一次發(fā)射可同時完成7個點的電磁測深。并且它的高阻屏蔽作用小，可以穿透高阻層，與大地電磁法和音頻大地電磁法法相同，可控源音頻大地電磁法也受靜態(tài)效應(yīng)和近場效應(yīng)的影響，可以通過多種靜態(tài)校正方法來消除靜態(tài)效應(yīng)的影響。

結(jié)束語

總之，目前地球物理勘查法已經(jīng)引進(jìn)現(xiàn)代電子計算器技術(shù)，進(jìn)一步壓制干擾，提高分辨能力，提取更多的有用信息，發(fā)展反演的理論和技術(shù)，提高各類地質(zhì)問題的地球物理解釋、推斷效果并不斷提高地球物理數(shù)據(jù)處理的工作效率和圖像處理技術(shù)。而地球物理勘探技術(shù)在未來發(fā)展趨勢主要是向高精度、多功能、數(shù)字化和智能化的方向發(fā)展。同樣，現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)理論的發(fā)展，也促使了礦山深部地質(zhì)問題的研究愈顯重要，而應(yīng)用于這方面研究的地球物理勘探方法，已顯示出其潛力和優(yōu)越性。

參考文獻(xiàn)

[1] 肖波.探討地球物理探測技術(shù)在程勘察中的應(yīng)用[J].科技廣場，2015，（3）.