李瑞峰

（華北地質勘查局第四地質大隊，河北 秦皇島 066000）

隨著礦山開發(fā)的逐漸深入，淺層礦產資源已經不能滿足用礦需求，因此開采礦山深層資源迫在眉睫。在礦山深層開采過程中，對礦山地質進行深層預測工作十分重要。常用的預測技術有經驗預測、理論預測、統(tǒng)計分析預測以及綜合方法預測[1]。但這些預測技術對礦山深層地質預測較為困難，化探技術是利用化學理論和相關技術來實現(xiàn)礦山深層進行地質勘測的技術。因此本文使用化探技術對礦山地質深層預測進行研究。

1 化探技術采集礦山地質

對于已經開采的礦山對深層地質可以直接進行二次勘測，可以根據表層的礦山地質數(shù)據進行分析結合化探技術對礦山深層地質進行預測[2]。對于地表有植被覆蓋的礦山區(qū)域，采集地表巖石、土壤，按照表1中的檢測內容進行元素檢測。

表1 金屬元素檢測方法

巖石的抗風化程度與其所含金屬元素的含量有關，檢測巖石風化殼中不動元素Al2O3和活動元素K2O、CaO的比值，當比值（鈣化指數(shù)）越高，其風化程度越高。將土壤樣本浸泡在溶液中，靜止后取上層清液，使用化學試劑對上層清液進行檢測。通過化學試劑的反應現(xiàn)象，確定土壤清液中的金屬元素含量。使用電化學方法對水域沉積物懸濁液進行電解，使用化學試劑對陰極聚集的離子進行標記，測出懸濁液的金屬離子成分。研磨巖石樣本，通電使得巖石內部金屬離子向電解極移動，使用化學試劑測試元素組成。礦山地表裂縫會出現(xiàn)微氣泡，使用圖1中的裝置對這些氣泡中的氣體進行采集。

圖1 地氣采集裝置示意圖

使用化學試劑和氣體成分分析儀解析氣體成分，分析深層地表可能存在的礦藏。根據化探結果數(shù)據，形成礦山地質元素文件，使用相關的分析技術對礦山地質元素文件進行處理，分析其中的地質信息，實現(xiàn)對礦山地質的深層預測。

2 處理礦山深層地質數(shù)據

預測礦山地質深層需要分析主要元素，確定礦產類型。綜合使用化探技術時，會因為采集數(shù)據的量綱不同，影響后續(xù)預測精度。使用公式（1）進行量綱統(tǒng)一。

其中，x'為統(tǒng)一量綱后的數(shù)據，為數(shù)據的平均值，s是數(shù)據的標準差。通過公式（1）的量綱處理后，可以將數(shù)據化為均值為0、方差為1的數(shù)據。根據KL變化理論進行主成成分分析[3]。將分析后的主成成分按照含量由高到低進行排列。進行與礦山地質樣本的對比。假設礦山地質元素文件中含有m種元素，樣本中含有n種元素，并且m＜n。這些元素經過標準化處理后，形成矩陣A。

矩陣A中的第i行和第j列能夠表示對應兩個元素之間的相似度。根據聚類理論對采集的地質信息進行分類。為將化探技術采集地質數(shù)據與樣本進行匹配，計算與樣品間的相似程度[4]。按照公式（3）計算化探技術采集地質數(shù)據與樣本間距離，確定它們的相似程度。

距離值dij越小，說明與樣本越相似，距離值dij越大，相似程度低。根據計算出的相似結果，進行聚類。以樣本為聚類的中心點，按照距離遠近將化探技術采集的深層地質數(shù)據分簇[5]。每一簇中包含數(shù)據最多不得超過k個，k＜＜m。將分簇剩下的數(shù)據，按照相似度進行分簇。聚類后由于樣本數(shù)量多于化探數(shù)據，可能會造成出現(xiàn)小概率相同的距離值，此時計算兩樣本相似度，如果相似度高，隨機去除一個樣本數(shù)據；如果相似度低，將數(shù)據復制，分簇至兩個不同簇中，通過數(shù)據處理將相同距離值的數(shù)據進行分隔。使用灰度模型實現(xiàn)對礦山深層地質的預測。

3 實現(xiàn)礦山地質深層預測

根據聚類結果，將地表的地質數(shù)據與已經分簇后的深層結果進行聚類，將聚類結果作為灰度預測模型的輸入量。使用灰度預測模型，對聚類分簇后的礦山深層地質數(shù)據進行處理。建立礦山地質預測公式。

其中，a為灰度預測模型的發(fā)展系數(shù)，b為灰度預測模型的灰作用量，x為化探技術采集采集的數(shù)據。參數(shù)a、b與灰度模型的預測范圍有關，a越大，會導致誤差增加。由于對礦山地質深層預測是根據主成成分進行地質劃分，因此將參數(shù)a的取值定為[0.3，0.5]。灰度模型預測后的結果進行誤差驗證，使得數(shù)據精度到達地質勘測標準，輸出預測結果。至此完成對礦山地質深層預測化探技術研究。

4 結語

化探技術對于探測礦山深層地質，勘測隱伏型礦產作用極大。使用化探技術能夠降低開采礦山前期的勘測費用，具有極佳的經濟性。本文研究了使用化探技術對礦山深層地質進行預測。對使用化探技術預測礦山深層地質進行了詳細說明。隨著對礦產資源需求的日益增加，化探技術也會廣泛應用于礦山地質勘測。