薛 楊

（西安科技大學(xué) 能源學(xué)院，陜西 西安 710054）

近年來(lái)，由于地質(zhì)災(zāi)害會(huì)對(duì)人民生活造成巨大影響，以及地質(zhì)資源的科學(xué)開發(fā)能有效提高礦產(chǎn)資源利用率，我國(guó)加強(qiáng)了對(duì)地質(zhì)勘查工作的重視，投入了大量的研究資金，物探技術(shù)在礦山采區(qū)地質(zhì)勘查工作中的有效應(yīng)用逐漸增加[1]。我國(guó)的物探技術(shù)研究取得了較大進(jìn)展，物探技術(shù)在礦山采區(qū)地質(zhì)勘查中得到了廣泛的應(yīng)用。如今，研究人員能夠在規(guī)避地質(zhì)災(zāi)害、為災(zāi)害預(yù)報(bào)提供重要依據(jù)的同時(shí)，利用物探技術(shù)，為探測(cè)地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)與構(gòu)造、尋找能源、資源和環(huán)境監(jiān)測(cè)提供理論、方法和技術(shù)。

1 地質(zhì)勘查的概念和意義

地質(zhì)勘查是指采用地質(zhì)探測(cè)手段和方法對(duì)地質(zhì)進(jìn)行勘查、探測(cè)、查驗(yàn)，確定地質(zhì)層具體情況，判斷地質(zhì)基礎(chǔ)類型，計(jì)算礦產(chǎn)開發(fā)所需的基礎(chǔ)參數(shù)，對(duì)礦產(chǎn)開發(fā)和地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文、巖石等研究具有重要意義。

2 物探技術(shù)的基本原理及常見技術(shù)

物探技術(shù)主要是指通過(guò)物理手段進(jìn)行勘探的技術(shù)，以各種地質(zhì)的密度，磁性，電性彈性等物理性質(zhì)為基礎(chǔ)進(jìn)行的研究采用不同的物探儀器，對(duì)天然或人工的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行探測(cè)分析所獲得的物探資料，推算物產(chǎn)分布和地質(zhì)構(gòu)造情況，其中主要的物探方法包括重力勘探，此法勘探電法勘探，地震勘探，放射性勘探等，依據(jù)工作空間的不同，又可分為：地面物探、航空物探、海洋物探、井中物探等[2]。根據(jù)應(yīng)用地的差異，又會(huì)出現(xiàn)很多綜合物探方法。在物探技術(shù)人員的潛心研究下，目前物探應(yīng)用的范圍原來(lái)越廣，其重要性也逐漸得到體現(xiàn)。

3 物探技術(shù)的基本勘查原理

物探技術(shù)是對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)及內(nèi)容成分的勘查，經(jīng)常被用于地質(zhì)檢測(cè)、地震預(yù)測(cè)、開采礦產(chǎn)，以及建筑工程施工之前的檢查準(zhǔn)備工作中。通常是利用各種物探儀器對(duì)土質(zhì)和土壤的情況，以及地下水、巖石層的情況進(jìn)行測(cè)定，確定地下空間的具體狀態(tài)，從而預(yù)測(cè)開發(fā)地區(qū)是否可能發(fā)生地震、是否存在值得開采的礦物資源以及是否符合修建建筑[3]。對(duì)于物探技術(shù)用于礦產(chǎn)開發(fā)而言，該技術(shù)能夠有效保障礦產(chǎn)開發(fā)中的開發(fā)安全，避免安全事故的產(chǎn)生，解決一些開發(fā)地質(zhì)上的問題。因此，礦區(qū)開采人員首先了解物探勘查的基本原理，更好的應(yīng)用物探技術(shù)，解決一些開采中可能遇到的安全問題，對(duì)資源進(jìn)行良好的定位和分析。

4 物探技術(shù)的常見勘查技術(shù)

在礦產(chǎn)勘探中，最常見的物探技術(shù)有三種，分別是地震波技術(shù)、電磁法和電測(cè)法，接下來(lái)我們將對(duì)這三種技術(shù)進(jìn)行具體的解析。

4.1 地震波技術(shù)

地震波技術(shù)在物探技術(shù)中屬于最常見最基礎(chǔ)的勘查技術(shù)，其原理主要是根據(jù)地震波在地下的傳播速度以及折射波和發(fā)射波的反饋數(shù)據(jù)來(lái)判斷地下的地質(zhì)構(gòu)造。通常會(huì)在地下較淺位置制造一定的爆炸，使地下產(chǎn)生劇烈的震動(dòng)，在震動(dòng)過(guò)程中引發(fā)彈射波，采用精密的儀器進(jìn)行追蹤和分析，根據(jù)彈射波在巖石中的折射角度和傳播速度等數(shù)據(jù)來(lái)確定地下礦產(chǎn)的深度和形狀，同時(shí)還可以根據(jù)地震波在不同介質(zhì)中的傳播速度以及折射角度來(lái)判斷地下物質(zhì)的組成情況，對(duì)地下資源狀況進(jìn)行有效的判斷。

4.2 電磁法

電磁法主要是依據(jù)地下各種礦石的導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性存在差異這一特性，采用精密儀器進(jìn)行電磁探測(cè)，就能得出礦物質(zhì)的種類。其主要原理是應(yīng)用電磁感應(yīng)現(xiàn)象，根據(jù)儀器所得的地下礦產(chǎn)電磁感應(yīng)數(shù)據(jù)來(lái)判斷地下礦產(chǎn)的組成和種類[4]。

4.3 電測(cè)法

還有一種非常常見的、同樣也是非常重要的物探勘查技術(shù)，那就是電測(cè)法，電測(cè)法勘探一般來(lái)說(shuō)所依據(jù)的巖石或者是礦物質(zhì)的物理參數(shù)，能夠進(jìn)行勘查的物質(zhì)也就相應(yīng)的要多一些[5]。除了能夠?qū)κ褂秒姶欧ㄒ粯幽軌蜻M(jìn)行勘測(cè)的礦產(chǎn)進(jìn)行勘查之外，還能夠?qū)ふ乙恍┙饘佟⒎墙饘僖约暗叵滤春推渌哪芰课镔|(zhì)，可以說(shuō)電測(cè)法所涉及到的領(lǐng)域相對(duì)來(lái)說(shuō)更廣泛一些。

5 物探技術(shù)在礦產(chǎn)勘查中的優(yōu)勢(shì)

當(dāng)前我國(guó)的物探技術(shù)處于飛速發(fā)展的階段，這一技術(shù)在地質(zhì)勘查和礦產(chǎn)開采，看嫦娥工作中取得了極大的進(jìn)步隨著國(guó)家對(duì)于礦產(chǎn)資源的開發(fā)的不斷重視勘查的一些優(yōu)勢(shì)也逐漸顯露出來(lái)。在礦山開采資源開發(fā)過(guò)程中，工作人員可以利用各種物探技術(shù)對(duì)施工的地點(diǎn)的地質(zhì)情況進(jìn)行勘測(cè)，有效測(cè)定資源的位置，減輕施工人員的開采強(qiáng)度，避免浪費(fèi)人力、物力及財(cái)力。同時(shí)，對(duì)于開采中的施工準(zhǔn)備工作而言，適宜的物探技術(shù)能夠有效判斷開采地是否符合開采條件，根據(jù)具體要求分析土壤、巖石及地下水的是否符合開采要求，避免出現(xiàn)沉降等地質(zhì)災(zāi)害，有效保障開采工作的工作質(zhì)量[6]。同時(shí)，由于物探技術(shù)能夠有效測(cè)定地震等自然災(zāi)害，也能有效的保障礦產(chǎn)開采人員的人身安全，確保礦產(chǎn)開發(fā)企業(yè)不會(huì)因自然災(zāi)害而導(dǎo)致大量的經(jīng)濟(jì)損失。

物探技術(shù)的優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在其能夠被綜合運(yùn)用，綜合物探技術(shù)具有效率高、分辨率高、干擾小、頻帶寬及靈活性強(qiáng)等主要優(yōu)勢(shì)。具體而言。

5.1 勘查效率高

綜合使用各種物探技術(shù)，能夠有效提高采樣工作的工作效率。由于物探技術(shù)的操作過(guò)程簡(jiǎn)單方便，且具有實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)的功能，因此智能化程度較高。對(duì)于一些較為危險(xiǎn)的勘查工作，例如煤礦采區(qū)地質(zhì)勘探，能夠有效規(guī)避安全事故的發(fā)生，解決人工勘探的困難，提高勘探效率[7]。

5.2 數(shù)據(jù)分辨率高

物探技術(shù)所使用的探地雷達(dá)工作頻率高，其精密度可達(dá)毫米數(shù)量級(jí)。勘探所得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性較高，經(jīng)系統(tǒng)分析后能夠提取出更加有價(jià)值的參考信息，使得勘查工作的有效性能夠得到良好的提高。

5.3 干擾小

物探技術(shù)不易受到干擾，主要由天線接收并發(fā)送信號(hào)，而天線處于密封設(shè)備中，因此不僅能夠提高對(duì)地面信號(hào)的接收水平，還能夠滿足規(guī)避空中干擾的目的。

5.4 頻帶寬

該技術(shù)能夠有效結(jié)合數(shù)據(jù)處理技術(shù)和信息技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將所得探測(cè)數(shù)據(jù)根據(jù)科學(xué)的處理算法，應(yīng)用到系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，使得勘查系統(tǒng)能夠獲得有效數(shù)據(jù)[8]。其天線收發(fā)能力較強(qiáng)，頻帶寬，使用效果好，對(duì)于信息的有效傳播具有重要意義。

5.5 勘查設(shè)備先進(jìn)

根據(jù)我國(guó)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)形勢(shì)和資源需求加大的情況，實(shí)際淺層礦產(chǎn)資源已經(jīng)得到了充分的開發(fā)，因此資源探測(cè)的深度和難度逐漸加大，勘探設(shè)備的精確性和有效性對(duì)于勘探技術(shù)具有重要作用，能夠有效推進(jìn)地質(zhì)勘探工作的不斷進(jìn)步，因此設(shè)備的先進(jìn)性成為了礦產(chǎn)開發(fā)的關(guān)鍵[9]。物探技術(shù)所使用的主要設(shè)備——探地雷達(dá)，具有體積小、重量輕、便于攜帶，以及精密性極高的特點(diǎn)。在實(shí)際運(yùn)用中能夠被靈活應(yīng)用，確?？碧綌?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在深層開發(fā)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)十分顯著。

由此可見，物探技術(shù)的科學(xué)使用能夠提高，為施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)有效保障，對(duì)于礦產(chǎn)開發(fā)企業(yè)的信譽(yù)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力提高也發(fā)揮了重要的作用。

6 物探技術(shù)在礦山采區(qū)地質(zhì)勘查實(shí)踐中的主要應(yīng)用

6.1 地震波技術(shù)的應(yīng)用

隨著物探技術(shù)在地質(zhì)勘探中得到了廣泛的應(yīng)用，研究人員逐漸發(fā)現(xiàn)地震波技術(shù)對(duì)于地址勘探具有巨大的作用，充分表現(xiàn)了物探技術(shù)的科學(xué)性，然而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，物探種類逐漸增加，目前地震波技術(shù)作為最重要的物探技術(shù)之一，在地質(zhì)勘測(cè)過(guò)程中發(fā)揮了不可替代的作用，地震波技術(shù)使用的是在不同介質(zhì)之間的傳播速度不同來(lái)判斷地質(zhì)種類，這種技術(shù)在油田的開發(fā)過(guò)程中發(fā)揮了巨大的作用，石油資源也為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定了重要的基礎(chǔ)?？茖W(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步使得地震波技術(shù)逐漸得到良好的優(yōu)化，能夠通過(guò)精密的儀器得到準(zhǔn)確的地質(zhì)檢測(cè)結(jié)果[7]。除此之外，地震波技術(shù)在地質(zhì)勘探中還具有預(yù)測(cè)自然災(zāi)害的功能，對(duì)于保障施工人員的生命安全，以及提高礦產(chǎn)開發(fā)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和企業(yè)信譽(yù)也具有重要作用。由此可見，地震波技術(shù)在地質(zhì)勘查和礦產(chǎn)開采中發(fā)揮著巨大的作用。

6.2 電磁法的應(yīng)用

電磁法在礦物開采工作的應(yīng)用中取得了顯著的成果。近些年，來(lái)研究人員逐漸發(fā)現(xiàn)，電磁法對(duì)于科技的礦產(chǎn)資源種類的分析具有良好的效果，能夠有效滿足科研的需求。電磁法能夠通過(guò)礦物質(zhì)的物理特性對(duì)礦產(chǎn)的種類進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，為開采工作提供良好的科學(xué)性、指導(dǎo)性依據(jù)。加之電磁法所使用的技術(shù)是通過(guò)感應(yīng)電流來(lái)探究地下的地質(zhì)情況，因此對(duì)地下礦物質(zhì)的損害較小，能夠有效判斷地質(zhì)中資源的規(guī)模和類型，對(duì)挖掘工作起到了重要的指導(dǎo)作用。

6.3 電測(cè)法的應(yīng)用

電測(cè)法的顯著優(yōu)點(diǎn)在于其相比于其他物探技術(shù)而言，解決問題的能力較強(qiáng)，其應(yīng)用的廣泛程度也較高。在電測(cè)法的各種應(yīng)用中，對(duì)于煤礦防治水的工作具有重要的作用，電測(cè)法能夠有效探測(cè)煤礦及其周邊的水環(huán)境，為煤礦等能源的開發(fā)作出了重要貢獻(xiàn)，當(dāng)前隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人民對(duì)于煤礦等能源的需求逐漸增加，相關(guān)企業(yè)加快了煤礦開采的力度，而在煤礦開采中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)安全事故，水害就是發(fā)生安全事故的重要原因，電測(cè)法技術(shù)能夠有效地解決這一重要問題。電測(cè)法中的瞬變電磁法能夠十分準(zhǔn)確的探測(cè)出煤礦中的富水環(huán)境情況，較為準(zhǔn)確地勘測(cè)出煤窯中采空區(qū)、構(gòu)造、陷落柱的含水量，從而提升煤礦開采速率和安全性。這一巨大優(yōu)勢(shì)，使得相關(guān)人員更加關(guān)注電測(cè)法的勘查。

7 礦山采區(qū)地質(zhì)勘查中物探技術(shù)的應(yīng)用前景

在礦山采區(qū)地質(zhì)勘查實(shí)踐中，物探技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)十分顯著。從其實(shí)際運(yùn)用而言，物探技術(shù)具有著優(yōu)良的發(fā)展前景。特別是地質(zhì)雷達(dá)的應(yīng)用發(fā)展對(duì)于物探技術(shù)的進(jìn)步意義重大，其所呈現(xiàn)出來(lái)的勘查效果非常突出。地質(zhì)雷達(dá)實(shí)際上所采用的就是電磁法，通過(guò)不同介質(zhì)的傳播特性來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。另一個(gè)重要的發(fā)展方面就是GIS技術(shù)，其發(fā)展能夠有效利用空間中的數(shù)字和數(shù)據(jù)來(lái)獲取地理信息的特征，判斷如何有效應(yīng)用地質(zhì)信息，加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)信息的管理，確保主流的物探技術(shù)能夠有效應(yīng)用到礦產(chǎn)采區(qū)地質(zhì)勘查中，為了確保地質(zhì)資源勘探工作的有效開展。除此之外，礦產(chǎn)開發(fā)企業(yè)還應(yīng)當(dāng)注重建設(shè)完善的物探技術(shù)管理制度，加強(qiáng)對(duì)工作人員的行為約束和技能培訓(xùn)，保證一線施工人員能夠按照規(guī)范化的操作流程進(jìn)行科學(xué)的勘查工作，保障礦產(chǎn)勘查工作順利有序開展。

8 結(jié)語(yǔ)

物探技術(shù)與地質(zhì)勘查結(jié)合能夠有效探測(cè)到地下礦產(chǎn)質(zhì)量和數(shù)量，為開采提供有力的技術(shù)支撐和資料信息，對(duì)于研究礦產(chǎn)資源狀況、地震預(yù)測(cè)、礦產(chǎn)尋找、災(zāi)害預(yù)警等工作具有重要作用。因此，礦山采區(qū)地質(zhì)勘查的相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)注意科學(xué)、合理的采用各種物探技術(shù)，根據(jù)實(shí)際勘查需要，選擇適宜的一種或多種物探技術(shù)，加強(qiáng)地質(zhì)勘查的有效性。確保物探技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)性，推動(dòng)采礦工程施工工作的有序開展。同時(shí)，提升我國(guó)礦產(chǎn)開發(fā)工程建設(shè)質(zhì)量，推動(dòng)礦產(chǎn)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。