彭同強，綦祖興，孫 林

（1.山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局八〇一水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊，山東 濟南 250014；2.山東省地礦工程勘察院，山東 濟南 250014）

礦山水文地質(zhì)勘查是礦山開發(fā)及開采中的一個重要環(huán)節(jié)，是一項非常重要的工作。由于礦山水文地質(zhì)的復雜性，在勘查過程中常存在著透水等安全事故，從而增加勘查工作危險性。隨著地質(zhì)勘查事業(yè)快速發(fā)展，勘查技術也得到了極大發(fā)展，為勘查工作提供了更有力技術和安全保障。而綜合物探技術作為一項現(xiàn)代化勘查技術，其在礦山水文地質(zhì)勘查工作中的應用不僅有效降低了地質(zhì)勘查的難度，而且大大提高了勘查工作安全性及勘查精確度，在推進礦山水文地質(zhì)勘查事業(yè)發(fā)展中發(fā)揮了重大作用[1]。

1 綜合物探技術概述

綜合物探技術是基于物理學中的力、聲、光、熱、電、磁等理倫，是集地質(zhì)學、物理學、數(shù)學及計算機等多學科為一體的邊緣學科，其在礦山水文地質(zhì)勘查工作中應用具有快速、全面、準確、勘查精度高等特點，是目前礦水水文地質(zhì)勘查工作中的重要應用技術，進一步推進綜合物探技術發(fā)展及提高其在礦山水文地質(zhì)勘查中的應用更是具有深遠意義。綜合物探技術在水文地質(zhì)探測、地質(zhì)探測及考古行業(yè)探測中都有重要應用，而且隨著綜合物探技術不斷完善和發(fā)展，其應用范圍也在不斷擴大，有力推動了各項地質(zhì)探測工作的發(fā)展。

綜合物探技術在礦山地質(zhì)勘查中有著突出應用優(yōu)勢。通過運用綜合物探技術及其核心功能利用，不僅你能夠?qū)\層地質(zhì)環(huán)境參數(shù)進行基本偵測，而且還能夠有效完成不同深度地形及其穩(wěn)定參數(shù)的勘測，進而在此基礎上進行更大范圍及更大深度偵測和探索工作。其次，綜合物探技術在實際應用中能夠很好適應不同礦山地勢，受到地勢因素影響非常小。另外，綜合物探技術還具有操作簡便、周期較短及設備使用成本相對較低等特點，在礦山水文地質(zhì)勘查工作中應用該技術能夠更好應對不同精度參數(shù)勘測要求，快速開展不同地勢勘測，提高礦山水文地質(zhì)勘查效益。

2 綜合物探技術在礦山水文地質(zhì)勘查中的應用

2.1 地震勘探技術

地震勘探技術是目的地質(zhì)勘查工作中應用非常廣泛的一項綜合物探技術，其在實際應用中主要由三個環(huán)節(jié)構成，即野外資料收集、資料處理及資料解釋。其中，在野外資料采集中，工作人員會利用人工激發(fā)地震波的方式形成地震波，然后根據(jù)地震波在向下傳播過程中遇到不同介質(zhì)底層出現(xiàn)的不同反射和折射情況來對礦山水文地質(zhì)概況進行分析。而在地震勘探技術資料解釋中，主要是根據(jù)資料對礦區(qū)主要采煤層的各頂層主要組成進行更深入分析，并根據(jù)地震勘探結果以地震勘查技術對波進行追蹤機對比，進而從反射波強度、連續(xù)性及相位等詳細進行地質(zhì)特征分析。地震勘探技術在實際礦山水文地質(zhì)勘查工作中的應用，首先要考慮礦區(qū)實際地質(zhì)條件，通過現(xiàn)場全面勘察準確掌握各項數(shù)據(jù)，以合理設置地震勘查線，根據(jù)有關技術要求開展礦山地質(zhì)勘探工作。其次，要正確選用檢波器。一般情況下多選用4規(guī)格相同檢波器，并采用兩串兩并應用方式。另外，要保證數(shù)據(jù)觀測系統(tǒng)接收道間距為5m，炮間距為10m，總數(shù)量為96道。此外，地震勘探技術中采用的是中間不對稱激發(fā)方式，且通常結合不同勘測區(qū)域選擇不同激發(fā)方式，而常用的則主要是井炮震源激發(fā)和可控震源激發(fā)兩種方式[2]。

2.2 瞬變電磁技術

瞬變電磁法也是綜合物探技術的一種重要形式，在原理本質(zhì)上可以理解為時間域電磁法。瞬變電磁技術的原理主要是把不接地回線或接地導線當成場源，并想起內(nèi)部通入脈沖電流，從而使勘測目標產(chǎn)生二次電流，然后通過改變勘測時間對二次場隨時間變化產(chǎn)生的不同結果進行觀察和分析，進而得出被勘測地質(zhì)的情況。相對于其他勘測技術而言，瞬變電磁技術具有分層能力強、穿透性佳等特點，而且能夠同時測量和測探剖面，因此能夠在更大程度上提高礦山水文地質(zhì)勘探精準度及工作效率。瞬變電磁技術在礦山水文地質(zhì)勘查中的有效應用，主要是一般情況下礦井田地質(zhì)構造的電阻率與周圍其他介質(zhì)電阻率是有一定差異的，一般含水斷層電阻率較低，而寒武系巖層電阻率通常高于其他巖層。瞬變電磁技術在具體施工應用中，要先在礦景區(qū)內(nèi)設置規(guī)定數(shù)量的主測線、地震勘測線及加密線，部分線可以與地震勘測線重合。其次，在真正勘測前要對所用到的設備及儀器進行試驗測試，以確保和提高勘測結果精準度。此外，要利用規(guī)定大定源回線勘測裝置發(fā)射線框過程中，要對發(fā)射電流、頻率及接收線圈直徑等進行嚴格控制，以確保地質(zhì)勘測精準度[3]。

2.3 探地雷法技術

探地雷達是目前探測地下目標的有效手段，是一種無損探測技術。相對于其他長隊地下探測技術來說，探地雷達技術具有探測速度快、探測過程連續(xù)、分辨率高、操作方便靈活其費用低等優(yōu)點，是目前工程勘察領域中應用非常廣泛的一種探地技術。探地雷法技術自動化程度高，能夠更為有效分析不同地質(zhì)參數(shù)要求，提高核心操作的核心效率，并滿足不同勘探環(huán)境要求?；谔降乩走_技術這些優(yōu)點，其在礦山水文地質(zhì)勘查中的應用能夠更好開展斷層、采空區(qū)等地質(zhì)情況分析，從而提高礦井開采安全性。

2.4 礦井直流電技術

在地質(zhì)結構復雜的地區(qū)應用礦井直流電法開展地質(zhì)勘探，能夠有效保證勘測結果精準性。隨著礦產(chǎn)開采規(guī)模不斷擴大及深入，礦產(chǎn)開發(fā)地區(qū)地質(zhì)條件變得越來越復雜，運用傳統(tǒng)物探技術已難以高效、準確地開展地質(zhì)勘測工作。而礦井直流技術作為全空間電法勘探的一種重要技術，其主要通過對礦產(chǎn)巖石電性物力特性進行研究，進而對不同巖石電性差異進行分析，在此基礎上再運用電場相關理倫來研究分析礦井水文地質(zhì)狀況，高效、高質(zhì)量完成復雜地區(qū)礦井水文地質(zhì)勘測工作。

2.5 電流透視法

在進行礦山水文地質(zhì)勘查過程中運用電流透視法能夠全面探測地質(zhì)結構，并且能夠購銷探測到部分巖石內(nèi)部的地質(zhì)構造以及含水情況。如此一來就能夠有效彌補使用電流法探測時沒能全面測量到部分巖石內(nèi)部情況的問題。在運用電流透視法實施勘查過程中還是需要重點對電流的變化進行研究，從而結合實際電場變化來定量分析地質(zhì)結構。在實際勘查過程中運用此方法時還需要尤為關注外次磁場，防止其對測量電場產(chǎn)生影響。如若受到外來磁場的影響會導致天然磁場出現(xiàn)波動，從而有感應電流的產(chǎn)生，這樣一來便會致使電磁場發(fā)生改變，降低實際形成電場分布圖像的清晰程度，從而影響到后續(xù)圖像以及數(shù)據(jù)資料的分析[4]。

2.6 瑞利波法

運用刺種方法能夠全面探測實際所需勘查的地質(zhì)情況。詳細來說其工作機理在于根據(jù)瑞利波的衰減來有效探測巖石的斷層情況。再具體探測環(huán)節(jié)，憑借在巖石中瑞利波的船舶速度以及衰減情況來將斷層實際位置明確下來。如若具體然測試瑞利波的傳播速度降低或是頻率大幅減小，就表明有斷層地質(zhì)結構存在于此地層中。并且能夠按照頻率衰減情況來將斷層的程度以及其范圍判斷出來。

2.7 無線電波法

無線電波法的工作原理在于將高頻率電磁波發(fā)射到地下，按照電磁波的實際衰減情況來實時分析，從而實現(xiàn)探測的效果。當高頻率電磁波透過巖石層的情況下，，有部分會被巖石磁場吸收掉，從而出現(xiàn)了電磁波衰減的情況。并且相較于斷層來說一般的巖層電阻績效，只有碰到斷層的情況電磁波才會產(chǎn)生大幅減小的情況。所以在進行礦山水文地質(zhì)勘查工作時能夠結合電磁波的衰減情況來將巖石的斷層情況判斷出來。如若要求掌握實際斷層所處位置，還要求工作人員能夠利用計算機來對電磁波的衰減曲線實施處理與計算方可得出。不過該種方法實際計算所得位置僅能夠?qū)鄬游恢玫姆秶笾麓_定下來，結果精準程度不高[5-7]。

2.8 井下三維電法

該項方法具體是基于電源電場理論上發(fā)展所得的一項探測方式，利用其能夠準確的探測到煤層周邊的低阻富水區(qū)。在具體作業(yè)環(huán)節(jié)，工作人員顯示采取高密度電法儀的探測方式來對工作面井道的一圈大小實施測量，進而結合具體測量所得結果來實時計算，獲得工作面底板視電阻值，同時已能夠科學解釋三維成像。如，某一礦井開采單位在實際勘查過程中，曾經(jīng)探測帶工作壁板一下100m，便能夠利用高度密度法來實現(xiàn)提前預測，通過和地層情況相一致的視電阻率分布的三維數(shù)據(jù)，獲知地質(zhì)規(guī)律和實際探測結果存在差距，探測分辨率有待提高。因此在后期作業(yè)時要求能夠重新構建數(shù)學模型，同時能夠按照實際所處地區(qū)的情況來采用相應的綜合方法，以確保礦井的安全。

3 綜合物探技術在礦山水文地質(zhì)勘查應用中要注意的問題

3.1 準確掌握綜合物探技術應用原則

綜合物探技術在礦山水文地質(zhì)勘查中有突出應用優(yōu)勢，但其在實際中的應用也有一定的原則。首先，綜合物探技術應用應遵循從簡至難原則，具體而言就是在勘探信息獲取中應從點到線、從線到面，進而獲取更多礦山水文地質(zhì)信息。對于勘測獲得的各項數(shù)據(jù)信息要如實、完整記錄和保存，并根據(jù)實際勘探需要合理選擇技術參數(shù)，建立地球物力模型。其次，礦山水文地質(zhì)勘測前要全面了解勘察地區(qū)巖層與地質(zhì)特點，根據(jù)實際及已知信息條件下選擇合適勘探技術，有效收集和處理參數(shù)信息，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結果對地質(zhì)特征進行科學推測，確?？睖y信息準確性。

3.2 物探措施的選擇及方法的組合應用

在運用綜合物探技術開展礦山水文地質(zhì)勘查工程中，物探措施的選擇非常關鍵。為確保礦山水文地質(zhì)勘查工作有效開展，應根據(jù)實際礦山地質(zhì)條件選擇合適的勘探技術，并通過多種勘測技術及方法的結合應用來提升地質(zhì)勘探的準確性及可靠性。由于礦山水文地質(zhì)通常非常復雜，在實際勘查中很多時候需要組合應用多種綜合物探技術來完成勘查工作，因此綜合物探技術組合應用也是勘查中需要重視的一個方面。從目前來看，在傳統(tǒng)勘探技術應用基礎上，將地震法與可控因原大地電磁法的結合應用能夠更好發(fā)揮勘探優(yōu)勢，實現(xiàn)缺陷互補，從而提升勘測精確度?？偠灾C合物探技術的組合應用需要根據(jù)礦山水文地質(zhì)實際條件及勘測要求，這樣才能更好完成地質(zhì)勘查工作，滿足不同礦山水文地質(zhì)勘測需要，促進礦山地質(zhì)勘查事業(yè)更好發(fā)展。

4 結論

總而言之，在礦山水文地質(zhì)勘查工作中綜合物探發(fā)揮了極為重要的地位，同時具有較大的發(fā)展?jié)摿Α＿@就要求相關工作人員能夠在實際勘查過程中能夠結合實際情況來采取相應的綜合物探技術，以切實提高勘查工作效率與質(zhì)量，為礦井的安全生產(chǎn)提供有效的信息保障。