朱強偉，趙旭鵬

（1.青島地礦巖土工程有限公司，山東 青島 266100；2.青島地質(zhì)工程勘察院，山東 青島 266100）

我國國土面積遼闊，礦山開采區(qū)多處地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜地區(qū)。復(fù)雜地質(zhì)條件下所使用的地質(zhì)勘查技術(shù)逐漸成為一些學(xué)者的研究重點，不同地質(zhì)條件對所采用的地質(zhì)勘查技術(shù)有著不同的要求[1]，以當下通用的礦山勘查技術(shù)作為例，結(jié)合礦山開采區(qū)巖土工的程特性，優(yōu)化原有的勘查技術(shù)。這樣一來，所采用的勘查方式不僅保護原有巖土地層環(huán)境，還為復(fù)雜地形區(qū)的礦山深度開采提供了一定的實踐經(jīng)驗。國外在礦山地質(zhì)勘查方面的研究較早，結(jié)合不同巖體的力學(xué)特性[2]，構(gòu)建了多種力學(xué)模型，并總結(jié)得到了多種不同適用條件的地質(zhì)勘查技術(shù)。

國內(nèi)在復(fù)雜地形區(qū)礦山地質(zhì)勘查方面的研究較晚，但近幾年經(jīng)過對實際地質(zhì)勘查經(jīng)驗進行總結(jié)，篩選出了一些適用復(fù)雜地質(zhì)條件的礦山地質(zhì)勘查方法。在考慮到巖土體的同時，改進勘查方法和技術(shù)，具有一定的指導(dǎo)意義。

1 復(fù)雜地質(zhì)條件下礦山地質(zhì)勘查技術(shù)實施條件

1.1 制定合理的地質(zhì)勘查間距

復(fù)雜地質(zhì)條件下，巖土處在較為復(fù)雜的外部環(huán)境中，所以在設(shè)計地質(zhì)勘查間距時，結(jié)合實際巖土結(jié)構(gòu)情況，控制勘查間距產(chǎn)生的荷載，再規(guī)劃勘查線路。綜合考慮實際的礦山地層復(fù)雜程度后，結(jié)合《巖土工程勘察范圍》中的原則性要求，設(shè)定勘查孔間的間距在16m～26m之間。將勘查孔間距數(shù)值小于20m時，定義該孔隙為小數(shù)值孔隙，將該數(shù)值運用在地層分布較為均勻的地質(zhì)環(huán)境中。定義勘查孔間距數(shù)值大于20m為大數(shù)值孔隙，并將其設(shè)定在地形環(huán)境較為復(fù)雜的環(huán)境中[3]。

為了區(qū)分復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中各個勘查間距間的區(qū)別，采用二維反演軟件反演擬合地質(zhì)層結(jié)構(gòu)，在地質(zhì)層復(fù)雜的勘查間距中，以地質(zhì)層發(fā)生變化的臨界層作為區(qū)分點，保證礦山地質(zhì)勘查工作對地層變化的掌握，以設(shè)定合理的地質(zhì)勘查間距作為基礎(chǔ)，計算復(fù)雜地質(zhì)層產(chǎn)生的附加應(yīng)力。

1.2 計算復(fù)雜地質(zhì)層產(chǎn)生的附加應(yīng)力

根據(jù)現(xiàn)有的施工經(jīng)驗，復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中存在著一定的軟弱下臥層，在實際地質(zhì)勘查過程中可能會減小原有的勘探深度，所以在使用地質(zhì)勘探技術(shù)前，先計算復(fù)雜地質(zhì)層產(chǎn)生的附加應(yīng)力。

在自重應(yīng)力作用下，地質(zhì)層已形成了穩(wěn)定的變形，地質(zhì)層形成的應(yīng)力分布如圖1所示。

圖1 地質(zhì)層形成的附加壓力

在上圖所示的附加壓力下，將自重應(yīng)力看作為定值，并在最終計算結(jié)果中扣除該部分應(yīng)力數(shù)值[4]。以相同地質(zhì)層作為計算對象，附加壓力就可表示為：

1.3 針對特殊地質(zhì)層制定合理的勘查方案

在上述分析研究下，在制定勘查方案時，先設(shè)定試夯次數(shù)時，控制每次勘查鉆孔產(chǎn)生的夯沉量在20mm左右，且地質(zhì)范圍內(nèi)不可產(chǎn)生較大的隆起，整個地質(zhì)勘查實施工作所產(chǎn)生的總夯沉量應(yīng)控制在10cm左右。如果鉆孔位置處于特殊地質(zhì)環(huán)境且含水量較大時，在處理地質(zhì)層前，應(yīng)預(yù)先鋪設(shè)15cm厚度的碎石，分擔實行勘查工作的進行對巖土地質(zhì)層產(chǎn)生巨大壓力。在進行地質(zhì)勘查前，控制墊層中的水分，在墊層地面設(shè)定一個標高數(shù)值，在鉆孔形成的基坑底面，采用階梯狀或是斜鋪狀，在地質(zhì)層間構(gòu)建一個搭接層，保證礦山地質(zhì)勘查技術(shù)實施的安全性[5]。

2 進行多參數(shù)、高精度、大探測深度的礦山地質(zhì)勘查技術(shù)的應(yīng)用與開發(fā)

為了有效解決復(fù)雜地形區(qū)礦山地質(zhì)勘查工作中出現(xiàn)的測量精度低、勘查深度淺等問題，主要在于新勘探方法、勘查技術(shù)的組合應(yīng)用。目前，在進行礦山地質(zhì)勘查工作中急需解決的問題有增強礦山地質(zhì)勘查設(shè)備的抗干擾能力、提升地質(zhì)勘探的測量精度、向深部地層進行勘探。總結(jié)多年礦山地質(zhì)勘探經(jīng)驗，我們發(fā)現(xiàn)不同地質(zhì)勘查單位所使用的勘查設(shè)備參差不齊，對于得到的地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)資料的處理等方面同樣存在較大差異。

一些礦企使用先進探測設(shè)備和高端技術(shù)，但未充分發(fā)揮出技術(shù)優(yōu)勢，所以需要對全國范圍內(nèi)的地質(zhì)勘查單位使用勘查新技術(shù)進行有效統(tǒng)一，提升礦山地質(zhì)勘查技術(shù)的整體使用水平。為快速研發(fā)出一千米以上的地質(zhì)勘查技術(shù)，為復(fù)雜地形區(qū)及深部區(qū)域的礦產(chǎn)資源勘查提供有效的技術(shù)手段，要突破技術(shù)難題，圍繞實現(xiàn)勘查技術(shù)（地、物、化、遙等）的集成與突破，即以信息技術(shù)為核心，利用地理信息系統(tǒng)、模擬技術(shù)、三維位場數(shù)據(jù)處理等多學(xué)科技術(shù)的融合和集成，獲得綜合地質(zhì)勘查信息；突出技術(shù)的實用性和效益性，避免一味追求技術(shù)的先進性；樹立大地質(zhì)、大資源、大科學(xué)的理念，加強復(fù)雜地形區(qū)礦山地質(zhì)研究。

3 礦山地質(zhì)勘查技術(shù)優(yōu)化前后的對比結(jié)果分析

試驗中固定模擬復(fù)雜地質(zhì)條件下進行的礦山地質(zhì)勘查，設(shè)定出礦山地質(zhì)勘查次數(shù)，定義在場地和地基穩(wěn)定狀態(tài)下，巖土工程的凍結(jié)深度為礦山可進行地質(zhì)勘查的深度，對比使用三種勘查技術(shù)可達到的勘查深度，結(jié)果如下表所示：

表1 三種地質(zhì)勘查技術(shù)可勘查的深度結(jié)果

由上表所示勘查深度結(jié)果可知，在三種勘查技術(shù)的實施過程中，未改進前的勘查技術(shù)可勘探的深度數(shù)值在第30次，勘察測量得到的深度在1500m左右，深度數(shù)值較小，文獻[4]中的勘查技術(shù)最終勘探深度在2000左右，勘查深度數(shù)值較大，而改進后的礦山地質(zhì)勘查技術(shù)可勘探得到的深度數(shù)值在2500m左右，與兩種現(xiàn)有的施地質(zhì)勘查技術(shù)相比，優(yōu)化后的勘查技術(shù)更適用于復(fù)雜地質(zhì)條件下的礦山地質(zhì)勘查需求。

4 結(jié)語

深入研究復(fù)雜地質(zhì)條件后，優(yōu)化后的礦山地質(zhì)勘查技術(shù)成為了當下的研究熱點。

經(jīng)測試研究，優(yōu)化后的礦山地質(zhì)勘查技術(shù)能夠彌補現(xiàn)有地質(zhì)勘查技術(shù)存在的不足，能夠為復(fù)雜地質(zhì)條件下的礦山地質(zhì)勘探提供一定的理論指導(dǎo)。