張進宇

（河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第一地質(zhì)大隊，河南福瑞德礦業(yè)有限公司，河南 鄭州 450016）

在實際開展金屬礦山地質(zhì)勘察中，對于地下水害的防治十分關鍵，需要引起足夠的重視。為了進一步提升水害防治效果，可以應用綜合物探技術，達到提升勘察質(zhì)量和效率目的，為后續(xù)開展水害防治提供科學合理的指導。

1 相關概述研究

（1）金屬礦山地球物理探測。就目前而言，我國金屬礦山勘察中普遍使用的是地球物理探測技術，該技術主要是結合區(qū)域巖體在密度、彈性、電性以及放射性等方面存在的差異，選取與之相對應的物理探測法及設備儀器，以達到明確地球物理場變化目的，最終確保區(qū)域金屬礦山水文地質(zhì)勘察的高效性和可靠性。對于金屬礦山而言，地下水害問題十分常見，主要通道包括以下幾方面，即溶隙、空隙以及裂隙等，加之很多礦山含水構造較為豐富，地質(zhì)復雜程度較高，其中各種節(jié)理和導水斷層是礦坑涌水的重要原因，長期得不到有效的防治和處理，會導致礦區(qū)形成地下水幾種徑流通道，當這些徑流通道發(fā)展到一定規(guī)模以后，會讓整個金屬礦區(qū)的地球物理場發(fā)生本質(zhì)的變化，對于礦山安全生產(chǎn)會構成嚴重的威脅，此時可以直接通過地球物理探測法進行勘察，以便于結合探測結果作出進一步防治處理。

（2）水害對金屬礦山造成的影響。當前社會經(jīng)濟水平顯著提升，人們的生活品質(zhì)得到了進一步改善，對能源和資源的需求不斷擴大，這給金屬礦業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了巨大的便利和優(yōu)勢。然而對于金屬礦山開采作業(yè)，需要在作業(yè)前進行充分合理的地質(zhì)勘察，包括巖體結構、水文情況等等，尤其是對于地下水害的勘察要引起高度的重視，實際當中如果沒有科學合理的對地下水害問題進行勘察，并且給予針對性的防治對策，那么不僅會對礦山正常開采作業(yè)造成影響，嚴重的還會引發(fā)安全事故，給企業(yè)發(fā)展造成困擾。

2 金屬礦山水害防治中常見的綜合物探技術

就目前而言，我國金屬礦山水文探測中綜合物探技術的應用還不是特別廣泛，其中比較常見的包括以下幾種方法，即電磁法、地震勘探法、放射性測量法以及電法勘探等，這幾項技術在實際當中的運用效果還是相當顯著的，受到業(yè)內(nèi)人士高度認可。尤其是對于淺層地震折射法和音頻大地電磁法這兩種，效果更是十分理想，實際當中運用該技術，可以對金屬礦區(qū)地質(zhì)構造的規(guī)模、深度以及富水性等進行詳細勘察，為后續(xù)水害的防治提供強有力的保障和依據(jù)，具體分析如下。

（1）淺層地震折射法。該技術探測原理如下，即通過人工的方式在礦區(qū)范圍內(nèi)地面激發(fā)地震波，地震波在近地表介質(zhì)中傳播過程中會出現(xiàn)折射現(xiàn)象，此時借助于相關的設備儀器對折射波達到檢波器的時間進行記錄，以此為參考判斷區(qū)域地下介質(zhì)的空間分布特征，為后續(xù)水害防治提供依據(jù)。

（2）音頻大地電磁法。該技術作為大地電磁法（MT）的一種，在金屬礦山水害防治中應用效果十分理想，具體原理如下：將雷電活動引發(fā)的天然音頻大地磁場作為場源，實時監(jiān)測垂直方向中若干頻率電場和磁場之比，通過對相關變化參數(shù)的研究和分析，明確金屬礦山中相關的地質(zhì)構造問題。

3 綜合物探技術在金屬礦山水害防治中的應用探究

3.1 金屬礦山概況

某金屬礦山一期擬開采6-30線，標高-330m以下的礦體。其中，礦體主要賦存于地表下含水層中，通過對該礦區(qū)前期的勘察分析發(fā)現(xiàn)，區(qū)域地下水文情況復雜、水頭壓力過大、水量豐富、涌水量大，為了避免地下水害問題對礦山開采造成直接影響，近期安排相關單位結合綜合物探技術實施礦區(qū)地下水文勘探作業(yè)。

3.2 條件及方法

（1）波場特征。本次初步勘測結果表明，該金屬礦區(qū)的覆蓋土層及風化巖層的壓縮波速在1000m/s～2000m/s范圍內(nèi)，微風化巖層及新鮮巖層的壓縮波速超過了4000m/s，破碎帶、節(jié)理裂隙發(fā)育帶內(nèi)壓縮波速在2000m/s～3000m/s范圍內(nèi)。由此可見，破碎帶、節(jié)理裂隙發(fā)育帶和其它巖層之間存在顯著的波速差異。

（2）電性特征。該金屬礦山覆蓋土層及風化巖層的電阻率測定結果顯示在100Ωm以下，微風化巖層及新鮮巖層的電阻率測定結果顯示超出了1000Ωm范圍，破碎帶、節(jié)理裂隙發(fā)育帶內(nèi)電阻率測定顯示低于1000Ωm，為傾斜的板狀低阻體。而且破碎帶、節(jié)理裂隙發(fā)育帶和其它巖層電性方面存在差異。本次探測中主要使用的設備儀器如下：Geode淺層地震儀、RS-ST01C非金屬超聲檢測儀、EH4連續(xù)電導率剖面儀等。

3.3 結果分析

通過對本次研究的金屬礦山實施綜合物探勘察，并結合前期調(diào)查的資料和信息，對礦山地下水位探測異常區(qū)進行如下劃分，包括低速異常區(qū)、低阻異常區(qū)、異常段以及異常帶等，其中導水構造共計13條，包括5條破碎帶（Fp1、Fp2、Fp3、Fp4、Fp5）和8條斷層（F1、F2-1、F2-2、F3、F4、F5、F6、F7），詳細如圖2所示。

圖2 物探勘測結果

本次勘探結果顯示，金屬礦山西北部存在低速異常區(qū)，主要原因是該位置第四系松散堆積層厚度較大。

4 提升金屬礦山地下水害防治質(zhì)量的策略探究

上述運用綜合物探技術針對于金屬礦山地下水文情況進行勘察，對于區(qū)域地下導水構造的規(guī)模、深度以及福水量等參數(shù)有了一定的了解，為后續(xù)水害防治工作的開展提供了科學指導。本文接下來主要針對于該金屬礦山，重點分析地下水害防治的策略和思路，詳細如下：

4.1 構建規(guī)范標準的防治體系

對于金屬礦山地下水害的防治體系而言，其需要以區(qū)域巖土空間為主要框架，綜合考量礦體、水體等多方面因素，同時運用高端先進的探測技術和設備儀器，構建一個健全完善的水害防治體系，為金屬礦山正常有序開采作業(yè)奠定堅實可靠的基礎。通常而言，金屬礦山地下水害防治體系主要涉及以下幾種工藝，即立體勘察、井巷生產(chǎn)、水質(zhì)探索、水害要素分析、地表水水質(zhì)探測以及礦層防治等。

4.2 水害防治策略探究

在構建完金屬礦山水害防治體系后，依托于該體系開展具體的防治策略，例如在巖土工程勘察中運用綜合物探技術提升地下水文勘察質(zhì)量和效率、對于水害防治內(nèi)容和目的進行有效明確、提升地下水的處理質(zhì)量，達到綜合治理水害的實質(zhì)性效果。

（1）提高水害研究力度。對于以往的金屬礦山勘察作業(yè)而言，很多工作人員往往將重點放在巖體勘察中，忽略了區(qū)域地下水文情況的探測。針對于這一問題，實際當中需要運用綜合物探技術開展全面的巖土勘察工作，特別是地下水文情況的勘察，要引起高度重視。

（2）明確防治內(nèi)容。一般而言，當前金屬礦山地下水害防治內(nèi)容呈現(xiàn)多樣化趨勢，內(nèi)容復雜且繁瑣，例如地下水位的變化、水質(zhì)污染情況等等，這些都會對礦山開采作業(yè)產(chǎn)生巨大的干擾。與此同時，還涉及到礦區(qū)地下含水層與隔水層厚度、分布等參數(shù)的影響，其中巖土層高度計算公式如下：

式中，ab代表巖土層水平線；bc代表巖土層垂直線；H和L代表巖土層的高度和厚度；α和β代表導線與巖層之間的傾角。除此之外，金屬礦山地下水文探測作業(yè)中，主要的水害問題是由于巖土水理的變化造成的，導致地下水本身發(fā)生變質(zhì)的現(xiàn)象，例如水溶性、透水性等參數(shù)變化。因此，在實際的探測作業(yè)中要高度重視巖土水理性質(zhì)的勘察，結合相關資料和信息，獲取準確的勘察結果。

（3）加大地下水處理力度。對金屬礦山經(jīng)過全面的探測，明確地下水文相關參數(shù)變化，然后有針對性的選擇相應的水害處理技術和方法，對水害問題進行及時有效的處理和防治，避免隱患的進一步擴大的同時，也可以有效為金屬礦山的安全開采提供保障。通常情況下，金屬礦山區(qū)域范圍控制的計算公式如下：

式中，S代表金屬礦區(qū)域控制范圍。結合這一公式，可以準確的計算出該區(qū)域的地下水流范圍，然后由人員結合計算結果開展有效的防治處理，避免地下水流對地表區(qū)域作業(yè)造成干擾。

5 結語

綜上所述，綜合物探技術在金屬礦山地下水害防治和勘察中起到重要的作用優(yōu)勢，本文采用的淺層地震折射與音頻大地電磁相結合的綜合物探方法，對比傳統(tǒng)單一的勘察手段，優(yōu)勢和功能諸多，解決了以往勘測中存在的缺陷和問題。