地質勘查技術的深部找礦方法及精準勘查研究

王玉國

（甘肅省地質礦產勘查開發局物業管理中心，甘肅 蘭州 730000）

從目前針對危機礦山開展的進一步礦產勘查[1]，以及在我國相對來說經濟發展比較發達的中東部開展礦產勘查工作來看，深部找礦是主要的目標[2]。深部找礦這一工作可以有效緩解當前礦資源日漸稀缺的現象，及時平衡供需關系。在礦產勘查領域中，深部礦已經成為與隱伏礦同等重要的礦產勘查對象了，深部礦與隱伏礦在本質上的區別還是比較大的，從嚴格意義上說，目前我們提到的深部礦是屬于隱伏礦的一部分，深部礦的埋藏深度更深。目前地質學家們還沒有給出衡量深部礦和淺部礦的具體埋藏深度，但是通常情況下，基于我國在計劃經濟時期，受當時礦產開采技術的限制，勘查工作只能針對距離地表面五百米之內的礦產資源進行遠景控制，所以，目前以距離地表面五百米作為分界線，把距離地表面五百米之下的礦稱為深部礦，之上則稱為淺部礦[3]。因為深礦床與淺礦床相比埋藏深度較大，導致人們對其礦床地質特征認識不足，礦化信息大多是間接信息，現有的勘探技術方法的有效性進一步降低，勘探難度、勘探投資和勘探風險都相應增加。由于深部找礦和采礦的難度比較大，傳統的方法的探測范圍比較小，大多數只能探測到三百米內的礦資源，而且傳統方法的儀器功率較小，且機身笨重，抗干擾能力不足，所以傳統的方法對埋藏深度更深的深部礦來說，更是很難實現的，基于此，為了適應深部礦的特點，并且滿足深部找礦需要的技術要求，提出新的深部找礦方法，基于地質勘查技術，實現精準勘查。而且地質勘查技術能夠利用計算機信息處理減少深部找礦的風險，并且提高效率。

1 基于地質勘查技術的深部找礦方法

1.1 基于地質勘查技術分析深部礦地質結構

要進行深部找礦與開采，首先需要了解深部礦成礦原因，所以采用地質勘查技術，深入了解深部礦的成礦地質環境和周圍地質特征，以便于分析深部成礦的原因，深部礦成礦要素如表1所示。

表1 深部礦成礦要素

根據上述基于地質勘查得到的深部礦成礦要素，分析每一層礦資源的形成過程，例如燕山運動的形成就是由于隨著大西洋和太平洋相對運動導致印度洋擴張，拉薩地塊向亞洲大陸貼近，出現所有板塊都向一個板塊匯合的現象，從而產生了深部作用，在深部逐漸形成礦資源。

1.2 根據地質進行深部定位

對上述深部礦的地質結構進行了分析之后，采用聲波探測技術，進行深部礦定位。

首先向準備進行分析的深部礦粗略位置發射聲波，采用聲波接收裝置對回波進行分析，根據不同回波的類型確定礦產的深度、大小和類型，以精準定位到目標深部礦，其示意圖如圖1所示。

圖1 聲波檢測示意圖

如圖所示，P0設為初始聲波，P1為反射聲波，P2為折射聲波，θ為聲波入射角，θ1為聲波反射角，θ2為聲波折射角，則設VP1為聲波反射聲速，VP2為聲波折射聲速；當聲波撞擊到某種物質上時，形成新的反射聲波S1，折射聲波S2，對應的反射角為γ1，折射角為γ2，則聲波反射聲速為VS1，聲波折射聲速為VS2。所以得出公式：

根據上述公式計算出聲波的折射率和反射率，確定深部礦床的類型。之后采用基于地質勘查的定位技術，精準定位到目標深部礦。

傳統的定位技術由于技術的局限，在定位過程中，會出現一定的位置偏移現象，所以對結果進行分析時，就會出現不可忽略的誤差，進而影響地質勘查效果。而基于地質勘查的定位技術能夠在鉆頭鉆探過程中及時監測到位置偏移，從而進行自動調整，最終保證使鉆頭準確到達目標深部礦，實現精準定位。完成對目標深部礦的精準定位之后，對其進行局部取樣，并且反循環連續取樣，壓縮深部空氣，并利用這些壓縮空氣作為一種循環介質，在進行深部礦取樣時，雙臂鉆桿會鉆入土中，對周圍的碎巖產生沖擊，通過空氣的高速流動，碎巖的碎屑會被帶回地表，并按碎屑涌出的次序被收集和編號，通過地質光譜分析法，就能完整地了解到這一深層地質的礦物組成和組成比例，進一步確定目標深部礦的結構，從而實現基于地質勘查技術的深部找礦以及精準勘查。

2 精準勘查實驗研究

為驗證提出的基于地質勘查的深部找礦方法能夠實現精準勘查，將傳統方法作為對照組，本文方法作為實驗組，進行對比實驗，為保證實驗過程不被現場無關因素影響，設計模擬仿真實驗進行驗證。

2.1 實驗準備

首先，在仿真模擬平臺上模擬自然環境下的不同類型、不同埋藏深度的礦山，分別采用傳統方法和本文方法進行深部找礦和勘查。設置礦山的峰值為+500m，面積為15000m2，其中，鋁土礦和菱鎂礦之間有42%的部分是重疊在一起的，礦山外部結構與實際礦山的外部結構基本一致，保證實驗過程真實可靠。

2.2 實驗過程及結果分析

基于上述模擬環境下進行深部找礦實驗，首先確定目標位置，將兩種方法得到的結果與目標深部礦位置的誤差進行對比，要求位置誤差不能超過0.6m，其中若誤差較小或者誤差為零則說明精準勘查能力高，能夠精準找到深部礦，若誤差過大則說明精準勘查能力差，不能夠精準找到深部礦。對不同深度的深部找礦結果進行統計，并繪出位置誤差對比曲線，傳統的深部找礦方法勘查到的深部礦位置與目標位置之間相差在40cm～100cm之間，大部分超過了0.6m，整體誤差趨勢隨著深部礦埋藏深的加深逐漸上升，說明傳統深部找礦方法受礦體埋藏深度影響較大，深度越大，誤差越大，不能實現精準勘查；而本文方法整體距離目標位置誤差均在20cm以內，并且整體看來，誤差曲線波動相對來說比較平緩，誤差不會隨著深度加深而增大，說明本文方法不僅能夠實現精準勘查，而且找礦效率不會隨著埋藏深度增加而有所降低，受礦產埋藏深度的影響不大。所以，本文方法比傳統方法的勘查更加精準勘查，并且能夠高效實現深部找礦任務。

3 結語

本文研究了基于地質勘查技術的深部找礦方法以及其精準勘查能力，采用地質勘查技術分析深部礦的地質結構，并且利用超聲波探測對目標深部礦進行精準定位，從而完成深部找礦任務。

本次研究為深部找礦提供了基于地質勘查技術的新方法，增強了勘查的精準性，使深部找礦的效率更高，有利于提升今后的礦產勘查效率。