基于礦山開采的地質礦產找礦技術研究

焦 陽，馮俊環

（甘肅省地質礦產勘查開發局第一地質礦產勘查院，甘肅 天水 741020）

我國雖然是資源大國，但是在國家發展過程中，大量開采礦產資源，促進了我國地質研究。然而，隨著礦產資源的大量開采，研究出X熒光、定向鉆探、低頻電磁等礦產資源尋找技術，尋找礦山深層的礦產資源[1]。如今，礦山開采的地質礦產找礦技術，已經研究至頂峰，傳統的找礦技術已經難以尋找出礦山深層的礦產資源。

基于此，根據當前科技發展現狀，提出基于礦山開采的地質礦產找礦技術研究這一課題，為滿足礦山開采的地質礦產找礦技術研究提供參考。

1 研究基于礦山開采的地質礦產找礦技術

1.1 確定找礦途徑

傳統的找礦技術，多使用地質填圖、甚低頻電磁、X熒光、地物化三場等技術，尋找地質礦產資源[2]。這些技術中，地質填圖技術需要精確的礦山地質數據，測量礦山地質，分析礦山整體規模和基本形態，增強礦山中存在的特殊地質條件，對測量精度要求極高；甚低頻電磁技術檢測礦山中礦石的磁性，依據檢測結果，判斷礦山中是否存在礦產資源，但是，該方法尋找深層地質礦產不準確，不能獲取地質礦產資源詳細數據；X熒光技術也是根據地質礦產資源性質，確定礦產資源種類和數量，但是X射線距離有限，使該技術勘查地質礦產深度受限；地物化三場技術則是根據礦山地球物理、化學和結構特征，分析礦山是否存在礦產資源，但是判斷精度相對其他找礦技術低[3]。

面對上述傳統找礦技術存在的缺陷，此次研究將遙感技術與卷積神經網絡技術相結合，以遙感技術采集的礦山數據為支撐，通過卷積神經網絡對巖性識別、反演地質結果、地質填土等方式，尋找地質礦產資源，挖掘礦山地質礦產資源深層次信息。

1.2 監測礦山地質數據

目前遙感技術已經十分成熟，被應用在與地質相關的各個領域，但是，在找礦技術研究中，遙感技術的應用相對較少[4]。遙感技術可以感知地下物質變化，形成電磁波，只需要的分析電磁波中包含的信息，就可以得到地下結構和特征，且在使用的過程中，不會受到時間、高度、深度、位置等限制[5]。

因此，此次研究的找礦技術，為了滿足礦山開采需求，將采用遙感技術，監測礦山物理數據。

根據上述內容對遙感技術的分析結果，在尋找礦山地質礦產資源之前，需要獲取礦山開采數據，其一，為地質礦產資源尋找做準備，其二，依據找礦數據，在開采礦產資源時，可以減輕礦產開采難度?；诖?，設計的礦山監測過程如下：

①確定的礦山基礎信息，選擇合適的遙感技術設備型號，調整遙感技術設備的參數，為礦山信息監測做準備；②通過微波雷達、航空攝影和掃描等成像方式，采集礦山地質電磁波影像，形成礦山地質數據；③根據采集到的礦山地質電磁波影像數據，進行圖像幾何和輻射校正、圖像變換和增強等圖像預處理方式，在計算機微處理器中，預處理礦山地質電磁波影像數據；④基于采集到的礦山地質電磁波影像數據，實地調查礦山基礎信息，補充礦山地質電磁波影像數據，修正數據中不確定信息，完善礦山地質電磁波影像數據內容；⑤依據數據驗證結果，整理礦山地質電磁波影像數據，繪制成數據檢測表，記錄數據礦山地質數據監測時間，形成動態礦山地質遙感影像，實現礦山地質數據的實時監測。

根據此次研究，采集到的礦山不同時間段電磁波影像數據，包括礦山中各種巖石的種類、地質地層分布情況和運動形態，實現真正意義上的礦山地質實時監測。

1.3 構建找礦模型尋找地質礦產

基于遙感技術采集到的礦山地質電磁波影像數據，提取采集到的礦山地質電磁波影像數據特征，形成便于卷積神經網絡處理的規則網格數據。根據卷積神經網絡模型深度學習對數據樣本需求，采用步長平移數據的方式，增加樣本數量，得到泛化能力更優的數據樣本，過程如下：

（1）根據遙感技術采集到的數據，確定步長平移窗口大小。在此次研究中，將步長平移窗口大小設定為四十六乘四十六，形成兩千一百一十六個網格單元。

（2）依據遙感技術采集到的數據，讓礦山中每一處可能存在礦床的位置，分別放置于一個單元格中，從每一個單元格中提取礦山數據。

（3）遍歷兩千一百一十六個網格單元，可以得到兩千一百一十六個模型訓練樣本數據。

在此基礎上，構建卷積神經網絡地質礦產找礦模型，以上述三個步驟建立的網格單元，作為模型的基礎單元，網格中集合的礦山地質數據，為模型的數據輸入。此時，選擇RuLu函數作為模型的激活函數，激活模型。依據模型輸入層輸入的數據，在卷積層提取數據局部特征，得到地質礦產數據特征圖，池化層進一步壓縮數據特征圖，擬合礦山數據，完成樣本數據訓練，輸出地質礦產找礦結果。

2 實例分析

此次研究，采用實例分析的方式，以某區域礦山勘查區，作為此次設計的實例分析對象，驗證此次研究的基于礦山開采的地質礦產找礦技術的可行性。

2.1 實驗準備

此次實驗選擇的礦山勘查區共存在銅、鉛、鋅、金、銀、錳、鈷等7種金屬元素，礦山巖層整體產狀在三百一十度到三百五十度之間，傾角在二十六度到五十五度之間，存在多組正斷層、錯段、平移斷層和分割。該礦山勘查區相關資料表明：礦山中主要存在銅、鋅、鉛等金屬元素礦床，其中鉛元素為銅鋅元素的伴生礦，其他元素次之，未形成礦床規模。

此次實例分析選擇的礦山勘查區，被分為六個礦段，分別為K101、K102、K103、K104、K105、K106六個，每個礦段礦床的深度、金屬產量的分布率、含量等不一致，其具體情況如表1所示。

表1 礦山勘查區實際情況

基于表1所示的礦區實際情況，采用此次研究的地質礦產找礦技術，尋找此次實驗中選擇的礦山勘查區存在的礦產資源，分析其分布、含量情況。其實驗結果如下。

2.2 分析結果

基于此次實例分析，選擇的礦山勘查區域，采用此次研究的地質礦產找礦技術，尋找該區域中存在的礦產資源，并判斷礦產礦床深度、分布率、含量，其實驗結果如表2所示。

表2 勘查區域找礦結果

從表2中可以看出，此次研究的找礦技術，可以在勘查區中確定礦產資源的深度、分布率、金屬含量和不同礦段間存在的金屬礦。并將找礦結果與勘查區實際結果進行對比，此次研究的找礦技術找礦結果，與實際結果之間存在的誤差小于0.5?？梢姡舜窝芯康恼业V技術，可以應用在實際中。

3 結語

綜上所述，此次研究充分考慮礦山開采情況，采集礦山數據，提出基于礦山開采的地質礦產找礦技術，并通過實例分析，驗證研究技術，可以應用在實際中。