綜合物探方法在礦山探測中的應用研究

吳應昌，夏 超

（江西省地質礦產勘查開發局物化探大隊，江西 南昌 330000）

長期以來，我國高度重視礦產探測工作，隨著科學技術水平不斷提升，綜合物探方法得以有效應用于礦山探測中，進一步提高了礦山探測效率和探測精度，有效保障了相關技術人員和開采人員的生命安全，深入研究礦山探測中綜合物探方法的具體應用，有助于明確礦山勘查方向，助力礦山建設工程現代化發展。

1 綜合物探方法在礦山探測中的應用優勢

我國自然條件較為復雜，礦山探測難度較高，在一定程度上影響了礦山開采效率及礦山探測的安全性，綜合物探方法在礦山探測中的應用具有多樣性優勢，以下對其進行介紹：

第一，現代化優勢，長期以來，我國在礦山探測中投入了大量的人力、物力和相應資源，致力于提高礦山探測精度和探測結果的準確性，目前，綜合物探方法已有效應用于青海省都蘭縣三通溝北錳礦區的探測以及虎頭崖地區銅鋅鉛多金屬礦勘察中，并取得實質性應用成效，與其他礦山探測技術相比，綜合物探方法可滿足不同自然條件下的礦山勘察需求，大大提高勘探效率；第二，系統性優勢，以綜合物探方法為基礎，相關技術人員不僅能夠在礦山探測中根據實際情況有效應用具體方法，完成地下巖溶探測、隧道超前預報、地質災勘查等相關內容，同時還能夠精細化整合礦山探測數據，有效支持相關人員利用計算機平臺對礦山條件進行整合，繼而合理規劃探測方案，全面保證礦山后續探測工作的有序性；第三，數字化優勢，在礦山開采中，相關技術人員可有效應用綜合物探方法中的相關物理理論對礦山條件進行深入分析，繼而獲得具體的條件參數，以此為基礎，構建礦山探測模型，支持后續礦山資源開采工作及環境保護工作。

2 綜合物探方法在礦山探測中的應用路徑

2.1 水文地質資源勘查

近年來，我國對礦石資源的應用需求呈現了明顯的上升趨勢，公開資料顯示，2019年我國華北地區礦山工程行業中特級資質、一級資質、礦山二級資質、礦山三級資質的企業數量分別2個、56個、112個、380個和550個，相比2018年呈現了明顯的上升趨勢。在這種情況下，綜合物探方法的有效應用可進一步提高礦山工程企業的核心競爭力。當前，水文地質資源勘查是綜合物探方法的主要應用路徑之一，勘測結果直接影響著礦山的開采安全和開采路徑，相關技術人員在實際勘探中主要應用放射性測量法的工作原理，在發射電路中，通過激光驅動器發射脈沖式激光獲知礦山地下水層環境。同時，以綜合物理勘測方法為基礎，相關技術人員還能夠在礦山勘測中對具體數據進行綜合處理，如利用地面瞬變電磁法繪制地質剖面圖、線瞬變電磁視電阻率斷面圖及放射性剖面圖，判斷礦山區域的水體含量以及整體的出水量，出水方向等。另外，在礦山探測中相關技術人員將精細化整合礦區的地理概況（包括交通位置、地形地貌、氣候和地震情況等）、地質概況（包括地層構造和巖漿巖等）和地球物理特征（區域中的磁場特征、地層巖漿巖及礦石的磁參數特征等），以此為基礎，可知合理應用綜合物探方法能夠對礦區水文地質資源情況進行精細化導出，合理判斷礦山地下水的具體位置，為后續探測工作奠定基礎[1]。

2.2 含水層和斷裂帶勘測

綜合物探方法可有效應用于含水層和斷裂帶勘測，相關勘測人員能夠根據不同地區的地質概況和地球物理特征，有效采用GPS衛星定位儀完成物探測網拐角位置布設，并以《地面高精度磁測技術規程》為標準要求，完成礦區的巖礦石物性參數統計[1]。例如，在遼寧省某村莊含水層和斷裂帶探測中，綜合物探方法被應用于判斷閃長巖和花崗巖的物性參數，相關技術人員通過分別選取20塊該礦山區域內的閃長巖和花崗巖，利用高精度磁測技術對閃長巖和花崗巖的磁化率變化范圍平均值進行了測算，繼而有效導出了閃長巖和花崗巖視電阻率的變化范圍和平均值，最終精準判斷區內斷裂構造。另外，在含水層和斷裂帶勘測中還可有效應用綜合物探方法中的高精度磁法，對剖面測量結果進行異常推斷，獲知礦區某處淺地表構造作用的活躍度，分析基巖和推斷含水層的具體位置，有效支持相關技術人員獲知含水層的具體深度以及斷裂帶的具體位置，完成勘測風險的全面規避[3]。

2.3 成礦潛力評價

成礦潛力評價是綜合物探方法的主要應用路徑之一，相關技術人員能夠根據礦山的基礎情況以及礦山附近相關礦石的主要位置，完成礦區情況分析，導出成礦潛力系數，以下對其進行介紹。

在礦山探測中，相關技術人員能夠有效利用具體的綜合物探方法，對區域地質特征進行掌握，包括區域地層環境、構造環境、巖漿巖和變質巖的具體位置等，全面掌握礦山區域的地球物理特征。例如，相關技術人員可有效判斷地球物理特征中的物性特征，通過精準計算不同地層的密度關系得到具體的統計結果，繼而分析能夠引起規模重力高異常的地層。另外，在成礦潛力評價中，還可利用綜合物探法對地層巖體構造進行推斷與解釋。例如，在地層推斷與解釋中，可應用綜合物探法有效繪制研究區地質圖、重力異常等值線平面圖、電阻率等值線平面圖等，繼而進行具體解釋，推測地層發展原因（如圖1所示）。在后續工作中，相關技術人員將利用綜合物探法通過局部激電異常的提取以及分類，完成激電異常圈定及解釋，繼而實現異常查證、找礦標志總結、構建地質-地球物理找礦模型，完成最終的成礦潛力評價。值得一提的是，在成礦潛力評價中，相關技術人員可基于該地區礦山的相關金屬礦床完成主要控礦因素的分析和礦床的空間分布特征分析，判斷礦床的產狀、形態和埋深以及礦床的礦物組成，并利用導出的視極化率等值線平面圖進行礦區的地質背景分析。

圖1 綜合物探法的應用示意圖

2.4 安全保障

公開資料顯示，2012年～2019年，中國礦山工程建設市場規模分別為32.5億元、360.3億元、377.9億元、395.0億元、415.5億元、435.0億元、454.2億元和476.0億元，呈現了明顯的上升趨勢，這意味著我國具有較大的礦山工程建設需求。復雜的自然條件使得礦山探測工作風險性較大，綜合物探方法在礦山探測中的應用可全面提高安全保障系數，以下對其進行介紹：

在實際勘測中，綜合物探方法中的瞬變電磁法的應用覆蓋面較廣，相關技術人員能夠有效利用瞬變電磁的基本原理完成設備的投入，包括V8主機設備、發射機及TMR設備，繼而開展數據采集參數實驗，通過試驗點選取、發射頻率的選擇、噪聲電平干擾測試、儀器穩定性及探頭一致性實驗，科學導出實驗結論，包括發射頻率和發射線框邊長，繼而精準開展礦山探測工作（如圖2所示）。另外，在實際探測中，相關技術人員還可有效利用電磁場的控制方程，導出視電阻率，繼而通過開展瞬變電磁的正演模擬，導出正演模型和正演結果，大大提高勘測數據的精細化水平。與其他勘測技術相比，綜合物探方法的安全性較高，可全面提高技術人員的探測安全系數，保證其生命安全。

圖2 瞬變電磁法

3 結論

總而言之，基于我國對礦產資源的多樣性應用需求，綜合物探方法在礦山探測中的應用切實可行，根據不同的礦山基礎條件，綜合物探方法可有效應用于水文地質資源勘察、含水層和斷裂帶勘測、成礦潛力評價以及安全保障，構筑了現代化的礦山探測體系。